Endokrine Reaktionen von Ebern auf die aktive Immunisierung gegen Gonadotropin-Releasing Hormon

Abstract

Männliche Ferkel werden im Alter von bis zu wenigen Wochen chirurgisch kastriert, um den Geschlechtsgeruch zu unterdrücken, ein Narkose ist bis zum Alter von 4 Wochen nicht vorgeschrieben. Aus Tierschutzgründen werden daher alternative Verfahren notwendig; hierzu zählt die aktive Immunisierung gegen GnRH (Immunokastration). GnRH ist verantwortlich für die Sekretion der hypophysären Gonadotropine, welche die Hodenfunktion einschließlich der Steroidbiosynthese im Hoden regulieren. Die immunologische Ausschaltung von GnRH unterdrückt die Bildung der testikulären Steroidhormone sowie des für den Geschlechtsgeruch verantwortlichen Androstenon. In der vorliegenden Arbeit sollte die Wirksamkeit der immunologischen Kastration auf die Hemmung der Androstenon-Bildung untersucht werden. Da GnRH auch die Sekretion des Wachstumshormons GH beeinflußt, wurden zusätzlich auch Hormone in der Wachstumsregulation bestimmt. Die beobachteten endokrinen Effekte wurden mit der N-Retention verglichen. Die Retentionsdaten hierfür wurden von WAIDELICH (2000) und HOHL (2001) ermittelt und in ihren Diplomarbeiten besprochen. Zusätzlich wurden die Wirkungen von Östradiol und Testosteron auf die N-Retention untersucht. In Versuch I wurden 9 Eber dreimalig mit dem Impfstoff Improvac® per subkutaner Injektion behandelt. Als Kontrollen dienten 8 nicht immunisierte Eber sowie 8 Kastraten. Im Alter von 18 bis 25 Wochen wurden Blutproben zur Messung der Hormone IGF-I, Cortisol, Cortison, Testosteron und Östradiol entnommen. Intensive Blutprobennahmen ('Windows') zur Messung der LH- und GH-Konzentrationen sowie zur Ermittlung der pulsatilen GH-Sekretion fanden im Alter von 18, 23 und 25 Wochen statt. Für je 6 Tiere pro Gruppe wurde die N-Retention im Alter von 20/21 Wochen ermittelt. Beginnend in der 17. Woche wurden bei intakten und immunisierten Ebern im zweiwöchentlichen Abstand Fettbiopsien zur Messung der Androstenon-Konzentration entnommen. In der Fettprobe der 26. Woche wurde zusätzlich die Skatol-Konzentration analysiert. In Versuch II wurden 6 Kastraten mit 17beta-Östradiol (0,312 mg/Tag) bzw. 5 Kastraten mit Testosteron (36 mg/Tag) über 9 Tage infundiert. Der Behandlung ging eine 7-tägige Kontrollphase voraus. Über die insgesamt 16 Versuchstage wurden die N-Retention und die Konzentrationen der infundierten Hormone sowie von IGF-I und Insulin ermittelt. An Tag 3 und +7 wurde für jede Versuchsphase ein Window-Sampling zur späteren Bestimmung der GH- und LH-Konzentrationen sowie zur Erfassung der GH-Pulsatilität durchgeführt. Unter der GnRH-Immunisierung nahm die Hodengröße der behandelten Tiere auf 11 % der unbehandelten Eber ab. Im Fettgewebe waren die Androstenon- sowie die Skatol-Konzentrationen, im Blutplasma die Konzentrationen von LH, Testosteron und Östradiol bei allen immunisierten Ebern erniedrigt. Die GH-Sekretion der immunisierten Eber war mit einer hohen pulsatilen Freisetzung vergleichbar mit der der intakten Eber. Während die GH-Konzentrationen der intakten und immunisierten Eber höher als die der Kastraten waren, wiesen die immunisierten Eber IGF-I-Konzentrationen auf, welche niedriger waren als bei den intakten Ebern und sich im Vergleich zu den Kastraten nicht unterschieden. Diese nach Immunisierung auftretende 'Entkopplung' der GH-IGF-I-Achse läßt sich auf die fehlende Wirkung der Östrogene zurückführen, welche per Infusion die IGF-I-Konzentrationen steigerten. Die Glucocorticoid-Konzentrationen unterschieden sich nicht zwischen den Behandlungsgruppen.Sowohl die Kastraten als auch die immunisierten Eber erreichten nur 81 bzw. 73 % der N-Retention der intakten Eber. Diese niedrige N-Retention der immunisierten Eber ist unabhängig der hohen GH-Sekretion auf die niedrigen IGF-I-, Testosteron- und Östradiol-Konzentrationen zurückzuführen. Der Anstieg der IGF-I-Konzentration ohne eine Erhöhung der GH-Sekretion infolge der Hormoninfusion konnte die N-Retention nicht steigern, so daß zusätzlich hohe GH-Konzentrationen für den Proteinansatz entscheidend zu sein scheinen. Die Mastleistungsdaten bestätigten die genannten Unterschiede in der N-Retention. Die Ergebnisse zeigen auf, daß die aktive Immunisierung gegen GnRH (Immunokastration) eine wirkungsvolle Alternative zur chirurgischen Kastration darstellt. Allerdings ist davon auszugehen, daß auch die Vorteile der Ebermast verlorengehen. In general male piglets are surgically castrated early postnatally to inhibit the unpleasant boar odor in pork; no anaesthesia is required up to an age of four weeks. Due to animal welfare considerations, alternatives are urgently needed. One possibility is the active immunization against GnRH (immunocastration). GnRH is responsible for the release of gonadotropins from the pituitary which regulate testicular function including the steroidbiosynthesis. Thus immunological elimination of GnRH diminishes the biosynthesis of the testicular steroids including the boar taint steroid androstenone. The present study was performed to further clarify the effectiveness of the immunization against GnRH and the resulting androstenone concentration. Because GnRH coregulates GH secretion, other hormones involved in the processes regulating growth were additionally determined. The observed endocrine effects were related to nitrogen retention. The respective N-retention data were collected by WAIDELICH (2000) and HOHL (2001) and are published in their diploma theses. Additionally the effects of treatment with 17beta-estradiol and testosterone on the N-retention were analysed. In trial I 9 boars were treated three times with the vaccine Improvac® by subcutaneous injections. 8 intact boars and 8 barrows served as control animals. Continuous blood samples were taken from an age of 18 to 25 weeks and the plasma was analysed for the concentrations of IGF-I, cortisol, cortisone, testosterone and 17beta-estradiol. Frequent blood samples (´windows´) were collected at an age of 18, 23 and 25 weeks to determine the concentrations of LH and GH and additionally the pulsatile pattern of GH. At an age of 20/21 weeks the N-retention of 6 animals per group was determined. Fat samples of intact and immunized boars were taken every two weeks starting in week 17 and were analysed for the concentrations of androstenone. In addition the skatole concentration in the fat sample of week 26 was determined. In trial II 6 barrows were infused continuously with 17beta-estradiol (0.312 mg/day) and 5 barrows with testosterone (36 mg/day) for 9 days. Prior to treatment a control period of 7 days was run. N-retention data and plasma concentrations of the infused hormones, IGF-I and insulin were determined over the whole 16 days investigation period. Additionally at day 3 and +7 ´windows´ were drawn for determining the GH- and LH-concentrations and the GH-pulsatility. Due to the GnRH-immunization the testes size of the treated boars decreased to 11% of the testes of intact boars; the concentrations of androstenone and skatole in the fat samples as well as the concentrations of LH, testosterone and estradiol in peripheral blood were suppressed. The GH-secretion of the immunized boars revealed a high pulsatile pattern which was similar to that of the control boars. While the GH concentrations of immunized and intact boars were higher compared to barrows the IGF-I concentrations of the immunized boars were lower compared to the intact boars and similar to those in barrows. Such a decoupling of the GH-IGF-I-axis after GnRH-immunization was probably caused by the reduction of estrogens. As demonstrated by infusion, estrogens have a stimulating effect on the IGF-I secretion. Glucocorticoid concentrations did not differ between the groups. The immunized boars as well as the barrows revealed a lower N-retention compared to the intact boars (73 and 81 %, respectively). Such a low N-retention in the immunized boars is based on the low concentrations of IGF-I, testosterone and estradiol despite the high GH secretion. The increase of IGF-I in the absence of a rise of GH in response to the hormone treatment did not improve the N-retention, indicating that high GH concentrations are additionally important for protein accretion. The data of N-retention are also supported by the fattening data. The results show the active immunization against GnRH (immunological castration) as an effective alternative to the surgical castration of piglets. However, the advantages of fattening boars are also abolished.