Jakten på den hemliga doften

Transkript

1 DJURVÄLFÄRD & UTFODRING SVENSK MJÖLK SAMLAR BRANSCHEN Jakten på den hemliga doften Kristina Nordéus, VMD Brunstpassning är en avgörande faktor för hög reproduktionseffektivitet vid artificiell insemination. Både mjölk- och köttdjursproducenter efterfrågar möjlighet till brunstsynkronisering, men konsumenternas önskemål om restriktiv läkemedelsanvändning i livsmedelsproduktionen gör att hormonanvändning för detta ändamål, som är vanlig i andra länder, inte är aktuell i Sverige. Att exponera hondjur för doftämnen (feromoner) från en tjur eller brunstig ko skulle kunna vara ett sätt att naturligt stimulera och styra kons könsfunktioner. Idag har vi dock begränsad kännedom om vilken potential dessa doftämnen har, vilka substanser som är biologiskt aktiva och hur feromonerna påverkar kons äggstocksfunktion och fruktsamhet. För att undersöka om exponering för brunsturin och brunstslem påverkar könsfunktionerna hos kvigor, genomförde vi en studie där vi undersökte effekten av exponering på hela brunstcykeln hos tio kvigor. Djuren fick bära nosringar försedda med kassetter, där tamponger med aktuella substanser placerades. Exponeringen började dag 16 i brunstcykeln och substanserna byttes var tolfte timme fram till ägglossning. Under tiden övervakades djuren med tät blodprovstagning, brunstpassning och ultraljudsundersökning. I en andra studie fokuserade vi på en avgränsad period av brunstcykeln och undersökte den pulsatila frisättningen av luteiniserande hormon (LH), som styr ägglossningen. Vi såg ingen skillnad i brunstcykelns längd mellan kontroll och behandling, men de två kontrollcyklerna skiljde sig mer åt än de två behandlade cyklerna, vilket skulle kunna vara en effekt av behandlingen. Vidare fann vi att LH-frisättningen påverkades av exponeringen för brunsturin och brunstslem. Vi såg också att de olika brunstsymtomen nådde maxvärden vid olika tidpunkter, för kontroll respektive behandling. Vi undersökte även möjligheten att utveckla en snabbmetod för att testa vilka substanser som kan framkalla en fysiologisk reaktion hos mottagardjuret. Vi exponerade därför två kvigor och två tjurar för tjururin, brunsturin, brunstslem, lutealurin och vatten samtidigt som vi registrerade hjärtfrekvensen och fann att den påverkades vid exponering för potentiellt bioaktiva substanser. För att identifiera aktiva ämnen i urinproverna använde vi gaskromatografi kopplat till en elektrofysiologisk detektor. För att hitta en lämplig detektor studerades beteendet hos ansiktsflugan (Musca autumnalis) vid exponering för kourin i en så kallad olfaktometer där flugorna fick göra val mellan mellan brunst- eller lutealurin och vatten. Vi fann att flugorna kunde skilja mellan de båda typerna av kourin och att brunsturin tycktes vara repellerande. En gaskromatograf förångar doftextrakt och skiljer olika ämnen åt, baserat på deras egenskaper. Resultatet blir ett så kallat kromatogram där de olika ämnena ses som toppar vid olika tidpunkter. Detektorn utgjordes här av en ansiktsfluga och en prob som registrerar elektriska impulser i flugans antenn. När de två systemen är sammankopplade kan toppar i kromatogrammet kopplas till elektrofysiologiska svar i antennen. Man kan alltså se vilka ämnen som flugorna är känsliga för. Med denna metod detekterades sex svar på olika ämnen, varav inget var brunstspecifikt. När kromatogrammen jämfördes sågs dock en topp som var större i brunsturin än i lutealurin. Ämnet identifierades som cetylalkohol. Olika koncentrationer av cetylalkohol studerades i olfaktometern och vi fann då flugorna vid den lägsta dosen föredrog behandlingen framför kontrollen, medan det omvända sågs vid en endast tio gånger högre dos. Detta stämmer med våra fynd från urinförsöken. Det faktum att vi fann förändringar i frisättningen av hormoner och i brunstbeteende hos djuren vid exponering för urin och slem från brunstiga kor tyder på att honliga nötkreatur kan kommunicera med kemiska signaler och att dessa kan påverka könsfunktionerna hos mottagardjuret. Vi fann även effekter av exponeringen av olika substanser på hjärtfrekvensen hos både tjurar och kvigor. Det är dock oklart om denna effekt är stark nog för att kunna använda hjärtfrekvensregistrering för undersökning av substansers bioaktivitet. Så vitt vi vet är detta första gången någon har visat att ansiktsflugan kan skilja mellan urin från brunstiga och ickebrunstiga kor. Det är även en av få studier som överhuvudtaget ger stöd för hypotesen att insekter kan känna av cykelstadium hos ett värddjur. Om skillnaderna i urinens innehåll av cetylalkohol i olika faser av brunstcykeln är desamma för kor i allmänhet återstår att undersöka, liksom om exponering för cetylalkohol har någon effekt på kor. 48 Svensk Mjölk

2 DJURVÄLFÄRD & UTFODRING SVENSK MJÖLK SAMLAR BRANSCHEN Kristina Nordéus är veterinär och arbetar sedan årskiftet vid djur-och livsmedelsenheten på Landsbygdsdepartement som departementssekreterare med ansvar för djurskyddsfrågor för lantbrukets djur och vid slakt. Hon genomgick sin forskarutbildning vid avdelningen för reproduktion på institutionen för kliniska vetenskaper vid SLU och försvarade tidigare i år sin avhandling Pheromones for modulating reproduction in cattle - biological potential of oestrus-related substances in intra- and inter-species chemical communication. Kristina är en gammal boxare som nu för tiden mest nöjer sig med stillsammare fritidsaktiviteter som att påta i trädgården och läsa en god bok. Ko är favoritdjuret så klart! 49 Svensk Mjölk

3 Sida 1 av 4 Feromoner Jakten på den hemliga doften Kemiska substanser som kan framkalla beteendemässiga eller utvecklingsmässiga förändringar hos individer av samma art (Karlson & Lüscher, 1959) Kristina Nordéus, VMD Kemisk kommunikation hos nötkreatur Påskyndar pubertet (Izard & Vandenbergh, 1982) Ökar antal djur i brunst (Alberio et al., 1987) Förkortar anöstrala perioder (Custer et al., 1990) Ökar dräktighetsprocent vid AI (Tauck, 2005) Stimulerar sexuellt beteende (Sankar & Archunan, 2004) Brunstsynkronisering (Izard & Vandenbergh, 1982) Framkallar homosexuellt beteende (Nishimura et al., 1991) Syftet med projektet Kan brunstcyckeln manipuleras genom exponering för bioaktiva substanser? Identifiering av feromoner? Brunstslem och urin Brunstbeteende Reproduktionshormon Äggstocksaktivitet 72

4 Sida 2 av 4 Reproduktionsparametrar Kontroll Behandling P-värde Cykellängd (dagar) 20.2 ± ± 1.1 > ,5 21 b Dagar 20,5 20 a a Ctrl Kontroll Trt Behandling 19,5 c 19 0,5 1 1,5 2 2,5 Cykelnummer inom typ av exponering Reproduktionshormon Parameter Kontroll Behandling P-värde Total LH (ng/ml) 68.6 ± ± Max LH (ng/ml) 26.8 ± ± Brunstskala Exponering för brunstslem och urin förstärker inte brunstbeteendet hos mottagardjuren Poängen för svullnad/rodnad var signifikant högre under kontrollcyklerna (**) Maxpoäng för oro inträffade vid olika tidsperioder för kontroll- och behandlade cykler (*) Max Amplitud Min Parameter Kontroll Behandling P värde Medelkoncentration (ng/ml): Amplitud 1.03 (±0.09) 0.87 (±0.09) Min 1.79 (±0.16) 2.04 (±0.18) <0.001 Max 2.83 (±0.13) 2.92 (±0.17)

5 Sida 3 av 4 Syftet med projektet Kan brunstcyckeln manipuleras genom exponering för bioaktiva substanser? Identifiering av feromoner? Påverkan på hjärtfrekvensen under minut 1 för slem (*) än för alla andra substanser Medelpuls (bpm) 64, , , ,5 61 Other substances Andra substanser 60,5 Mucus Brunstslem 60 59,5 1* Minuter efter applikation Påverkan på hjärtfrekvensen för tjururin (**) under brunst (***) vid exponering under diöstrus för brunsturin (*), brunstslem (***) och tjururin (***) Medelpuls (bpm) Oestrus Brunst 68 Diestrus Lutealfas Cow urine Mucus Bull urine Water Substans Luftflöde över papper med urin Val behandling Luftflöde över papper med destillerat vatten Fluga väljer kontroll C1 Val kontroll Beteendeförsök med urin Brunsturin = repellerande Sannolikheten att flugorna valde kontrollarmen var 2.3 ggr högre vid exponering för brunsturin än vid exponering för lutealurin (*) Brunsturin Lutealurin Totalt antal Antal väljer behandling Antal väljer kontroll

6 Sida 4 av 4 Gaskromatografielektroantennografisk detektion (GC-EAD) Dator EAD Provet injiceras Kromatografisk detektor Förstärkare Kolumn GC FID GC-EAD L Beteendeförsök med cetylalkohol B Brunst Lutealfas 100 ng 10 ng 1 ng 0.1 ng 0.01 ng Totalt antal Antal väljer behandling Antal väljer kontroll P-värde > 0.05 > 0.05 > B L Exponering för testsubstanser: LH Brunstbeteende Hjärtfrekvens Cykellängd? Kan skilja mellan cykelstadier Cetylalkohol Lennart Söderquist SLU: SVA: UMN: Heydy Muñoz, Tobias Lindblom, Göran Birgersson, Nils Lundeheim, Patrice Humblot, Ulf Emanuelson, Carola Jansson and Mari Wallbring Jan Chirico Roger Moon Finansierat av FORMAS Robert Glinwood Fredrik Hultén Om inget annat anges kommer foton och grafik från SLU 75