Wetenschap - 3 september 1998

Rundersperma invriezen in capsules

Rundersperma invriezen in capsules

Rundersperma invriezen in capsules
Erwin van Kessel, Gezondheidsleer en reproductie
Elke keer dat hij een nieuw experiment ging doen, reed hij 's morgens naar een kunstmatige-inseminatiestation om vers rundersperma op te halen. Daar bekeek hij de beweeglijkheid en de concentratie van het verse sperma, om na te kunnen gaan in hoeverre zijn experimenten de kwaliteit van het zaad aantastten. Miljarden runderspermacellen heeft Erwin van Kessel, vijfdejaars student Zootechniek, mee naar Wageningen genomen tijdens zijn afstudeervak bij de leerstoelgroep Gezondheidsleer en reproductie. Het onderzoek gebeurde in opdracht van Holland Genetics, een cooperatie voor de verbetering van rundvee
Gewoonlijk wordt sperma bewaard door het in een buisje langzaam in te vriezen. In zo'n vierenhalf uur wordt de temperatuur van het sperma verlaagd van 37 naar 4 graden Celsius. Daarna wordt de temperatuur van het sperma in een computergestuurde vriezer in zeven minuten teruggebracht tot min 196 graden Celsius
Holland Genetics wilde weten of de spermakwaliteit ook te behouden is als je het sperma in eiwitkapsels verpakt en deze capsules in een keer in vloeibare stikstof plaatst. Zo wordt in hele korte tijd de temperatuur van het sperma verlaagd tot min 196 graden Celsius, het kookpunt van vloeibare stikstof
Van Kessel maakte de runderspermacapsules via een techniek die begin jaren negentig bij de leerstoelgroep is ontwikkeld. De Wageningse onderzoekers probeerden toen met microcapsules het slagingspercentage van kunstmatige inseminatie te verhogen. De capsules geven het sperma langzaam vrij. Het idee was dat de kans op bevruchting van de koe op die manier groter zou zijn dan wanneer de zaadjes allemaal tegelijk voor bevruchting beschikbaar komen. Maar de verwachte verbetering bleek in de praktijk nauwelijks op te treden
Van Kessel maakte balletjes door een mengsel van rundersperma en het zeealgeneiwit alginaat met stikstof door een injectienaald te blazen. De balletjes vielen in een buffer die ervoor zorgde dat het sperma/alginaatmengsel een gel vormde. De gelballetjes kregen vervolgens een eiwitkapsel van protaminesulfaat. En daarna zorgde het toevoegen van natriumcitraat ervoor dat de alginaatmatrix die de gel vormde weer vervloeide. De spermacellen konden zich dan weer bewegen. Zo ontstonden microcapsules met daarin een spermaoplossing
Vervolgens gooide Van Kessel de capsules in glycerol, een cryoprotectans die moest voorkomen dat de spermacellen zouden bevriezen. De cryoprotectans moest in de capsule en in de spermacellen zelf het water vervangen. Water vormt namelijk ijkristallen, die met hun punten de spermacellen kunnen beschadigen
Van Kessel haalde zijn ingevroren capsules al na drie minuten uit de vloeibare stikstof. We gaan ervan uit dat het effect van drie minuten bevriezen hetzelfde is als dat van weken bevriezen. Na het ontdooien verving Van Kessel de cryoprotectans weer door water. En dan is het de bedoeling dat je je uitgangsmateriaal weer hebt. Dat bleek echter niet het geval. Bij alle monsters was duidelijk te zien dat de kwaliteit van het sperma door het snelle invriezen achteruit was gegaan
Eigenlijk hebben we een reeks pilotproefjes gedaan. Door de resultaten zijn we stappen in het proces gaan veranderen. De volgende proef was steeds gebaseerd op het resultaat van de vorige. Zo probeerde Van Kessel bijvoorbeeld uit of spermacellen uberhaupt hoge concentraties cryoprotectans kunnen overleven
Ook varieerde hij de grootte van de capsules en maakte hij balletjes met en zonder eiwitkapsel. Verder vergeleek hij capsules waarin het sperma in een gel zat met capsules waarin het sperma in een vloeistof zat
Wat Van Kessel ook varieerde in de procedure, het leverde geen betere spermakwaliteit op na het invriezen van de capsules. We hebben nu als hypothese dat de capsules te weinig doorlaatbaar zijn voor glycerol. Hierdoor is er in de balletjes misschien toch water achtergebleven dat is gaan kristalliseren.
Terugkijkend op zijn afstudeervak vertelt Van Kessel dat hij het leuk vond om een hele nieuwe techniek te onderzoeken. Al bestaat dan de kans dat er niets uit komt. Uit mijn afstudeervak lijkt ook niet veel gekomen te zijn, maar we hebben toch wel resultaten. In ieder geval weten we aan welke factoren de afname van de spermakwaliteit niet ligt. En we hebben een hypothese waar iemand anders mee verder kan.
Van Kessel is blij dat hij een afstudeervak met laboratoriumwerk heeft gedaan. Ik ben erg praktisch ingesteld. Al sinds zijn middelbareschooltijd werkt hij bij een melkveehouderij mee aan alle voorkomende werkzaamheden, zoals melken en gras maaien. Het labwerk is me beter bevallen dan ik had verwacht: je kunt lekker prutsen.
Ik vond het leuk om te werken voor een externe opdrachtgever. Je hebt een rechtstreekse link met de praktijk. Het is wel onderzoek, maar het levert eventueel iets toepasbaars op. Holland Genetics toonde zich erg geinteresseerd in het onderzoek: Van Kessel had elke twee weken overleg met het bedrijf over zijn resultaten. Ook kreeg hij de mogelijkheid om het lab van Holland Genetics uitgebreid te bekijken. Door dit onderzoek kon ik een paar dagen op dat lab rondlopen. Daar kom je anders niet zo gauw.

Re:ageer