Blog dagboek van Jan Goossens

Boven: sperma in rietjes.


Links: Professor Ernest Polge


Rechts: diepvriessperma in pellets.

In 1949 ontdekten Professor Ernest Polge en zijn medewerkers Smith en Parkes, in Cambridge, UK, bij toeval, dat glycerine in staat was om sperma van hanen te beschermen tegen de schadelijke werking van bevriezen. Een medewerkster had de etiketten van glycerine en fructose, per ongeluk verwisseld en toen na het vriezen het sperma werd ontdooid en nagekeken, bleek dat het sperma, waaraan per ongeluk glycerine was toegevoegd, de beste beweeglijkheid had. Dit proces konden zij herhalen met stierensperma en dat opende de weg naar een grote toekomst voor het gebruik van diepvries-sperma in de rundveehouderij.

Toen Polge na deze ontdekking verder ging met het onderzoek merkte hij, ook weer bij toeval, dat glycerine kennelijk tijd nodig had om een beschermende werking uit te oefenen. Op een gegeven moment besloten de onderzoekers te stoppen met hun werk en “to go to get a few pints”. Toen ze de volgende morgen verder gingen met hun onderzoek, bleek dat de levensvatbaarheid van het sperma waar daags tevoren de glycerine was toegevoegd, het beste uit de bus kwam. Het sperma had blijkbaar tijd nodig om aan de glycerine te wennen (equilibreren).

Van die tijd af werd aan de gebruikelijke sperma-verdunners glycerine toegevoegd en het verdunde sperma werd in glazen ampullen ingevroren. Het was een bewerkelijke en dure methode, mede omdat men vanwege de ampullen grote vaten nodig had, die gevuld moesten worden met koolzuurijs (- 79 graden Celsius) of vloeibare stikstof ( -196 graden Celsius). Bovendien moest het sperma gedurende 24 uren met de glycerine equilibreren en gebruikte men dus sperma dat daarom al een dag oud was, hetgeen de kwaliteit niet ten goede kwam. Toch nam, in een land als Amerika, waar de afstanden tussen de veehouders en het KI station zeer groot waren, het gebruik van diepvries-sperma snel toe.

In Nederland was dit veel minder het geval. De korte afstanden en de kleine KI stations, van waaruit de inseminatoren elke morgen vertrokken, zorgden ervoor dat het gebruik van diepvries sperma veel minder urgent was. Bovendien waren de resultaten van sperma, dat in ampullen bevroren werd, aanzienlijk slechter dan van vers sperma. Als men rundersperma in ampullen vriest, verloopt het diepvries proces naar verhouding langzaam. Dat heeft tot gevolg dat, tijdens het vriezen, kristallisatie warmte vrijkomt, die schadelijk is voor het sperma. Bovendien vriest men zoals vermeld, sperma in, dat al één dag oud is.

Toch begon men ook in Nederland te beseffen, dat het gebruik van diepvriessperma vooral foktechnisch gezien, vele voordelen kon hebben. Men kon dan, op afstammelingen geteste stieren veel intensiever gebruiken, hetgeen populatie-genetisch gezien een groot voordeel was.

Hoewel professor G. M. van der Plank als eerste in Nederland in de begin jaren vijftig, de moderne populatie genetica in Utrecht op de veterinair faculteit had onderwezen, duurde het tot eind zestiger jaren, voordat het diepvriezen van rundersperma in Nederland ingang vond. De slechte bevruchtings-resultaten van sperma, dat in ampullen bevroren was en de onkosten, die ermede gepaard gingen, waren hier mede debet aan.

In 1964 hadden de Japanners, Nagase en Niwa, tijdens het vijfde international congres "animal reproduction and artificial insemination" in Trento, Italië, echter een geheel nieuwe methode om rundersperma te bevriezen naar voren gebracht.

Zij druppelden, met behulp van een glazen pipet, het met glycerine verdunde sperma op koolzuurijs (-79 graden Celsius). Het bevriezen van de druppels op koolzuurijs gaat dan zo snel, dat geen kristallisatie warmte vrijkomt, waardoor de beschadiging van de sperma cellen veel minder is dan bij het vriezen in ampullen. Bovendien speelde het equilibratie proces nauwelijks een rol bij deze, wat men later noemde, de “semi ultra rapid freezing” methode. Men kon het sperma zonder bezwaar, vrijwel direct na het verdunnen invriezen. Het bleek al spoedig dat men op deze wijze ook het sperma van honden, katten, herten, wolven, fretten en pluimvee met goed resultaat, kon invriezen.

De zo op koolzuur-ijs gevormde, bevroren druppels (pellets) kunnen in grote hoeveelheden in betrekkelijk weinig ruimte in vloeibare stikstof bij 196 graden Celsius, onder nul, bewaard worden. De tabletten werden bovendien niet per stuk verpakt, zoals bij de ampullen nodig was en dat werkte extra kostenbesparend. Bovendien kon men het sperma vrijwel vers invriezen, dat beter was voor de kwaliteit.

Het gevolg was, dat ook in Nederland het gebruik van diepvriessperma snel toenam en er in 1969 al stations waren, die uitsluitend diepvriessperma in tabletvorm gebruikten. Men trachtte in Nederland het met glycerine verdunde sperma op aluminium folie en later op roestvrij stalen plaatjes te bevriezen, omdat dit het gebruik van koolzuurijs overbodig maakte. Men plaatste dit materiaal zodanig boven de vloeibare stikstof ( -194 graden Celsius) dat het ongeveer de temperatuur had van koolzuurijs. Hoewel het resultaat goed was, vroren de tabletten vast op het materiaal en waren moeilijk ervan te verwijderen. Bij koolzuurijs was dit geen bezwaar, omdat koolzuurijs slechts twee fasen kent, namelijk vast en gasvorm. De tabletten drijven daarom steeds op een minuscuul gas laagje en vallen daardoor gemakkelijk van het koolzuurijs in een plastic potje, dat men vervolgens in de vloeibare stikstof kan bewaren.

Een nadeel was, dat de sperma tabletten moeilijk te identificeren waren, hetgeen in de praktijk aanleiding tot vergissingen gaf. Door de tabletten, geautomatiseerd, van een etiketje te voorzien, dat na het insemineren op de inseminatie bon werd geplakt, was dit euvel perfect op te lossen.

De export van sperma van Nederlandse stieren, speelde in die tijd nauwelijks een rol, mede door de slechte resultaten die de Nederlandse koeien bij een internationale proef, in Polen hadden behaald.

Mede als reactie hierop vond in Nederland versneld een omschakeling naar het Amerikaanse en Canadese Holstein Frisian rundvee-ras plaats. Door import van diepvries sperma uit die landen, kon deze omschakeling relatief snel gebeuren. Door de goede infrastructuur in Nederland, zoals een grote deelname aan de melkcontrole en de korte afstanden, die dit mogelijk maakten, konden geïmporteerde stieren uit Amerika en Canada, snel worden uitgetest. Het duurde dan ook niet lang of Nederland had zijn goede naam in de veefokkerij weer terug verdiend. Dit had tot gevolg dat de export van rundersperma vanuit Nederland snel groeide.

Ondertussen was de methode om sperma in rietjes te vriezen populair geworden. Dr. Sörensen uit Denemarken was in de vijftiger jaren op het idee gekomen, toen hij kinderen op de verjaardag van zijn dochtertje, limonade zag drinken met behulp van cellofaan rietjes. Door de met sperma gevulde rietjes boven de vloeibare stikstof te plaatsen, kon hij goede resultaten bereiken. Deze methode werd door Cassou in Frankrijk in 1964 op grote schaal geautomatiseerd en vercommercialiseerd en de “French straw” of “paillette” kwam wereldwijd in de belangstelling. De rietjes hadden, evenals de tabletten het voordeel, dat ze snel konden worden ingevroren en dat kristallisatie warmte nauwelijks een rol speelde. Ook was er nauwelijks een equilibratie tijd nodig. De voor dit doel ontwikkelde rietjes waren echter duurder dan de tabletten, hetgeen bij het maken van aanzienlijke voorraden sperma van wachtstieren, wel een rol speelde. Stieren kunnen tijdens hun wachttijd verongelukken of onvruchtbaar worden. Men kan dan in een later stadium, als bekend wordt, dat zij goede dochters hebben, hun sperma niet meer gebruiken. Om dit risico te omzeilen maakten de KI verenigingen, die de tablet gebruikten, ongeveer 30,000 tabletten van jonge zogenaamde wachtstieren, zonder dat dit veel extra kosten met zich mee bracht.

Omdat de rietjes echter elegant konden geïdentificeerd worden, door ze te bedrukken, werden ze mede door de toenemende export van sperma, snel populair. De tabletten werden daarom in de sperma exporterende landen, weldra vervangen door rietjes.

De methode om rundersperma in rietjes te vriezen, wordt tegenwoordig dan ook wereldwijd in de meeste landen algemeen toegepast.