Research

Project Details:
Die in vitro und in vivo Beeinflussung der Sensorspannung eines lithiumsensitiven Sensors und es daraus errechneten Herzminutenvolumens durch Dopamin, Dobutamin, Adrenalin, Noradrenalin und Xylazin im Isofluran anästhesierten Pferd wird bestimmt.

Results:

Hopster, T. D. Ambrisko, J. Stahl, S. B. R. Kästner (2017) Influence of catecholamines at different dosages on the function of the LiDCO sensor in isoflurane anaesthetized horses. Vet Emerg Crit Care, 27(6), pp 651-657.

 

K. Hopster, T. D. Ambrisko, J. Stahl, J. P. Schramel, S. B. R. Kästner (2015) Influence of xylazine on the function of the LiDCO sensor in isoflurane anaesthetized horses. Vet. Anaesth. Analg. 42 (2): 142-149.

Cooperation Partners:

Dr T. Ambrisko, Veterinärmedizinische Universität Wien

Funding: GIZ Project no.: 13.1432.7.-001.00 Contract no.: 81170269

Project Details:
Development of an improved vaccine for progressive control of Contagious Bovine Pleuropneumonia"

This proposal is part of an ambitious multi-stage process. The ultimate goal is to develop and make available better vaccine for contagious bovine pleuro pneumonia (CBPP), which are significantly better than those currently available. The data obtained as part of the validation of the improved tests will also enable existing epidemiological models of CBPP transmission to be enhanced. The improved epidemiological models will enable the formulation of new, more appropriate and evidence-based control policies. The main output will be the identification of pathogen molecules that could be used for designing more effective vaccines. That will be achieved by comparing the in vitro and in vivo proteome of MmmSC (2 dimensional electrophoresis and mass spectrometry) and by functional inhibition studies using a panel of monoclonal antibodies (MAbs).The project is carried out in Kenya, Germany and Namibia.

Results:

Overall this project was very successful: Within the project, we have generated knowledge, technologies and products, which will considerably contribute to the progressive control of CBPP.

Knowledge

Until now, very few virulence factors have been described for Mycoplasma mycoides, which lack the typical toxins and secretion systems of many other bacteria. Here, we provide evidence that the galactofuranose containing galactan, the polysaccharide coating of Mycoplasma mycoides subsp. capri and mycoides, indeed is a virulence factor. This information supports the further development of a polysaccharide conjugated vaccine.

Data generated within this project also supports the so far anecdotal evidence that CBPP infections indeed lead to lifelong immunity, at least for up to a year as we tested here. This shows that it will be possible to generate longer lasting immunity through improved future vaccines than the short lived immunity generated by the currently available vaccines.

We also show, through three different approaches (Precision Cut Lung Slice (PCLS) model system, in vivo immunosuppression trial as well as the in vitro cell assays, activities 1.2, 5.2 to 5.5, resp.) that the host may react to the pathogen in a counterproductive way, which leads to the hypothesis that severe and sometimes fatal outcome of CBPP is partly due to a misdirected host immune response.

Technologies

During the project, in vitro assays allowing the study of the interaction of mycoplasma with lung epithelial cells, macrophages and dendritic cells have been established.

A multiplex qPCR for the simultaneous detection of bovine cells and mycoplasmas of the Mycoplasma mycoides cluster was developed, allowing the quantification of both host and pathogen within one system.

An in vitro infection model using Precision cut lung slices (PCLS) was established to study host-pathogen interactions, bacterial adhesion, cell tropism, host specificity and cytotoxicity for Mmm and Mmc.

First steps to improve the CBPP challenge model have been initiated within this project, where repeated intranasal spraying of the infectious material replaced endotracheal intubation. This model needs further improvement, and the need for a robust challenge model has now been taken to a new level, with discussions including major international CBPP researchers.

Products

Last but not least, two products came out as a result of this project.

Through a consortium led by VIDO-InterVac and KALRO, a prototype subunit vaccine including proteins identified by ILRI resulted in filing a patent in North America for a CBPP vaccine.

A point-of-care lateral flow assay diagnostic tool has been developed, and a collaboration with a private sector company has been established to produce our previously developed cocktail ELISA.

 

Publications:

Gourgues G, Barré A, Beaudoing E, Weber J, Magdelenat G, Barbe V, Schieck E, Jores J, Vashee S, Blanchard A, Lartigue C, Sirand-Pugnet P. 2016. Complete Genome Sequence of Mycoplasma mycoides subsp. mycoides T1/44, a Vaccine Strain against Contagious Bovine Pleuropneumonia. Genome Announc. 2016 Apr 14;4(2). pii: e00263-16. doi: 10.1128/genomeA.00263-16.

Weldearegay YB, Pich A, Schieck E, Liljander A, Gicheru N, Wesonga H, Thiaucourt F, Kiirika LM, Valentin-Weigand P, Jores J, Meens J. 2016. Proteomic characterization of pleural effusion, a specific host niche of Mycoplasma mycoides subsp. mycoides from cattle with contagious bovine pleuropneumonia (CBPP).J Proteomics. 2016 Jan 10;131:93-103. doi: 10.1016/j.jprot.2015.10.016.

 

Liljander A, Yu M, O'Brien E, Heller M, Nepper JF, Weibel DB, Gluecks I, Younan M, Frey J, Falquet L, Jores J. 2015. A field-applicable recombinase polymerase amplification assay for rapid detection of Mycoplasma capricolum subsp. capripneumoniae. J Clin Microbiol 53:2810-2815. doi: 10.1128/JCM.00623-15. Epub 2015 Jun 17.

 

Seersholm FV, Fischer A, Heller M, Jores J, Sachse K, Mourier T, Hansen AJ. 2015. Draft Genome Sequence of the First Human Isolate of the Ruminant Pathogen Mycoplasma capricolum subsp. capricolum. Genome Announc 3:e00583-00515. doi: 10.1128/genomeA.00583-15.

 

Schieck E, Lartigue C, Frey J, Vozza N, Hegermann J, Miller RA, Valguarnera E, Muriuki C, Meens J, Nene V, Naessens J, Weber J, Lowary TL, Vashee S, Feldman MF, Jores J. 2016. Galactofuranose in Mycoplasma mycoides is important for membrane integrity and conceals adhesins but does not contribute to serum resistance. Mol Microbiol 99:55-70. doi: 10.1111/mmi.13213. Epub 2015 Oct 14.

 

Sterner-Kock A, Haider W, Sacchini F, Liljander A, Meens J, Poole J, Guschlbauer M, Heller M, Naessens J, Jores J. 2016. Morphological characterization and immunohistochemical detection of the proinflammatory cytokines IL-1beta, IL-17A, and TNF-alpha in lung lesions associated with contagious bovine pleuropneumonia. Trop Anim Health Prod 48:569-576. doi: 10.1007/s11250-016-0994-9. Epub 2016 Feb 2.

 

Nkando I, Perez-Casal J, Mwirigi M, Prysliak T, Townsend H, Berberov E, Kuria J, Mugambi J, Soi R, Liljander A, Jores J, Gerdts V, Potter A, Naessens J, Wesonga H. 2016. Recombinant Mycoplasma mycoides proteins elicit protective immune responses against contagious bovine pleuropneumonia. Vet Immunol Immunopathol 171:103-114. doi: 10.1016/j.vetimm.2016.02.010. Epub 2016 Feb 23.

 

Heller M, Gicheru N, Tjipura-Zaire G, Muriuki C, Yu M, Botelho A, Naessens J, Jores J, Liljander A. 2016. Development of a Novel Cocktail Enzyme-Linked Immunosorbent Assay and a Field-Applicable Lateral-Flow Rapid Test for Diagnosis of Contagious Bovine Pleuropneumonia. J Clin Microbiol. 2016 Jun;54(6):1557-65. doi: 10.1128/JCM.03259-15.

 

Perez-Casal J, Prysliak T, Maina T, Wang Y, Townsend H, Berverov E, Nkando I, Wesonga H, Liljander A, Jores J, Naessens J, Gerdts V, Potter A. 2015. Analysis of immune responses to recombinant proteins from strains of Mycoplasma mycoides subsp. mycoides, the causative agent of contagious bovine pleuropneumonia. Vet Immunol Immunopathol. 2015 Nov 15;168(1-2):103-10. doi: 10.1016/j.vetimm.2015.08.013. Epub 2015 Sep 9.

 

Heller M, Schwarz R, Noe G, Jores J, Fischer A, Schubert E, Sachse K. 2015. First human case of severe septicaemia associated with Mycoplasma capricolum subsp. capricolum infection. JMM Case Reports DOI: 10.1099/jmmcr.0.000101.

Cooperation Partners:

ILRI, Nairobi (Kenia)

FLI Insel Riems

Funding: BMEL, Projektträger BLE, 244.126 EUR

Project Details:
In diesem Projekt sollen neue innovative bestandsspezifische Impfstoffe zur Immunprophylaxe beim Geflügel entwickelt werden, welche durch vereinfachte Applikationsverfahren zu einer Verbesserung des Gesundheitsstatus beim Nutzgeflügel führen sollen. Der Gebrauch von Antibiotika soll dadurch erheblich verringert und das Risiko der Entstehung antibiotikaresistenter Erreger deutlich gesenkt werden.

Results:

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/03079457.2017.1408895

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/03079457.2019.1660305

Cooperation Partners:

Ripac-Labor GmbH, Potsdam

Institut für Chemie und Physikalische Chemie, Universität Potsdam

Heidemark Mästerkreis GmbH & Co KG, Haldensleben

SMB Services in Molecular Biology GmbH, Rüdersdorf

Funding: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft, 146.597 EUR

Project Details:
Ziel der Studie ist die Optimierung der Dauergrünlandwirtschaft unter ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten. Hierfür werden Grünland- und Klimadaten, Einzeltiergesundheits- und Leistungsdaten erhoben und verglichen sowie Verhaltensbeobachtungen bei vier Angusrind- Herden an repräsentativen Standorten Deutschlands durchgeführt.

Gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages im Rahmen des Bundesprogramms Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft (BÖLN).

Results:

http://orgprints.org/32364/1/32364_12NA042_TiHo_Hannover_Kemper_2017_MuKuGreen.pdf

Cooperation Partners:

Hochschule Osnabrück

Funding: BfN, 570.920 EUR

Project Details:
Das Monitoring und die Zustandsbewertungen mariner Wirbeltiere dient als Grundlage für die Erfüllung der Natura 2000-Berichtspflichten und den regionalen Meeresübereinkommen OSPAR, der Helsinki-Konvention sowie der Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (MSRL). Die Berichtsanforderungen für die deutsche Nord- und Ostsee betreffen insbesondere Seevögel, marine Säugetiere und Fische. Als Voraussetzung für die Bewertungen sollen Datenerhebungen im langfristig angelegten Biodiversitätsmonitoring mit Schwerpunkt in der "Ausschließlichen Wirtschaftszone" (AWZ) erfolgen.
Das Aufgabenspektrum wird in fachspezifische Teilaufgaben gegliedert und von Nachunternehmen mit den jeweils erforderlichen Kompetenzen wissenschaftlich umgesetzt.
Das ITAW übernimmt das Monitoring und die Bewertung von Meeressäugetieren. Regelmäßig werden mittels standardisierter, fluggestützer Erfassungen Daten zur Verteilung und Dichte von marinen Säugetieren erhoben. Das Vorhaben greift auf in den zurückliegenden Jahren erstellten Untersuchungsergebnisse zurück und führt die Aufgaben mit erweiterten Parametern fort.
Die Ergebnisse des Vorhabens sollen dem Bundesamt für Naturschutz (BfN) als wissenschaftliche Basis für die Erfüllung der Berichtspflichten sowie weiterer Vollzugsaufgaben (z.B. Bewertung von anthropogenen Eingriffen) in der AWZ dienen.

Results:

Im Rahmen des Projekts TopSpace wurden von 2014 bis 2017 Schweinswalerfassungen der deutschen Nord und Ostsee durchgeführt. Dabei konnte die in den Vorjahren beobachteten Verteilungsmuster bestätigt werden, die Zahl an Schweinswalen wurde in den Sommermonaten auf durchschnittlich 35.000 Tieren geschätzt. Die FFH Gebiete Sylter Aussenriff und Borkum Riffgrund erwiesen sich auch während dieses Projekts als Kerngebiete der Schweinswale und bleiben die einzigen Gebiete in der deutschen Nordsee, in denen wir seit Jahren regelmößig eine überdurchschnittlich hohe Zahl von Mutter Kalb Paaren beobachten können. In der Ostsee rechnen wir im Sommer mit etwa 3.000 Tieren, vor allem das Gebiet um Fehmarn zeichnet sich durch Mutter Kalb Sichtungen und überdurchschnittlich hohe Dichten aus. Die Daten zum Monitoring finden sich neuerdings als interaktive Karte in visuell ansprechender Weise unter https://geodienste.bfn.de/schweinswalmonitoring?lang=en aufbereitet.

 

Gilles, A., S. Viquerat, E. A. Becker, et al. 2016. Seasonal habitat-based density models for a marine top predator, the harbor porpoise, in a dynamic environment. Ecosphere 7:e01367.

https://geodienste.bfn.de/schweinswalmonitoring?lang=en

Cooperation Partners:

CAU

Funding: DFG, 228.565 EUR

Project Details:
The study wants to gain insights into the basic ecology (including phylogeography) of placozoans and better understand the factors that have fueled niche separation. We collect placozoans from different habitats in the field along with monitoring ecological parameters and analysing the genetic composition of field samples. With this information at hand we can address for the first time such fundamental issues as niche separation and habitat preferences, dispersal, and environmental adaptation in placozoans.

Project Details:
Als Alternative zur betäubungslosen Saugferkelkastration soll die Kastration unter Isoflurannarkose - kombiniert mit einer Metacambehandlung - in großen Ferkelerzeugerbetrieben (über 200 Sauen) auf ihre Praktikabilität, gesundheitliche Unbedenklichkeit für die Ferkel und das durchführende Personal und die Wirtschaftlichkeit geprüft werden.

Results:

https://elib.tiho-hannover.de/receive/etd_mods_00000381?q=schwennen

Cooperation Partners:

Erzeugergemeinschaft für Qualitätsferkel - EGF Osnabrück eG

Funding: Niedersächsisches Ministerium für Ernährung, Landwirtschaft, Landesentwicklung und Verbraucherschutz, 286.000 EUR

Project Details:
-Der Einfluss des Tourismus auf die Habitatnutzung des Birkwildes soll anhand telemetrierter Birkhühner und der touristischen Aktivitäten im NSG Lüneburger Heide untersucht werden.
-Wie arrangieren sich saisonal und tageszeitlich die Birkhühner in den verschiedenen Lebensphasen (Balz, Brut, Kükenaufzucht, Winter) mit dem Touristen in dem gemeinsamen Lebensraum, welche negativen Beeinflussungen existieren und muss gegebenenfalls die Besucherlenkung optimiert werden?
-Mit Hilfe der Telemetrie wird die Habitatnutzung von Birkhühnern im NSG Lüneburger Heide im Jahresverlauf ermittelt. Insbesondere sollen die Balz-, Brut- und Aufzuchthabitate sowie die Winterlebensräume bestimmt werden. Darüber hinaus sind exakte Entfernungen der Aufenthaltsorte der Birkhühner zu den Wanderwegen und Waldrändern zu erfassen.
-Die touristische genutzten Wege und Plätze werden entsprechende ihrer saisonalen und tageszeitlichen Nutzung kartiert.
-Die Habitatnutzungsanalysen aus den Jahren 2011 - 2012 werden um weitere Daten ergänzt, sodass aussagekräftige Ergebnisse erzielt werden können.
-Die Bestimmung des Nahrungsspektrums adulter Birkhühner mittels Kotanalysen unterstützt die Bewertung der bevorzugten Birkhuhnhabitate.
-Dokumentation der Zwischenergebnisse zum 31.12. des Jahres und Publikation der Endergebnisse zum 31.03.2017

Results:

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0238660

Funding: Fritz-Ahrberg-Stiftung, 76.416 EUR

Project Details:
Beschreibung: Tiere unterschiedlicher Genetik (ROSS 308, Lohmann Dual, Hubbard, Lohmann Brown in zwei Altersstufen) werden identisch gefüttert und gehalten, wobei ein reduzierender Einfluss eines mit Laurinsäure versetzen Futters auf den Infektionsstatus der zuvor künstlich mit Campylobacter jejuni infizierten Tiere geprüft werden soll. Im Rahmen der Untersuchungen werden Leistungsparameter wie die tägliche Futteraufnahme, die täglichen Zunahmen und die Futterverwertung erfasst. Neben der täglichen Kontrolle und Dokumentation des klinischen Allgemeinzustandes wird die Fußballengesundheit beurteilt. Infektionsversuche mit Campylobacter jejuni sollen klären, ob unterschiedliche Fütterungsvarianten einen Einfluss auf die Ausbreitung einer experimentell herbeigeführten Infektion haben.

Funding: DFG (STE 1428/4-1, BI 262/18-1), 145.045 EUR

Project Details:
Heutige Organismen enthalten Information über ihre phylogenetische Entstehung in den Sequenzen der Proteine und Nucleinsäuren. Daher basiert die moderne Systematik nun vor allem vergleichenden DNA-Sequenzanalysen. Es gibt allerdings einen bedeutenden Mangel an anderen, nicht molekularen Merkmalen mit phylogenetischer Bedeutung, die die molekular basierte Systematik bestätigen oder korrigieren können, und Unklarheiten beseitigen helfen. Da die Zellkommunikation eine wichtige Rolle in der Funktion eines Organismus spielt, kann die Analyse der Verteilung von Botenstoffen zusätzliche Einsichten in die Evolutionsgeschichte liefern. Viele Arten des Tierreichs benützen Acetylcholin als Transmitter an der Synapse zur Skelettmuskulatur. Im Gegensatz dazu konnte bei einigen Arthropodenarten Glutamat als exzitatorischer Transmitter an neuromuskulären Synapsen identifiziert werden. Das Projekt wird die Hypothese testen, dass die schnellen exzitatorischen Motoneuronen im Stamm der Arthropoden ausschließlich glutamaterg sind. Mittels elektrophysiologischer und zytochemischer Techniken sowie Immunfärbungen wird untersucht, ob dieses Merkmal eine Synapomorphie der Euarthropoda oder möglicherweise der Panarthropoda (Euarthropoda, Onychophora, Tardigrada) ist. Periphere Inhibition durch GABAerge Motoneurone ist innerhalb der Evertebraten weit verbreitet, scheint aber in mehreren Gruppen zu fehlen. Um zu testen, ob solche zellspezifischen chemischen Eigenschaften als Merkmale zur Charakterisierung systematischer Gruppierungen dienen können, wird in diesem Projekt die histologische Färbung cholinerger, GABAerger und glutamaterger Marker mit Elektrophysiologie an der neuromuskulären Synapse bei Arthropoden und einigen Outgroup-Spezies kombiniert. Als Ziel des Projekts wird angestrebt, einen Satz von etablierten Neurotransmittern an der neuromuskulären Synapse bereitzustellen, die als Merkmale für phylogenetische Analysen herangezogen werden können.

Results:

Zusammenfassung der Projektergebnisse

 

In contrast to the vertebrates and many other phylogenetic groups which use acetylcholine as chemical messenger at the neuromuscular junction, in some well-studied crustacean and insect preparations glutamate has been shown as the excitatory transmitter. However, it is currently unknown whether glutamate acts as neuromuscular transmitter in other arthropod lineages. In this cytochemical/immunofluorescence investigation, we studied potential neurotransmitters in ventral ganglia and neuromuscular junctions of selected species of Myriapoda, Chelicerata, basal Hexapoda. and pterygote insects. We could co-localize glutamate with synapsin labelling in synaptic boutons on skeletal muscles in all studied arthropod specimens. Acetylcholine esterase (AChE) activity as a marker for cholinergic synapses was found abundantly in the central nervous systems, but not at neuromuscular junctions. Our data indicate that glutamate, and to a lesser extent, GABA are most likely neurotransmitters at arthropod neuromuscular junctions, whereas acetylcholine is very unlikely to play a role in neuromuscular transmission. As outgroup we localized AChE at the neuromuscular junctions of the Annelida Platynereis, Lumbricus and Eisenia. Together with our previous findings of mixed cholinergic/glutamatergic neuromuscular innervations in the onychophoran sister group, the new data support our hypothesis of the skeletal neuromuscular transmitter glutamate as a phylogenetic character of Arthropoda. During the evolution of rapid arthropod locomotion, GABAergic inhibitory neuromuscular transmission may have been an advantageous character, but is missing in several taxa. We found neuromuscular GABA labelling in all non-holometabolous hexapods. In chelicerates we found GABA in spider and scorpion, but not pseudoscorpion NMJs. In Myriapods, we found GABA in walking leg NMJs, but body wall NMJs displayed GABA-immunoreactivity only in Chilopoda. In addition to revealing glutamate and GABA as the most likely neurotransmitters at the neuromuscular junction, we made the surprising discovery of GABA and its biosynthetic enzyme glutamate decarboxylase (GAD) in sensory neurons of a centipede. Some arthropod mechanosensory neurons may not only use acetylcholine as a common neurotransmitter, but GABA is also a candidate. This is in line with published data from other labs on neurotransmitter diversity in the arthropod sensory system, showing histaminergic mechanosensory neurons in Drosophila and a spider. To address neurochemical characters the central nervous system, we investigated the morphology of identifiable serotonin-containing neurons in the wingless hexapod taxa Archeognata and Zygentoma. Comparisons with the patterns of serotonin-containing neurons in major tetraconate taxa suggested a close phylogenetic relationship of Remipedia, Cephalocarida, and Hexapoda. A recently published phylogenomic analysis considered Remipedia as the sole crustacean sister group of Hexapoda. Using a lipophilic dye, we traced the remipedian olfactory projection neuron pathway up to the hemiellipsoid bodies. All parts of the hemiellipsoid body expressed the catalytic subunit of the cAMP-dependent protein kinase A, an enzyme particularly enriched in in insect mushroom bodies. Moreover, immunofluorescence of the GAD enzyme revealed a cluster of GABAergic interneurons in the hemiellipsoid body, reminiscent of the characteristic feedback neurons of the mushroom body. These findings support the hypothesis of homology between remipedian hemiellipsoid bodies and hexapod mushroom bodies, despite differences in the neuroanatomical architecture and the malacostracan ground pattern of the olfactory pathway.

http://gepris.dfg.de/gepris/projekt/249531961

Cooperation Partners:

Dr. Heiko Meyer, Laser Zentrum Hannover