Research

Funding: Deutsche Forschungsgemeinschaft, 306.000 EUR

Project Details:
Für das Polyphenol Resveratrol (trans-3,5,4?-trihydroxystilben) wurden in den letzten Jahren verschiedene positive Effekte beschrieben. Neben anti-kanzerogenen und anti-inflammatorischen Effekten wurden positive Wirkungen im Zusammenhang mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen sowie Obesitas und assoziierten Erkrankungen, darunter antihyperglykämische Effekte, beobachtet. Die zu Grunde liegenden Mechanismen werden intensiv erforscht, wobei eine Vielzahl von Signalwegen durch Resveratrol beeinflusst wird.
Aufgrund eines möglichen Einsatzes von Resveratrol als Nahrungsergänzungsmittel wurde bislang im Hinblick auf die Bioverfügbarkeit die intestinale Metabolisierung von Resveratrol untersucht, es liegen jedoch wenige Studien zu Einflüssen von Resveratrol auf die intestinale Nährstoff- und Elektrolytaufnahme vor.
Am porcinen Dünndarm konnte eine signifikante Inhibition der Glucoseaufnahme durch Resveratrol in In-vitro-Versuchen nachgewiesen werden, die zumindest zum Teil unabhängig von intrazellulären Signalwegen stattzufinden scheint. Besonders im Hinblick auf eine antihyperglykämische Wirkung von Resveratrol ist dieser Befund von Bedeutung.
In diesem Projekt soll deswegen zum einen durch funktionelle Studien untersucht werden, ob neben dem intestinalen Glucosetransport weitere Elektrolyt- und Nährstofftransportsysteme durch Resveratrol beeinflusst werden.
Zum anderen soll der zu Grunde liegende Mechanismus weiter aufgeklärt werden. Unter anderem wird in der Literatur eine Resveratrol-vermittelte Aktivierung der AMP-aktivierten Proteinkinase (AMPK) als bedeutsam für seine Wirkung beschrieben. Da eine AMPK-Aktivierung laut Stand der Forschung eine Erhöhung der intestinalen Glucoseaufnahme zur Folge haben sollte, was im Gegensatz zu den o.g. Arbeiten steht, ist von Interesse, ob Resveratrol im porcinen Dünndarm überhaupt zu einer Aktivierung von AMPK führt.
Als ein möglicher Mechanismus, der trotz einer AMPK-Aktivierung zu einer Inhibition des Glucosetransportes führen könnte, ist die Beeinflussung des Membranpotentials als Triebkraft für elektrogene Transportprozesse, genauer die Beeinflussung der Leitfähigkeit von Kaliumkanälen, durch AMPK denkbar. Eine solche Beeinflussung des Membranpotentials wäre jedoch auch direkt durch Resveratrol vermittelbar. Diese Zusammenhänge werden durch funktionelle und molekularbiologische Studien untersucht.
Als Mechanismus, durch den Resveratrol unabhängig von intrazellulären Signalwegen einen Einfluss auf den Nährstofftransport ausüben könnte, soll eine Resveratrol-Transporter-Interaktion am Beispiel des Na+-abhängigen Glucosetransporters 1 untersucht werden. Auch ist eine Einlagerung von Resveratrol in die Zellmembran denkbar, die durch eine Veränderung in der Struktur von Membranmikrodomänen zu Veränderungen in den Aktivitäten intestinaler Elektrolyt- und Nährstofftransporter führen könnte, was durch molekularbiologische Methoden untersucht wird.

Results:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30309374

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29510506

Funding: EU-Innovative Training Network (ITN) Call: H2020-MSCA-ITN-2014, 221.000 EUR

Project Details:
IMMUNOSHAPE aims at training a new generation of scientists that will be capable of combining state of the art synthesis and screening technology to develop new lead structures for highly selective glycan based multivalent immunotherapeutics for the treatment of cancer, autoimmune diseases and allergy.

Results:

Projektergebnisse wurden u.a. publiziert in:

 

1) Monteiro & Lepenies: Myeloid C-Type Lectin Receptors in Viral Recognition and Antiviral Immunity. Viruses 2017, 9(3), pii: E59.

 

2) Artigas, Monteiro, Hinou, Nishimura, Lepenies, Garcia-Martin: Glycopeptides as Targets for Dendritic Cells: Exploring MUC1 Glycopeptides Binding Profile toward Macrophage Galactose-Type Lectin (MGL) Orthologs. J. Med. Chem. 2017, 60(21), 9012-21.

 

3) Mayer, Moeller, Monteiro, Ellrott, Josenhans, Lepenies: C-Type Lectin Receptor (CLR)-Fc Fusion Proteins As Tools to Screen for Novel CLR/Bacteria Interactions: An Exemplary Study on Preselected Campylobacter jejuni Isolates. Front. Immunol. 2018, 9, 213.

 

4) Geissner et al.: Microbe-focused glycan array screening platform. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2019, 116(6), 1958-67.

 

5) Monteiro, Schön, Ebbecke, Goethe, Ruland, Baumgärtner, Becker, Lepenies: The CARD9-Associated C-Type Lectin, Mincle, Recognizes La Crosse Virus (LACV) but Plays a Limited Role in Early Antiviral Responses against LACV. Viruses 2019, 11(3), pii: E303.

http://immunoshape.eu/

Cooperation Partners:

Consortium members from France, Germany, Italy, Netherlands, Spain, UK

Project Details:
Neonatal sepsis is a major risk factor for childhood mortality. The high susceptibility for septic diseases has been linked to immaturity of neonatal innate immunity. This concept primarily refers to experimental studies that found impaired inflammatory responses of neonatal innate immune cells to microbial challenges. However, one hallmark of sepsis in newborns is an extremely rapid course with a hyperinflammatory immune response. This inconsistency of experimental and clinical findings is currently unsolved indicating that the molecular mechanisms of immaturity and postnatal maturation are still unclear.
In this study we demonstrated that high levels of S100 alarmins at birth transiently induced hyporesponsiveness of phagocytes of healthy neonates compared to adult cells upon microbial challenges. The LPS response of human adult and neonatal Mo was inversely regulated resulting in differential expression of MyD88- and TRIF-dependent gene programs. Basal and LPS-induced transcription patterns in neonatal phagocytes were epigenetically regulated and adapted toward the adult phenotype during the first year of life. S100-induced programming prevented overwhelming inflammation but preserved anti-microbial activities of phagocytes. The biological and clinical relevance of this mechanism was confirmed by significantly higher lethality of S100A9-/- mice in a neonatal sepsis model and the association of lower S100A8/A9-concentrations in human neonates with the risk of septic complications. Our findings indicate that postnatal innate immune reprogramming is a vulnerable phase highly relevant for the resistance or susceptibility of newborns to hyperinflammation and septic diseases.

Results:

In neonates S100A8/S100A9 alarmins prevent the expansion of a specific inflammatory monocyte population promoting septic shock.

Heinemann AS, Pirr S, Fehlhaber B, Mellinger L, Burgmann J, Busse M, Ginzel M, Friesenhagen J, von Köckritz-Blickwede M, Ulas T, von Kaisenberg CS, Roth J, Vogl T, Viemann D.

FASEB J. 2017 Mar;31(3):1153-1164. doi: 10.1096/fj.201601083R.

 

S100-alarmin-induced innate immune programming protects newborn infants from sepsis.

Ulas T, Pirr S, Fehlhaber B, Bickes MS, Loof TG, Vogl T, Mellinger L, Heinemann AS, Burgmann J, Schöning J, Schreek S, Pfeifer S, Reuner F, Völlger L, Stanulla M, von Köckritz-Blickwede M, Glander S, Barczyk-Kahlert K, von Kaisenberg CS, Friesenhagen J, Fischer-Riepe L, Zenker S, Schultze JL, Roth J, Viemann D.

Nat Immunol. 2017 Jun;18(6):622-632. doi: 10.1038/ni.3745. Epub 2017 May 1. Erratum in: Nat Immunol. 2017 Sep 19;18(10 ):1173.

Cooperation Partners:

Prof. Dr. Dorothee Viemann, Medizinische Hochschule Hannover

Funding: Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung, 278.600 EUR

Project Details:
Die Aufzucht von Karpfen in Teichwirtschaften versorgt Verbraucher mit nachhaltig erzeugten hochwertigen Fischwaren aus lokaler Produktion. Außerdem sind Karpfenteichwirtschaften in einigen Regionen Deutschlands landschaftsbestimmende Elemente mit großer Bedeutung für Wasserhaushalt und Lebensräume für aquatische Tiere und Pflanzen. Sie bieten zudem qualifizierte Arbeitsplätze in weniger strukturierten ländlichen Gebieten. In verschiedenen Regionen Deutschlands wird die Karpfenzucht durch die Koi Herpesvirus-Infektion (KHV-I), verursacht durch eine Infektion der Karpfen mit dem Cypriniden Herpesvirus (CyHV)-3, das auch als Koi Herpesvirus (KHV) bekannt ist, erheblich belastet. Ausbrüche der KHV-I können durch Mortalitäten, Kosten für das Töten infizierter Fische, Desinfektion betroffener Teiche und fehlendes Einkommen aus der Karpfenzucht erhebliche ökonomische Verluste verursachen, die die ökonomische Basis betroffener Betriebe bis hin zur Betriebsaufgabe belasten. Gegenwärtig stehen für diese Erkrankung keine Maßnahmen zur Vorbeugung oder Therapie zur Verfügung. Es werden effektive Instrumente zur Überwachung und Eindämmung dieser Viruserkrankung benötigt. Die wesentlichen Schwachpunkte sind:
Vorhandene Diagnostik-Methoden beruhen auf dem Nachweis von Virus-DNA und nicht auf dem Nachweis von infektionsfähigen Viruspartikeln
Wirksame Impfstoffe zur Reduktion der Verluste und zur Verhinderung einer weiteren Verbreitung der Infektion fehlen.
Ziel der beantragten Studie: Um die Erkrankung in endemischen Gebieten einzudämmen und nicht infizierte Karpfenbestände vor der Infektion zu schützen ist eine Verbesserung der Diagnostik-methoden und eine Entwicklung von Präventivmaßnahmen notwendig. Deshalb wollen wir eine Verbesserung der Diagnostik von CyHV-3 mittels Zellkulturen erreichen sowie neue Impfstoffe (einschließlich neuer Adjuvantien) entwickeln, die dem Auftreten von Verlusten effektiv vorbeugen und die ermöglichen, geimpfte Populationen von Beständen mit latenter Infektion zu unterscheiden.

Cooperation Partners:

Fraunhofer Einrichtung für Marine Biotechnologie (EMB) Lübeck

Friedrich Alexander Universität Erlangen, Department Chemie- und Bioingenieurswesen - Bioverfahrendstechnik, Erlangen

Friedrich Loeffler Institut für Tiergesundheit, Greifswald-Insel Riems

Project Details:
Die Kryokonservierung von Hundesperma hat in den letzten Jahren sprunghaft an Bedeutung gewonnen und ermöglicht den Hundezüchtern den Zugriff auf einen umfangreichen Genpool. Die neu entwickelten computergestützten Untersuchungsmethoden, welche bereits routinemäßig im Rahmen der Spermakonservierung von Nutztieren Anwendung finden, werden zum großen Teil auch zur Analyse von Hundesperma eingesetzt. Allerdings beeinträchtigt der Einsatz vieler unterschiedlicher Programme mit jeweils individuellen Settings die Vergleichbarkeit von Studienergebnissen. Auch Zentrifugationsprotokolle mit der Zielsetzung, das Seminalplasma von den Spermien zu separieren, werden nach variablen Kriterien ausgeführt. Ziel dieser Studie ist es, ein Kryokonservierungsverfahren zu entwickeln, in welchem durch Zentrifugation und Resuspension die Spermienzahl pro Paillette auf eine definierte Menge eingestellt werden kann. Des Weiteren soll ein Eidotter-freier Verdünner, dessen Hauptbestandteil als Kryoprotektivum ein Low-Density-Lipoprotein ist, vergleichend zum derzeit herkömmlich verwendeten Tris-Eidotter- Medium erprobt werden. Ein Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Eignung des Verdünners für die Spermakonservierung und für die computergestützte Spermaanalyse (CASA).
Neue Erkenntnisse werden erwartet hinsichtlich des Einflusses von Zentrifugationsprotokollen auf die funktionelle Integrität und Konservierbarkeit der Spermien. Durch Anwendung computergestützter Analyseverfahren werden Auswirkungen der Einfrier- und Auftauprozesse auf die Motilität, Plasmamembran, Akrosomintegrität und das Mitochondrienmembranpotenzial der Spermien verdeutlicht.

Results:

Die Anwendung der Zentrifugationsprotokolle von 700 x g und 1400 x g resultierten in einem höheren Anteil an motilen Spermien im Vergleich zu 300 x g, die Zentrifu-gationszeit von 5 Minuten wirkte sich positiv auf die Integrität von Akrosom- und Plasmamembranen sowie auf das MMP aus. Auch im Vergleich zu nicht zentrifugierten Proben erwies sich die Zentrifugation in Bezug auf die Memb-ranintegrität als vorteilhaft. Die Resuspension der Spermienpellets auf 100 x 106 Spermien/ml zeigte lediglich anhand eines signifikant höheren kurvolinearen Ge-schwindigkeit (VCL) der Samenzellen einen Vorteil gegenüber den auf 200 x 106 eingestellten Proben. Verdünner-abhängige Unterschiede ergaben sich für die Anteile an Spermien mit geschädigter Plasmamembran (Tris-Eidotter < LDL) und mit geschädigter Akrosom- und Plasmamembran (LDL < Tris-Eidotter), jedoch nicht für den Anteil an Spermien mit intakten Membranen. Bezüglich des Alters der Samenspender zeigten die untersuchten Parameter im aufgetauten Sperma keine Unterschiede. Aus dem Einfrieren von Sperma mit einem erhöhten Anteil an formabweichenden Spermien (Teratozoospermie) resultierte nach dem Auftauen ein signifikant geringerer Anteil an membranintakten Spermien als in den Vergleichsproben mit Normospermie gefunden wurden. Anhand der vorliegenden Ergebnisse ist als erster Schritt nach Erstellung des Basisspermiogramms die Zentrifugation der nativen spermienreichen Fraktion bei 700 x g für 5 Minuten und die Resuspension auf 100 x 106 Spermien/ml im Sinne einer Standardisierung zu empfehlen. Das MMP hat sich nicht als geeigneter zusätzlicher Parameter zur Qualitätsbeurteilung von aufgetautem Hundesperma erwiesen. Trotz der geringeren Partikelzahl im LDL Verdünner war bezüglich der Beurteilbarkeit des aufgetauten Spermas mittels computergestützter Verfahren kein Vorteil zum Tris-Eidotter Verdünner zu erkennen.

Project Details:
Genetische und immunhistologische Analyse des bovinen Trophoblasten. Systematische Untersuchung der fetomaternalen Kontaktfläche zum Zeitpunkt der Implantation.

Cooperation Partners:

Prof. Kazuhiko Imakawa, Universität Tokyo, Japan

Project Details:
Erstellung von Referenzwerten für den Säure-Basen-Haushalt und die Blutgasanalyse bei gesunden Heimtierkaninchen. Es wurden 80 gesunde Kaninchen, die für Vorsorgeuntersuchungen, Kastrationen oder Impfungen vorgestellt wurden, beprobt.

Results:

Brezina T, Thöle M, Mischke R, Fehr M: Referenzwerte für die arterielle Blutgasanalyse beim Kaninchen am Rapid Lab 348EX. Kleintierprax 62: 703, 2017

Project Details:
Chemotherapeutic intervention is routinely employed as therapeutic regimen with initial success. However, most canine lymphomas relapse within 12 month indicating that part of the initial lymphoma cells mass is characterized by chemotherapeutic resistance. The observed chemotherapeutic resistance is also described for human NHL and analyses characterizing the human neoplasia revealed specific associated single nucleotide exchanges. Blood samples from patients were collected for routine hematological and biochemical analyses and frozen. DNA will be extracted from each whole blood sample. Mutation screening will be done by conventional quantitative PCR and Next Generation Sequencing Panels using already collected DNA.

Funding: Deutsche Forschungsgemeinschaft, 349.232 EUR

Project Details:
Angesichts der Pharmakoresistenz von häufigen Hirnerkrankungen wie Epilepsie oder Depressionen gegenüber gängigen Therapieverfahren und der potentiellen Bedeutung von Efflux-Transportern wie P-Glycoprotein (Pgp) für Resistenzmechanismen sind die Entschlüsselung der Regulationsmechanismen von Pgp an der Blut-Hirn-Schranke (BHS) sowie die Suche nach innovativen Therapieeinsätzen, von grundlegender Bedeutung. Die bisherigen Untersuchungen zur Regulation von Pgp konzentrierten sich hauptsächlich auf transkriptionelle Anpassungen (Veränderungen der Aktivität der Transkriptionsfaktoren und der Pgp-Expression), post-transkriptionelle Modifikationen (Veränderungen des Pgp-Proteins und Regulation der Translation der Pgp-mRNA durch mikroRNAs), Pgp-Trafficking-Mechanismen von bereits exprimierten Pgp von intrazellulären Kompartimenten zur apikalen Membran, sowie Pgp-modulierende Signaltransduktion. Eine gänzlich neue Betrachtungsweise in der BHS-Forschung wird durch den im Rahmen von Voruntersuchungen neu entdeckten Zell-Zell-Pgp-Transfer bedingt. Vermutlich wird der Pgp-Transfer in den Hirnendothelzellen über direkten Zell-Zell-Kontakt und/oder über Exosomen vermittelt, in denen wir Pgp identifiziert haben. Dieser neue Prozess soll im beantragten Projekt vergleichend mit anderen Pgp-Regulationsmechanismen an der menschlichen BHS untersucht werden. In einem anschließenden Schritt sollen die wichtigsten pharmakologischen Befunde der In-vitro-Untersuchungen an einer neuen humanisierten Mauslinie mittels In-vivo-Imaging auf ihre Bedeutung für die In-vivo-Regulation der BHS untersucht werden. Wir erwarten von unseren Untersuchungen die Charaktersierung eines neuen Regulationsmechanismus von Pgp an der BHS und damit die Möglichkeit des pharmakologischen Eingriffs in Resistenzmechanismen von Hirnerkrankungen.

Cooperation Partners:

Diverse

Funding: Institut für Wildtierforschung, 20.000 EUR

Project Details:
Verbesserung und Beschleunigung des Tierartennachweises und der Identifizierung von Bakterien bei Wildtierendurch molekularbiologische Methoden (z.B. LAMP).