Research

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.

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:
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:
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:
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Schaffung eines transplantierbaren Nervenimplantates, welches die Regeneration peripherer Nerven untersützt oder sogar beschleunigt. Mit dem "Tissue engineering", d.h. die Züchtung von Geweben, kann man dem Ziel der Herstellung eines Nervenäquivalentes näher kommen.
In dieser Sudie soll nach verbesserten Trägermaterialien für die herstellung von Nervenimplantaten geforscht werden. In früheren Untersuchungen zeigte sich, dass Spinnfäden der Gattung <em>Nephila clavipe</em> Eigenschaften besitzen, welche die Adhäsion und die Proliferation von Zellen förderten und sich somit hervorragend für das "Tissue engineering" von Nerven eigneten.
Gegenstand dieses Projektes ist nun, ein künstliches Nervenkonstrukt aus Spinnfäden im Großtiermodell Schaf auszutesten. Dazu wird unter Narkose ein ca. 6-8 cm langes Stück des Nervus tibialis durch ein Nervenkonstrukt ersetzt. In der Kontrollgruppe wird das entfernte Stück umgedreht wieder eingesetzt (Autolog). Im weiteren Verlauf werden das Allgemeinbefinden und die Sensibilität der Schafe geprüft. Am Ende des Versuches werden die transplantierten Nerven histologisch, immunhistologisch und fluoreszenzmikroskopisch bearbeitet und ausgewertet. Die Arbeiten erfolgen in Kooperation mit der Klinik für Plastische, Hand- und Wiederherstellungschirurgie der Medizinischen Hochschule Hannover (Direktor: Prof. Dr. Vogt).

Results:

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0016990

Cooperation Partners:

Prof. Dr. P. Vogt (Projektleiter), C. Allmeling, Plastische- Hand- und Wiederherstellunschirurgie, Medizinische Hochschule Hannover

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: DFG, 254.000 EUR

Project Details:
Co-Infektionen im Atemtrakt spielen in der modernen Nutztierhaltung, vor allem beim Schwein, eine dominierende Rolle. Die Bekämpfung von Co-Infektionen ist schwierig, da die Pathogenese wesentlich komplexer ist als die von Monoinfektionen. Die Problematik ist seit vielen Jahren bekannt, dennoch gibt es bisher nur wenige wissenschaftliche Erkenntnisse zu den grundlegenden molekularen Interaktionen zwischen Erregern und Wirt bei Co-Infektionen. Im Tiermodell ist dies nur sehr schwer zu analysieren. Umso wichtiger sind geeignete in vitro Co-Infektionsmodelle, die möglichst nahe an die in vivo Situation heranreichen. Im beantragten Projekt planen wir die Etablierung und den Einsatz solcher Modelle und nutzen dafür zwei sehr wichtige Erreger im porcinen Atemtrakt, Influenzaviren und Streptococcus suis. Beide Erreger spielen zudem auch als Verursacher von Zoonosen beim Menschen eine Rolle; insofern hat das Projekt auch eine humanmedizinische Komponente und trägt dem "One-Medicine"-Konzept Rechnung.
Ziel des Projekts ist die Aufklärung von Wechselwirkungen zwischen Streptokokken und Influenzaviren bei der Co-Infektion porciner Atemwegsepithelzellen. Es geht uns sowohl darum, wie sich eine primäre Infektion mit Influenzaviren auf die Empfänglichkeit des Epithels gegenüber einer Infektion mit S. suis auswirkt, als auch darum, wie eine primäre Infektion mit S. suis eine folgende Infektion mit Influenzaviren beeinflusst. Eine unserer Arbeitshypothesen dazu ist, dass eine Primärinfektion mit Influenzaviren zur Expression von Hämagglutinin auf der Epithelzelloberfläche führt und damit einen Rezeptor für die Adhärenz von S. suis zur Verfügung stellt. Umgekehrt könnte eine Primärinfektion mit S. suis zur Reduzierung der Cilienaktivität und damit zu einer erhöhten Empfänglichkeit der betreffenden Zellen gegenüber Influenzaviren führen. Für beide Hypothesen haben wir bereits Hinweise aus Vorarbeiten.
Die erwarteten Ergebnisse aus dem Projekt werden grundlegende Erkenntnisse darüber liefern, wie sich beide Erreger bei Co-Infektionen des porcinen Atemtrakts gegenseitig beeinflussen.

Results:

Derzeit ist ein Verlängerungsantrag in Begutachtung.

 

Bisherige Ergebnisse finden sich in folgenden Publikationen:

Meng F, Wu N-H, Seitz M, Herrler G, Valentin-Weigand P. Efficient suilysin-mediated invasion and apoptosis in porcine respiratory epithelial cells after streptococcal infection under air-liquid interface conditions. Sci Rep 2016 May 27; 6:26748. doi:10.1038/srep26748.

 

Tong J, Fu Y, Wu N-H, Rohde M, Meng F, Valentin-Weigand P*, Herrler G*. Sialic acid-dependent interaction of group B streptococci with influenza virus-infected cells reveals a novel adherence and invasion mechanism. Cell Microbiol. 2018; 20:e12818. https://doi.org/ 10.1111/cmi.12818.*equal contribution

 

Vötsch D, Willenborg M, Weldearegay YB, Valentin-Weigand P. Streptococcus suis - the "two faces" of a pathobiont in the porcine respiratory tract. Front Microbiol 2018 Mar 15;9:480. doi: 10.3389/fmicb.2018.00480. (review article)

 

Tong J, Fu Y, Meng F, Krüger N, Valentin-Weigand P*, Herrler G*. The sialic acid binding activity of human parainfluenza virus 3 and mumps virus glycoproteins enhances the adherence of group B streptococci to HEp-2 cells. Front Cell Infect Microbiol. 2018 Aug 17; 8:280. doi: 10.3389/fcimb.2018.00280. eCollection 2018.*equal contribution

 

Meng F, Tong J, Vötsch J, Willenborg M, Herrler G, Wu N, Valentin-Weigand P. Viral co-infection replaces effects of suilysin on adherence and invasion of Streptococcus suis into respiratory epithelial cells grown under air-liquid interface conditions Infect Immun. 2019 Jul 23;87(8). pii: e00350-19. doi: 10.1128/IAI.00350-19. Print 2019 Aug.

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: Niedersächsisches Ministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, 79.700 EUR

Project Details:
Harbor seals are the most abundant native seal species in the Wadden Sea of Lower Saxony. The population of harbor seals was decimated by the 1988/89 and 2002 phocine distemper virus (PDV) epidemics. In 1988 almost 60% of harbor seals in the entire Wadden Sea area died, in 2002 approximately half of native animals were found dead. Harbor seals in the Wadden Sea were affected by influenza H10N7 infections for the first time in 2014. After each of these losses, however, the population was able to recover. Harbor seals are also susceptible to infectious diseases occurring more sporadically and can harbor pathogens communicable to humans.

The research is conducted by University of Veterinary Medicine Hannover, Foundation, jointly with Seal Station National Park House Norden-Norddeich, LAVES IFF Cuxhaven and LAVES LVI Hannoer, as well as the National Park Administration for the Wadden Sea in Lower Saxony, Wilhelmshaven. Funding is provided by the Ministry for Nutrition, Agriculture and Consumer Protection of Lower Saxony using hunting permit fees. Rescued harbor seals will be examined to determine health status, emphasizing acquisition of zoonosis and infectious agent data. Further, macro-debris found in these animals will be registered and indications of gray seal predation examined. Results will be incorporated in the development of a management program for hygiene and infectious diseases.

Results:

The project results of the examinations of dead harbor seals in Lower Saxony, which took place between 2015 and 2017, have shown that a representative number of animals can be submitted to autopsy and further investigations. The results represent an important contribution to the top predators of the Wadden Sea, the Trilateral Wadden Sea Agreement, OSPAR and the Marine Protection Framework Directive. Surveys should be continued urgently and the stranding chute network should be expanded.

For the dead animals, the health surveys of harbor seals were mainly based on the examinations of this year's (70) and last year's (8) animals. This is due to the high rates of disease and mortality in these age groups that exist in many seal populations. However, two perennial animals were also available for examination during this period, one of which was in good conservation status.

The majority of harbor seals shot and found dead were in poor nutritional condition, this may be due to infectious diseases in juveniles, weakness of the animal to live, or loss of the mother. The most common cause of death or disease in the animals found dead was parasitosis of the respiratory tract, followed by cachexia and bronchopneumonia.

Overall, there is no evidence of a recurrence of virus-related seal mortality in the seals examined to date. No macro-trash, e.g., plastic debris or fishnets, was detected in the gastrointestinal tract of any of the animals examined, and there was no evidence of injury from predators.

Comparing the examination results with those of harbor seals from Schleswig-Holstein, it becomes clear that the examination material there is also dominated by this year's and last year's animals. In the animals found around the time of birth, life weakness and cachexia were also a major cause of illness and death. In slightly older animals, bronchopneumonia and septicemia were also present. Frequently found microbial pathogens in Schleswig-Holstein were also streptococci and Escherichia coli/v. haemolytica. With Brucella and Erysipelothrix rhusiopathiae, potentially human-pathogenic germs were found in Lower Saxony as well as in Schleswig-Holstein, which always remind us to handle dead and living seals with care. There were no indications of epidemic virological disease in either Lower Saxony or Schleswig-Holstein during the years under investigation. However, the combined health examinations of dead and live harbor seals in Schleswig-Holstein have shown that certain parameters, such as antibodies and antigen detection for distemper and influenza, should also be aimed at in live animals in order to be able to ensure an evaluation of older harbor seals as well.

For the training of the mudflat hunting wardens a handout was developed, which will be distributed to them in the context of the training courses of the seal station Norddeich. The information from the project will also be included in future exhibitions at the seal station and the national park houses.

Cooperation Partners:

Seehundstation Nationalparkhaus Norden-Norddeich

LAVES IFF Cuxhaven und LAVES LVI Hannover

Nationalparkamt in Wilhelmshaven