Research

Funding: Konrad-Adenauer-Stiftung (Promotionsstipendium), 37.500 EUR

Project Details:
Hirninsult-induzierte Entzündungsreaktionen werden als ein wesentlicher Mechanismus der Epilepsieentstehung (Epileptogenese) betrachtet. Bisher sind weder prädiktive Biomarker vorhanden, um Individuen mit einem erhöhten Risiko der Epilepsieentstehung nach einem Hirninsult zu identifizieren, noch stehen wirksame Epilepsie-präventive Therapien zur Verfügung. In diesem Projekt werden mittels eines modernen, translationalen bildgebenden Verfahrens (Positronen-Emissions-Tomographie, PET) Bildgebungsprotokolle entwickelt, um die zerebrale Inflammation in vivo in Nagermodellen für Epileptogenese in ihrem zeitlichen Verlauf und ihrer räumlichen Ausprägung zu charakterisieren. Die in-vivo-Bildgebungsmarker werden im nächsten Schritt zum Monitoring der Respons auf zeitlich abgestimmte, anti-inflammatorische, potentiell anti-epileptogene Behandlungsansätze eingesetzt.

Results:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/epi.14009/abstract;jsessionid=2EC9908C773DFCE9C0CA9E2577D38197.f02t02; http://jnm.snmjournals.org/content/57/8/1302.long

Cooperation Partners:

J. Bankstahl, PhD, Präklinische Molekulare Bildgebung, Klinik für Nuklearmedizin, MHH; Prof. Dr. T. Ross, Radiochemie, Klinik für Nuklearmedizin, MHH

Funding: Landesbetrieb f. Küstenschutz, Nationalpark u. Meeresschutz Schleswig-Holstein, Tönning, 193.209 EUR

Project Details:
Schweinswale sind Repräsentanten der Top-Prädatoren aus der Gruppe der Säugetiere in Nordsee und Wattenmeer. Mit der Novellierung des Nationalparkgesetztes in 1999 wurde ein Teil des Nationalparks explizit dem Schweinswalschutz gewidmet, da dort eine hohe Dichte von Mutter-Kalb-Gruppen festgestellt wurde.
Im Rahmen der Neuordnung des Bund-Länder-Meeresprogramms (BLMP) wurde im Januar 2011 ein Programm zum gemeinsamen Monitoring von Meeressäugern verabredet, das die Anforderungen eines Monitorings nach den einschlägigen europäischen Richtlinien und internationalen Konventionen erfüllt. Der schleswig-holsteinischen Nationalparkverwaltung (NPV) im Landesbetrieb für Küstenschutz, Nationalpark und Meeresschutz Schleswig-Holstein (LKN) fällt in diesem Programm dabei die Aufgabe zu, das akustische Monitoring von Schweinswalen zu organisieren, umzusetzen und zu finanzieren.
Hierbei übernimmt das ITAW die akustischen Untersuchungen für die NPV als Bestandteil des gemeinsamen Meeressäugermonitorings im Rahmen des BLMP. Im ersten Untersuchungsjahr sollen Klickdetektoren (C-POD) an sechs festgelegten Standorten im schleswig-holsteinischen und im niedersächsischem Wattenmeer ausgebracht und turnusmäßig gewartet und ausgelesen werden. Die so gewonnenen Daten werden vor dem Hintergrund der Optimierung des akustischen Monitorings sowie erforderlichen Erweiterungen bei einem dauerhaften Betrieb der Messstationen ausgewertet. Die Daten dieser Langzeitstudie sollen Informationen zu einer möglichen Rhythmik sowie Tidenabhängigkeit in den Schweinswaldetektion über den Tag und im Jahresverlauf liefern.

Results:

Im Schleswig-Holsteinischen und Niedersächsischen Wattenmeer wurden 6 Messstationen für das akustische Monitoring von Schweinswalen errichtet. Mit Hilfe von Schweinswalklickdetektoren (C-PODs) an den Stationen konnten im Zeitraum von Oktober 2011 bis Dezember 2015 Daten erfasst werden. Die Auswertung der Daten zeigte, dass Schweinswale über den bisherigen Untersuchungszeitraum an allen 6 Messpositionen registriert wurden. Es sind jedoch räumliche (zwischen den Stationen) und zeitliche Unterschiede (einzelne Jahre, im Jahresverlauf, im Verlaufe eines Tages) in den Detektionsraten zu verzeichnen.

An der Station Lister Tief (LT), östlich vor Sylt, wurden die geringsten Detektionsraten festgestellt. Messstelle 1 (M1), am Eingang des Jadebusens, wies ebenfalls relativ geringe Detektionsraten auf. Die Station Westerland (WL), westlich vor Sylt im Walschutzgebiet, war über den bisherigen Untersuchungszeitraum die Station mit den höchsten Detektionsraten (Maximum pro Tag) und im Median über das gesamte Jahr. Die Station Meldorfer Bucht (MB), die in unmittelbarer Nähe des Büsumer Hafens liegt, zeigte ebenfalls sehr hohe Detektionsraten, mit steigender Tendenz in den Sommermonaten.

Die Modellierung der einzelnen Stationen wies eine deutliche Saisonalität in den Schweinswaldetektionen auf. Alle Stationen zeigten im Frühjahr ein Maximum in den Detektionen, im Zeitraum von Mitte März bis Mitte April. An 2 Stationen konnten sogar Muster in der Tagesrhythmik verzeichnet werden. Die Station Minsener Oog (MO) im Niedersächsischen Wattenmeer wies mehr Detektionen am Tag auf, während an der Station M1 mehr Schweinswalklicks in der Nacht auftraten.

Der Einfluss der Tide war an der Station M1 am größten. Maxima in den Detektionen wurden an dieser Station zur Phase des Hochwassers und Niedrigwassers erreicht und Minima entsprechend in den Phasen dazwischen. Der gegenteilige Effekt zeigte sich bei der Station MO. Die Station LT wies erhöhte Detektionsraten zum Zeitpunkt des Niedrigwassers und ein Minimum während der Hochwasserphase auf.

Diese Ergebnisse belegen, dass Schweinswale regelmäßig im Bereich des Wattenmeeres vorkommen und bestätigen die Relevanz des Wattenmeeres als Habitat für den Schweinswal Es gibt jedoch eine hohe Variabilität zwischen den Stationen, was von verschiedenen Umweltfaktoren abhängig sein kann. Die aktuelle Datenerhebung im Untersuchungsgebiet verspricht weitere interessante Ergebnisse und Erkenntnisse über die Verteilung von Schweinswalen im Wattenmeer.

Funding: Ministry of Science and Culture of Lower Saxony, Germany (Niedersachsen-Research Network on Neuroinfectiology, N-RENNT), 326.000 EUR

Project Details:
Establishment of a neuroifectiology network and studies on mechanisms of host-pathogen interactions in bacterial infections of the CNS

Results:

Siehe Gesamtbericht N-RENNT (Prof. W. Baumgärtner, Koordinator)

Funding: BMBF (Helmholtz-CAS-Joint Research Group ZooStrep,HCJRG-116), 155.000 EUR

Project Details:
Infectious diseases remain one of the leading causes of death and disability worldwide. Approximately three fourth of the human emerging infectious diseases are caused by zoonotic pathogens. Among the bacterial pathogens, streptococci belonging to group C and group G as well as Streptococcus suis are gaining importance as zoonotic agents. These species that are traditionally considered as important animal pathogens have the capability to cause serious and life-threatening
diseases, such as septicaemia and meningitis, in humans. They can also reside as commensals in humans and animals. Despite causing many deaths zoonotic streptococci have not received the scientific and medical attention they deserve, because of the historical importance of group A streptococci in human infections. Only scattered information is available on the mode of transmission of these pathogens from animals to humans, the mechanism of species adaptation and the emergence of new virulent strains. Furthermore, the carriage and persistence of these pathogens in humans and their role in zoonotic infections has not been studied in detail. The aim of this joint research group (HCJRG) is to bring together scientists from different disciplines such as veterinary medicine, host-pathogen interaction, epidemiology and genomics to apply a comprehensive and
multi-disciplinary approach to understand the interactions between zoonotic streptococci and their hosts and the impact of environmental factors on these interactions. Identification of the species-specific factors and the validation of their role in animal infection models is another major objective of this HCJRG. The work packages include comparative analysis of adherence and invasion of animal and human isolates, identification and characterization of specific genes using custom-designed DNA virulence arrays and whole genome sequencing, elucidation of transmission and species adaptation mechanisms, emergence of human pathogens from animal pathogens. This HCJRG therefore deals with a research topic of high zoonotic relevance. The results of these studies would further our understanding of zoonotic transition and lead to the identification of the species-specific factors essential for development of new diagnostic and therapeutic strategies.

Results:

We established up two new cell culturing infection models "Inverse cell insert model" and ALI which show high invasion rates compared to other cell culture models reported so far. This should allow for further studies to check for up- and down-regulated genes in the infection process and might highlight the virulence potential of such genes. By heterologous expression of surface expressed proteins of S. suis on the bacterial surface of Lactobacillus lactis were able to demonstrate that at least Sao-protein and to a lower extent Fbh-protein might play a dominant role in S. suis virulence since both proteins showed cross reactivity with porcine antibodies of a recovered swine after S. suis infection. Thus, these proteins most probably are immunogenic in an infection in swines and humans. Furthermore, we characterized two novel S. suis proteases, IdeSsuis and IgdE, which cleave only porcine IgM and IgG, respectively, thus representing functional host-adaptation factors of this pathogen. Finally, we geno- and phenotyped human S. suis isolates from STLS cases which will be further characterized in future studies on zoonotic features of S. suis.

Funding: H. Wilhelm Schaumann Stiftung, 36.000 EUR

Project Details:
In der Peripartalperiode erhöht sich bei Milchkühen nicht nur die Inzidenz von Stoffwechselerkrankung, sondern auch das Auftreten von infektiösen Erkrankungen, insbesondere Mastitiden und Metritiden. Das Einsetzen der Laktation führt zu einer starken Erhöhung des Energiebedarfs bei der Milchkuh, der nicht über das Futter gedeckt werden kann. Dies resultiert in einer negativen Energiebilanz, vermehrter Lipolyse und verstärkter Glukoneogenese. Glucose wird zur Milchsynthese umverteilt. Die negative Energiebilanz wird oft mit peripartalen Veränderungen im Immunsystem und einer erhöhten Anfälligkeit für infektiöse Erkrankungen in Verbindung gebracht. Ein Mangel an Glucose könnte die Energieversorgung von Monozyten beeinträchtigen, die als Schlüsselzellen der angeborenen Immunität die Immunantwort steuern und nach ihrer Differenzierung zu Makrophagen zwischen angeborener und adaptiver Immunität vermitteln. Da beim Rind bisher keine Daten zu Glucoseaufnahme und Glucosetransporterexpression verschiedener Monozyten- und Makrophagensubpopulationen vorliegen werden diese zunächst untersucht. Im Weiteren soll untersucht werden inwiefern sich die negative Energiebilanz und die verminderte Glucoseverfügbarkeit in der Peripartalperiode auf die Zahl und Glucoseaufnahmefähigkeit der Monozytenpopulationen beim Rind auswirken kann.

Cooperation Partners:

Institut für Tierernährung, FLI Braunschweig

Funding: Projektträger Jülich für das BMBF, 91.970 EUR

Project Details:
Derzeit erfolgt die toxikologische Prüfung im Rahmen regulatorischer Verfahren für die Wirkstoffgenehmigung von Pestiziden für jede Einzelsubstanz für verschiedene Endpunkte standardisiert mittels in vivo- Untersuchungen. Verbraucher sind jedoch über die Nahrung gegenüber Mischungen verschiedener Pflanzenschutzmittel bzw. deren Rückstände exponiert. Bei mehr als 400 in der EU zugelassenen Biozid- und Pflanzenschutzmittelwirkstoffen würde die Testung aller möglichen Kombinationen eine nicht vertretbar hohe Zahl an Tierversuchen erfordern, so dass die Entwicklung geeigneter in vitro- Systeme dringend erforderlich ist. Ziel des Projektes war daher die Etablierung eines Prädiktionsmodells für mögliche Kombinationswirkungen von Mehrfachrückständen von Pflanzenschutzmitteln in vitro mittels eines systembiologischen Ansatzes. Dazu wurden verschiedene Zellkulturlinien der Leber und Nebenniere humanen und tierischen (Ratte) Ursprungs mit ausgewählten Azol-Fungiziden als Einzelsubstanzen und in Kombination in drei iterativen Zyklen behandelt und das Transkriptom und Metabolom der Zellen analysiert. Die Identifizierung von Zellkultursystemen, die eine Prädiktion von Kombinationswirkungen ermöglichen, kann einen großen Beitrag zur Vermeidung von Tierversuchen leisten.

Results:

Es konnte gezeigt werden, dass sowohl die Analyse des Transkriptoms als auch des Metaboloms geeignet ist, um substanzspezifische Effekte in den verwendeten Zelllinien zu detektieren und mittels Hauptkomponentenanalyse klar voneinander zu trennen. Auch die Effekte der Substanzkombinationen konnten sowohl auf Metabolom- als auch auf Transkriptomebene klar von denen der Einzelsubstanzen unterschieden werden. Beide Methoden können zudem Hinweise darauf geben, welche der in den Substanzkombinationen enthaltenen Einzelsubstanzen die Kombinationswirkung prägt. Es wurde deutlich, dass es nicht möglich ist, eine einzelne Zelllinie zur Detektion und Vorhersage von substanzinduzierten Veränderungen von Substanzmischungen einzusetzen, sondern eine Prüfbatterie von Zelllinien notwendig ist, um robuste Daten generieren zu können. Wir schlagen daher ein zweistufiges Verfahren vor, bei dem zunächst ein Set von Zelllinien verwendet wird, um mittels omics-Methoden qualitative Aussagen zur Substanzwirkung machen zu können. Dass dies mit den gewählten Methoden möglich ist, konnte im Rahmen der Pilotphase von Combiomics gezeigt werden. Im zweiten Schritt sollte dann die Zelllinie bzw. Zelllinien der Wahl identifiziert und für quantitative Analysen genutzt werden, die für die Vorhersage von Kombinationswirkungen erforderlich sind. Diese kann nur basierend auf einem Set an Genen, Metaboliten oder Proteinen erfolgen, einzelne Biomarker konnten nicht identifiziert werden. Eine Ausdehnung der Analysen auf weitere Substanzen, wie es für die Translationsphase geplant ist, ist notwendig, um die Eignung der Zelllinien abschließend beurteilen zu können und so einen Beitrag für die Entwicklung von in vitro- Methoden zur Abschätzung der Mischungstoxizität von Substanzen zu leisten.

https://link.springer.com/article/10.1007/s00204-019-02502-w

Cooperation Partners:

BfR

Universität Bielefeld, CeBiTec

Funding: Drs. Bruns-Stiftung, 2.217 EUR

Project Details:
Im Rahmen der Untersuchung soll festgestellt werden, inwieweit sich die Tiere mit derm Düsser Wühlturm dauerhaft über die Mastphase beschäftigen und ob trotz der Nutzung des Wühlturmes ein Schwanzbeißen bei Schweinen mit unkupierten Schwänzen auftritt.

Project Details:
Kühe in der Transitperiode werden mit dem Ionophor Monensin oder mit Essential oils supplementiert. Beide Supplemente sollen die ruminale Produktion von Propionat und damit die hepatische Gluconeogenese begünstigen. Neben allgemeinen Produktionsparametern (Trockenmassenaufnahme, Milchleistung, Energiebilanz) werden sonographisch quantitativ die Mobilisation subkutaner und abdominaler Fettdepots sowie im Blut Parameter des Energiestoffwechsels und Surrogate insulin sensitivity indices erfasst. Ferner werden Leitkeime im Kot der Kühe auf die Entwicklung einer Makrolidresistenz als Folge der Supplementation untersucht.

Results:

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Rehage+J+and+monensin

Cooperation Partners:

Prof. Dr. S. Dänicke (Institut für Tierernährung des FLI Braunschweig)

Dr. A. Käsbohrer, Dr. A. Tenhagen(Bundesinstitut für Risikobewertung, Berlin)

Project Details:
Komplikationen nach intramuskulären Injektionen sind seit langem bekannt. Erregerbedingte Komplikationen sind neben den unerwünschten Arzneimittelreaktionen eine ätiologische Ursache. Abszesse und Phlegmonen treten jeweils mit einer Häufigkeit von 0,016% der jährlichen intramuskulären Injektionen auf (OHNESORGE et al. 2006). Der Effekt des Hautstanzens wurde schon in zahlreichen Studien beschrieben. (LITTLE 1955)konnte auf Hautstanzen von nicht desinfizierter, menschlicher Haut nichthämolysierende Staphylokokken nachweisen. Zur Häufigkeit des Auftretens der Hautstanzen in Abhängigkeit zu Kanülenart sind ebenfalls mehrere Untersuchungen erfolgt (GIBSON u. NORRIS 1958; DIGIOVANNI 1971; BARIS et al. 2004; GULDOGUS et al. 2008). Auch haben mehrere Autoren Hautstanzen als Grund für Lungenemboli in Ratten und Hasen (KAST u. TSUNENARI 1983), Hunden (SCHNEIDER u. PAPPRITZ 1976) und Menschen (ANDREW 1976) nachgewiesen, die auf Grund von intravenösen Injektionen in den Blutstrom gelangten. In der Pferdemedizin konnten in Untersuchungen an Gelenkpräparaten ebenfalls Hautstanzen nachgewiesen werden (ADAMS et al. 2010; WAHL et al. 2012).
Mit dieser Studie soll untersucht werden, welche Keime einerseits und welche Bestandteile der Haut andererseits, in Abhängigkeit von der Kanülenart, bei einer intramuskulären Injektion in das Muskelgewebe verbracht werden. Weiterhin wird untersucht, durch welche der 4 unterschiedlichen Vorbereitungsmethoden sich der Keimeintrag am effektivsten dezimieren lässt.

Funding: Jutta und Georg Bruns Stiftung, 12.000 EUR

Project Details:
Das Projekt setzt sich aus verschiedenen Teilprojekten zusammen und verfolgt folgende Zielsetzungen:
1.Definition des Einflusses verschiedener Grunderkrankungen - in Abhängigkeit von dem klinischen Schweregrad - auf die Cushing-Diagnostik mit dem LDDST beim Hund.
2.Bestimmung der Art und Dauer des Einflusses einer Narkose und/oder Operation auf den LDDST beim Hund, um den frühestmöglichen Zeitpunkt der unverfälschten Testdurchführung zu ermitteln.
3.Untersuchung der Aussagekraft des Cortisol-/DHEA-Verhältnisses im Rahmen der Cushing-Diagnostik beim Hund.
Insgesamt soll die Diagnose der Cushing-Erkrankung beim Hund verbessert werden, durch Schaffen einer verlässlicheren Basis für die Durchführung und -interpretation des LDDST und Evaluierung und ggf. Etablierung der vielversprechenden neuen Messgröße "Cortisol/DHEA-Verhältnis".