Research

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: Fritz-Ahrberg-Stiftung, 92.000 EUR

Project Details:
Bei der Herstellung des Schweinefleischerzeugnisses Kochschinken wird immer ein Erhitzungsprozess des Produktes durchgeführt. Diese Hitzeeinwirkung hat mehrere positive Effekte. Sie bewirkt eine Verringerung der mikrobiologischen Belastung, sie denaturiert die Proteine für einen besseren Scheibenzusammenhalt, es bilden sich Aromastoffe und die Pökelfarbe stabilisiert sich. Leider werden bei der Hitzebehandlung auch viele wichtige Inhaltsstoffe (z. B. Vitamine) zerstört. Durch den Einsatz der Hochdrucktechnologie könnte der Erhitzungsprozess mit niedrigeren Temperaturen durchgeführt oder eventuell sogar ersetzt werden.
Die Hochdrucktechnologie ist ein physikalisches Verfahren, welches auf hohen hydrostatischen Drücken von bis zu 1000 MPa beruht. Sie ist eine Technologie, die nachweislich bakterizid wirkt. Neben der Verringerung der mikrobiellen Belastung des Produktes schont die Technologie die wertvollen Inhaltsstoffe (z.B. Vitamine). Bei hohem Druck verändert sich, wie auch beim Kochprozess, die Struktur der Proteine im Ausgangsmaterial (getumbeltes Fleisch sowie Muskelabrieb) und ein Zusammenhalt des Produktes könnte gewährleistet werden. Bei hochdruckbehandelten Produkten wurde zusätzlich eine positiver Effekt auf die Zartheit eines Produktes festgestellt. Die Hochdrucktechnologie könnte somit dazu beitragen, ein besonders hochwertiges, gesundes und sicheres neuartiges Schweinefleischerzeugnis zu entwickeln.

Project Details:
Die Zahl retikulierter Blutplättchen wird bislang beim Hund nur vereinzelt als Indikator der Thrombopoeseaktivität des Knochenmarks verwendet. In diesem Projekt soll die Aussagekraft dieses Parameters durch direkten Vergleich mit der Thrombopoeseaktivität evaluiert werden. Weiterhin werden Referenzbereiche erstellt und Veränderungen des Anteils retikulierter Thrombozyten bei einer größeren Zahl von thrombopenischen Hunde verschiedener Ätiologien untersucht.

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.

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.

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)

Funding: Promotionsprogramm "Animal Welfare in Intensive Livestock Production Systems - Tierhaltung im Spannungsfeld von Tierwohl, Ökonomie und Gesellschaft", 1.345 EUR

Project Details:
The aim of this study is to evaluate a system for group housing of sows and their piglets concerning animal health and behaviour to draw conclusions about animal welfare. Furthermore, possible effects on the behaviour of nursery pigs originating from this housing system - during the later rearing phase - are investigated.

Results:

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/09712119.2017.1394308

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.

Project Details:
Resistenzen von Endoparasiten des Schafes gegen Anthelmintika sind inzwischen weit verbreitet. So konnte bereits Moritz im Jahre 2005 bei über 50% der Herden des Schaf- und Ziegengesundheitsdienstes Hannover Resistenzen gegen Benzimidazole nachweisen. Perbix (2008) fand bei 17% der deutschlandweit untersuchten Schafherden Magen-Darm-Strongyliden von Schafen, die resistent gegenüber makrozyklischen Laktonen waren. Kürzlich wies Voigt (2011) eine Multiresistenz in einem bayerischen Schafbestand gegen Benzimidazole, makrozyklische Laktone und Levamisol nach. Zahlreiche Untersuchungen haben gezeigt, daß ein wesentlicher Faktor bei der Etablierung von Anthelmintika-Resistenzen das "dose- and move system" ist, das lange Zeit empfohlen wurde. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine ausreichende Besiedelung der Weidefläche mit Parasitenstadien, die keinem Selektionsdruck durch Behandlungen mit Anthelmintika unterliegen, die Ausbreitung von Resistenzen deutlich bremsen kann. Um dieses sog. Refugium (Anteil der Wurmpopulation welcher keinem Anthelminthika-Selektionsdruck unterliegt (z.B. freilebende Larven)) möglichst effektiv zu erhalten, hat es sich neben einem "move and dose"-System als günstig erwiesen, nur einen Teil der Tiere mit einer Endoparasitenbesiedelung zu entwurmen. Als Parameter, der es mit ausreichender Empfindlichkeit erlaubt die stärker mit Endoparasiten belasteten Lämmer zu erkennen, haben sich die täglichen Zunahmen erwiesen. (F.Kenyon et al., 2009). In einem Versuch sollen die männlichen und weiblichen Lämmer nach dem Absetzen von der Mutter auf jeweils gleich großen Weiden gehalten und alle 4 Wochen umgetrieben werden. Die Hälfte der Tiere wird alle 4 wochen anthelmitisch bewahndelt, während in der jeweiligen Vergleichsgruppe nur jeweils die 25% der Lämmer behandelt werden soll, die die schlechtesten Zunahmen haben. Das Prinzip des Targeted Selective Treatments soll über zwei Jahren mit zwei verschiedenen Anthelmintika unter deutschen Praxisbedingungenn überprüft werden.

Results:

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/trappc_ss14.pdf

Cooperation Partners:

Institut für Parasitologie und Tropenveterinärmedizin der FU Berlin

FLI, Institut für Nutztiergenetik, Mariensee

Project Details:
In der Studie soll untersucht werden, ob die klinische Mastitis-Diagnostik bei der Sau durch die Anwendung bildgebender Verfahren (Thermographie und Ultraschall) verbessert werden kann. Dabei sollen diese Verfahren vergleichend gegenüber der klassischen Diagnostik (Adspektion, Palpation) betrachtet und die Diagnosestellung durch begleitende Untersuchungen (Mikrobiologie, Pathohistolgie) verifiziert werden.

Results:

https://www.thieme-connect.com/products/ejournals/html/10.1055/a-1696-3952

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/spiegelf_ws16.pdf

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/spiegels_ws16.pdf

https://doi.org/10.3390/ani12192713