Research

Funding: DFG-KO 3552/7-1 , 163 EUR

Project Details:
Streptococcus (S.) suis is one of the most important pathogens in pigs and also an emerging zoonotic agent, causing meningitis and various other pathologies. The pathogenesis of S. suis infections is highly complex and still only poorly understood. Infiltrations with high numbers of neutrophils are typical for S. suis diseases. Neutrophil extracellular traps (NETs) are an important defence mechanism against different pathogens, but its role during S. suis infections and also during meningitis in general, has not been studied so far. Therefore, the goal of the proposed project is to explore the role of NETs in the pathogenesis of S. suis meningitis focussed on the cerebrospinal fluid compartment. Preliminary experiments revealed that S. suis can induce NET-formation in porcine and human blood-derived neutrophils. On the other hand, S. suis also exhibited the ability to evade entrapment by NETs using the DNases SsnA and EndAsuis to degrade NETs. Thus, this project is designed to investigate the role of NETs in the pathogenesis of S. suis meningitis. Human and porcine models of the blood-cerebrospinal fluid barrier as well as in vivo studies using the pig as natural host will be used to elucidate the impact of NET-formation and NET degradation on the host cell-pathogen interaction in the cerebrospinal fluid compartment. The cooperation of both partners, C. Baums (Leipzig) and M. von Köckritz-Blickwede, with their expertise in S. suis pathogenesis and NET-formation, respectively, provides an excellent condition for the realization of this project.

Results:

1. Identification of a novel DNase of Streptococcus suis (EndAsuis) important for neutrophil extracellular trap degradation during exponential growth.

de Buhr N, Stehr M, Neumann A, Naim HY, Valentin-Weigand P, von Köckritz-Blickwede M, Baums CG.

Microbiology. 2015 Apr;161(Pt 4):838-50. doi: 10.1099/mic.0.000040. Epub 2015 Feb 9.

PMID: 25667008

 

2. Streptococcus suis DNase SsnA contributes to degradation of neutrophil extracellular traps (NETs) and evasion of NET-mediated antimicrobial activity.

de Buhr N, Neumann A, Jerjomiceva N, von Köckritz-Blickwede M, Baums CG.

Microbiology. 2014 Feb;160(Pt 2):385-95. doi: 10.1099/mic.0.072199-0. Epub 2013 Nov 12.

PMID: 24222615

 

3.de Buhr N, Reuner F, Neumann A, Stump-Guthier C, Tenenbaum T, Schroten H, Ishikawa H, Müller K, Beineke A, Hennig-Pauka I, Gutsmann T, Valentin-Weigand P, Baums CG, von Köckritz-Blickwede M. Neutrophil extracellular trap formation in the Streptococcus suis-infected cerebrospinal fluid compartment. Cell Microbiol. 2017 Feb;19(2). doi: 10.1111/cmi.12649.

 

Comparing Cathelicidin Susceptibility of the Meningitis Pathogens Streptococcus suis and Escherichia coli in Culture Medium in Contrast to Porcine or Human Cerebrospinal Fluid.

Meurer M, de Buhr N, Unger LM, Bonilla MC, Seele J, Nau R, Baums CG, Gutsmann T, Schwarz S, von Köckritz-Blickwede M.

Front Microbiol. 2020 Jan 14;10:2911. doi: 10.3389/fmicb.2019.02911. eCollection 2019.

 

Analysis of Porcine Pro- and Anti-Inflammatory Cytokine Induction by S. suis In Vivo and In Vitro.

Hohnstein FS, Meurer M, de Buhr N, von Köckritz-Blickwede M, Baums CG, Alber G, Schütze N.

Pathogens. 2020 Jan 3;9(1). pii: E40. doi: 10.3390/pathogens9010040.

 

Survival of Streptococcus suis in porcine blood is limited by the antibody- and complement- dependent oxidative burst response of granulocytes.

Rungelrath V, Öhlmann S, Alber G, Schrödl W, von Köckritz-Blickwede M, de Buhr N, Martens A, Baums CG, Schütze N.

Infect Immun. 2019 Dec 16. pii: IAI.00598-19. doi: 10.1128/IAI.00598-19. [Epub ahead of print]

Project Details:
Das kanine Prostatakarzinom ist eine maligne Tumorerkrankung, zu dessen Therapie bisher kaum wirksame Ansätze beschrieben sind. Zelllinien sind wichtige Modellsysteme in der präklinischen Forschung, an denen neue therapeutische Strategien entwickelt und getestet werden können. Es ist jedoch bekannt, dass sich Zelllinien durch den Prozess der Kultivierung in bestimmten Eigenschaften vom Ursprungstumor entfernen können. Bisher stehen wenige canine Prostatakarzinomzelllinien für die Forschung zur Verfügung. Durch eine umfassende zelluläre und molekularbiologische Charakterisierung von neun caninen Prosta- und Harnblasenkarzinomzelllinien, zu denen auch zwei Zelllinien aus Metastasen gehören, soll die individuelle Eignung jeder einzelnen Zelllinie für spezifische Fragestellungen ermittelt werden. In einem unmittelbaren Vergleich der Zelllinien mit dem jeweiligen Tumorursprungsgewebe sollen konstant erhaltene Eigenschaften und durch den Kultivierungsprozess induzierte oder selektierte Unterschiede herausgearbeitet werden.

Cooperation Partners:

Prof. L. Taher, TU Graz

Dr. M. Ernst

Dr. J. Beck, Chronix Biomedical, Göttingen

Prof. B. Brenig, Universität Göttingen

Prof. E. Schütz, Chronix Biomedical, Göttingen

Project Details:
Im Rahmen von Untersuchungen zur Pathogenese von Magengeschwüren bei Schweinen sollen hier mögliche Reaktionen der Oesophagus-Schleimhaut auf eine unterschiedliche Mischfutter-Struktur (bestimmt durch Vermahlungsgrad und Konfektionierung) näher, d.h. insbesondere histologisch untersucht werden. Dabei ist von besonderem Interesse die Frage, ob nicht eventuell die Schleimhautdrüsen in der Oesophagus-Wand mit ihrer fehlenden bzw. forcierten Sekretion von Muzinen und/oder puffernden Substanzen zur Entwicklung bzw. Vermeidung von Alterationen und Ulcera am Mageneingang führen bzw. beitragen können. Bislang wurde nur nachgewiesen, dass Speicheldrüsen auf eine gröbere Futterstruktur mit einer Größenzunahme reagieren und diese Beobachtung als Indiz für eine forcierte Speichelbildung gewertet. Möglicherweise sind aber die Schleimhautdrüsen im Oesophagus zum Schutz der Pars nonglandularis des Schweinemagens noch bedeutsamer.

Funding: Förderverein Bioökonomie Forschung e.V., 136.000 EUR

Project Details:
Ziel ist es, Strategien zur Sicherung der Spermaqualität und Maßnahmen zur Steigerung der Produktionseffizienz in Schweinebesamungsstationen zu entwickeln. In verschiedenen Teilprojekten werden moderne spermatologische Diagnostika etabliert und auf ihr fertilitätsdiagnostisches Potential an Tiermodellen getestet. In vitro-Konservierungseffekte werden bei gelagerten Eberspermien erfasst und Strategien zur Verbesserung der Konservierungsfähigkeit entwickelt. Konzepte zur Qualitätssicherung in der Spermaproduktionskette in Schweinebesamungsstationen werden entwickelt und geprüft.Schwerpunkt des aktuellen Projektjahres ist die Untersuchung des Einfluss' verschiedener Verdünnungsgrade auf die Qualität flüssigkonservierter Eberspermien.

Results:

Schulze M, Dathe M, Waberski D, Müller K. (2016): Liquid storage of boar semen: Current and future perspectives on the use of cationic antimicrobial peptides to replace antibiotics in semen extenders. Theriogenology 85:39-46

 

Schulze M, Ammon C, Schaefer J, Luther AM, Jung M, Waberski D. (2017):Impact of different dilution techniques on boar sperm quality and sperm distribution of the extended ejaculate. Anim Reprod Sci. 2017 Jul;182:138-145

 

Schäfer J, Waberski D, Jung M, Schulze M. (2017):

Impact of holding and equilibration time on post-thaw quality of shipped boar semen.

Anim Reprod Sci. 2017 Dec;187:109-115

 

Schulze M, Schäfer J, Jung M, Waberski D. (2017): Reproduktionsforschung - Neue Wege zur Sicherung der Spermaqualität in der Schweinebesamung. Züchtungskunde 89 81), 22-28

 

Amann RP, Saacke RG, Barbato GF, Waberski D. (2018): Measuring Male-to-Male Differences in Fertility or Effects of Semen Treatments. Annu Rev Anim Biosci. 2018 Feb 15;6:255-286

 

Waberski D, Riesenbeck A, Schulze M, Weitze KF, Johnson L (2019): Application of preserved boar semen: past, presence, future challenges. Theriogenology 137, 2-7

Cooperation Partners:

Dr. Heiko Henning, Utrecht University, NL

PD Dr. Martin Schulze, IFN Schönow

Funding: Deutsche Forschungsgemeinschaft, Bonn, 238.350 EUR

Project Details:
Fledertiere gelten als das natürliche Reservoir einer Vielzahl von Viren. In den letzten Jahren wurden vermehrt Vertreter der Familie Paramyxoviridae in Fledertieren detektiert. Zu den bekanntesten Paramyxoviren, die ihr Wirtsreservoir in Flughunden haben, zählen die zoonotischen Henipaviren Nipah- und Hendravirus. Neben Henipaviren wurden jedoch auch Vertreter der Genera Rubula- und Morbillivirus in Fledertieren nachgewiesen. Obwohl in vielen Fledertierproben virale RNS-Segmente und/oder neutralisierende Antikörper gegen verschiedene Paramyxoviren nachgewiesen werden, stellt die Isolierung infektiöser Viren in den meisten Fällen weiterhin eine große Herausforderung dar. Solange nur Virussequenzen und keine infektiösen Virusisolate verfügbar sind, kann das zoonotische Potential dieser Viren nur schwer beurteilt werden.Ein Vertreter des Genus Rubulavirus, dessen RNS-Genom in afrikanischen Flughunden detektiert wurde, ist das fledertier-assoziierte Mumpsvirus (batMuV). Dieses Virus ist von besonderem Interesse, da das RNS-Genom identisch zu dem Genom humaner Mumpsviren (MuV) aufgebaut ist. Zusätzlich weist die Aminosäuresequenz der viralen Proteine im Vergleich zu humanen MuV Stämmen eine sehr hohe Konservierung auf. Neben dieser phylogenetischen Verwandtschaft besteht auch eine serologische Verwandtschaft des batMuV zum humanen MuV. Da kein infektiöses batMuV-Isolat verfügbar ist, erfolgte eine erste funktionelle Charakterisierung der Oberflächenglykoproteine, des Fusions- (F) und des Hämagglutinin-Neuraminidase-Proteins (HN), durch die Expression der Proteine in Zellkulturen. Dadurch konnte gezeigt werden, dass die batMuV Glykoproteine funktionell aktiv sind und Zell-Zellfusion vermitteln können. Ziel dieses Projekts ist es, die Rolle der viralen Glykoproteine hinsichtlich Viruseintritts, Tropismus, Replikation und Virulenz zu untersuchen. Dazu werden rekombinante MuV, in denen die Glykoproteine F und HN eines humanen MuV Isolats durch die entsprechenden Proteine des batMuV ersetzt werden, hergestellt und für die Infektion von immortalisierten Zelllinien verwendet. Es werden sowohl Zelllinien von Fledertieren, die derselben Familie wie die Wirtsspezies des batMuV angehören, als auch verschiedene Säugetierzelllinien verwendet. Durch die Infektionsversuche wird zum einen Kenntnis darüber gewonnen, ob sich die Replikationsfähigkeit der rekombinanten Viren in Fleder- und Säugetierzellen unterscheidet. Zum anderen werden Faktoren, die eine entscheidende Rolle beim Viruseintritt spielen, untersucht. Dazu zählt z.B. die Bindung viraler Partikel an zelluläre Rezeptoren. Die Eigenschaften der rekombinanten MuV, die Proteine des batMuV exprimieren, werden mit denen der rekombinanten Viren, die ausschließlich humane Proteine exprimieren, verglichen. Durch die neu gewonnenen Ergebnisse wird eine Grundlage geschaffen, um den Replikationszyklus des batMuV zu verstehen und damit eine Analyse des Wirtswechsels und des zoonotischen Potentials zu ermöglichen.

Funding: Niedersächsisches Ministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, 450.000 EUR

Project Details:
Der Gesundheitsstatus von Tierbeständen, insbesondere das Vorkommen von endemisch verbreiteten Zoonosen und sogenannten Produktionserkrankungen, soll mit Hilfe von Antikörperbestimmungen besser definiert werden als ausschließlich mit klinischen Untersuchungen. Für die Analytik soll eine Miniaturisierung der für die Multiserologie angestrebten Tests und deren Zusammenführung in einem simultanen Testlauf angewandt werden, bei dem nur ein Tropfen Untersuchungsmaterial für die Feststellung der für alle Interessengruppen relevanten Antikörper ausreicht. Damit soll ein Instrument der Prävention und der Früherkennung von Produktionserkrankungen und Zoonosen des Schweines entstehen, das einerseits den heutigen Anforderungen an eine Ressourcen schonende und auf Antibiotika weitgehend verzichtende Tierhaltung und andererseits den Anforderungen an eine verbraucherorientierte Produktion von hochwertigen und gesundheitlich unbedenklichen Lebensmitteln tierischen Ursprungs entspricht.

Cooperation Partners:

LUFA Nord-West

Diverse Erzeugergemeinschaften, Schlachtbetriebe und Labore

Funding: EU-Projekt Zoonoses Anticipation and Preparedness Initiative (ZAPI project; IMI Grant Agreement, 1.002.200 EUR

Project Details:
Infektionserreger mit zoonotischem Potential stellen eine herausragende Bedrohung für die öffentliche Gesundheit dar und erfordern Forschung im Rahmen des so genannten One Health-Konzeptes, in dem neben humanmedizinischen Fragestellungen auch die ursprüngliche Tierspezies als Quelle neuaufkommender Infektionserkrankungen miteinbezogen werden muss. Die schnelle Entwicklung von Vakzinen, insbesondere gegen virale Erkrankungen, erfordert ein eingehendes Verständnis der grundlegenden Pathogenese der jeweiligen Erkrankung, sodass eine Zusammenarbeit von Forschern verschiedenster Disziplinen aus Human- und Veterinärmedizin notwendig ist. Im Rahmen des Projektes Zoonoses Anticipation and Preparedness Initiative (ZAPI) erfolgt eine solche enge Kooperation mit zahlreichen Wissenschaftlern, die das langfristige Ziel verfolgt, eine universelle Plattform für die verzögerungsfreie, antigenetische Charakterisierung von Pathogenen und die Entwicklung von Impfstoffen gegen neuartige Infektionserreger zu etablieren. Drei virale Infektionserreger werden als prototypische Modellpathogene genutzt, um dieses Ziel zu erreichen. Die Forschung konzentriert sich hierbei auf das Rift Valley fever virus (RVFV), das Schmallenberg virus (SBV) sowie das Middle-East Respiratory Syndrome Coronavirus (MERS-CoV). Im Rahmen des Projektes konnten im Institut für Pathologie zunächst erfolgreich immunhistologische Methoden zur Charakterisierung von Immunzellen beim Dromedar, einer wichtigen Spezies in der Epidemiologie von MERS-CoV, etabliert werden. Darüber hinaus werden derzeit Studien zur Virusantigenverteilung, Virusrezeptorverteilung sowie zum Zelltropismus des MERS-CoV im oberen Respirationstrakt von vakzinierten und nicht-vakzinierten Dromedaren durchgeführt. Morphologische, immunhistologische und ultrastrukturelle Untersuchungen an Dromedargewebe sowie mit MERS-CoV infizierten Kleintiermodellen ergänzen die gegenwärtigen Untersuchungen. Untersuchungen zur Immunpathogenese von RVFV in infizierten gentechnisch veränderten Mäusen werden gegenwärtig initiiert.

Cooperation Partners:

Merial, Erasmus Medical Centre, Utrecht University, Central Veterinary Institute, Friedrich-Loeffler Institute, University of Bonn, Viroclinics Biosciences B.V., Centro National de Biotecnologia, Pasteur Institute, Aix-Marseille University, Artemis B.V., Centre de Recerca en Sanitat Animal, International Alliance for Biological Standardization, Leiden University Medical Centre, Boehringer Ingelheim Veterinary Research Center GmbH & Co. KG, Dyadic Nederland BV, MedImmune-Astra Zeneca, Harbour Antibodies B.V., FINOVATIS.

Project Details:
Inzidenz, Ätiologie und Therapiergebnisse werden untersucht

Funding: LKN Tönning, 35.343 EUR

Project Details:
Research on marine mammals was started in Büsum after the first seal mortality in 1988/89. The aim of the scientists is to study the ecology and physiology of marine mammals and to assess the impact of humans on the animals, their health and their population. The studies focus on the entire German waters of the North and Baltic Seas. The scientific focus is on studies of health (e.g., infectious diseases and zoonoses), behavior, habitat use (e.g., telemetry and acoustic monitoring), population trends (e.g., flight counts), and the effects of anthropogenic interventions on marine mammals. Research projects and monitoring programs include studies of dead and live marine mammals and direct contact with the stranding network and seal hunters. Based on the autopsy of found animals, the quality of the reporting forms submitted by the seal hunters can be verified and further developed.

Within the framework of this project, the previously unrecorded report forms of the seal hunters will be digitized and transferred to a database in order to link them with the data recorded as standard in the dead-find monitoring. This will allow for a more comprehensive and objective assessment of the situation of the native marine mammal population. For this purpose, more complex scientific evaluations can be carried out than before and the resulting results can be used directly by competent authorities for the further development of existing management plans.

Results:

In the annual reports submitted to the client, the data on the number and type of missions are summarized and interpreted. Thus, not only can the effort expended be quantified, but also the extent to which an unusually high number of animals were found can be examined. This allows conclusions to be drawn about the status of the populations of the three native marine mammals, and the addition of additional data allows a more informed interpretation of trends in mortality rates.

Funding: Volkswagen Stiftung, 509.700 EUR

Project Details:
Harbor porpoises (Phocoena phocoena), harbor seals (Phoca vitulina) and grey seals (Halichoerus grypus) are native to the North Sea, and in smaller numbers also, in the Baltic Sea. All three species are increasingly at risk. Although they have no natural enemies in their habitat, various factors such as pollution, fishing of the seas, global warming and increasing use of the ecosystem by humans, through shipping or offshore wind turbines, can affect these species. These factors can have serious consequences on the health of these mammals.

In this cooperative project specifically, bone density and bone structure in preparations spanning several decades will be compared, and bones will be examined for trace elements and heavy metals such as mercury, lead and selenium. In addition, changes in the food spectrum will be analyzed and searched for stress markers to see whether environmental conditions have changed over time. Project partners will also check the specimens for pathogens. They will try to detect viruses and categorize the parasites of the three mammalian species. Aim of the project is to work out parameters suitable for assessing the health of our marine mammals over an extended time period.

In addition to TiHo, the Zoological Institute and the Zoological Museum of Hamburg University, the German Marine Museum in Stralsund, the Zoological Institute and Museum at the University of Kiel, Hildesheim University and the National History Museum in Denmark and the Swedish Museum of Natural History are involved in the project.

Results:

Stokholm, I.; Härkonen, T.; Harding, K.; Lehnert, K.; Siebert, U.; Dietz, R.; Teilmann, J.; Galatius, A.; Worsøe Havmøller, L.; Carroll, E.; Hall, A.; Tange Olsen, M.:

Origin and spread of Phocine Distemper Virus (PDV) causing the 1988 and 2002 epidemics in harbour seals.

 

In: Poster, abstract book 31st Annual Conference of the European Cetacean Society, Middelfart, Denmark, 29. April-03. Mai; 2017, S. 229

http://europeancetaceansociety.eu/sites/default/files/AbstractBook_0.pdf

Cooperation Partners:

Zoologische Institut Universität Hamburg

Zoologische Museum der Universität Hamburg

Deutsches Meeresmuseum in Stralsund

Zoologisches Institut und Museum der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Universität Hildesheim

Natural History Museum in Dänemark

Swedish Museum of Natural History