Overview of research projects

Funding: DFG MA 5202/1-1;-2, 199.700 EUR

Project Details:
The project aim was to describe and characterize enteric mechanosensitive neurons and their role for sensory processing in the ENS. This was achieved using voltage sensitive dye imaging in primary cultures of guinea pig and human enteric neurons.
The idea at the basis of this project was to advance the knowledge on sensory processing in the ENS and to find novel models that apply for basic enteric neurobiology as well as for disease associated sensorimotor disorders in the gut.

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: Deutsche Forschungsgemeinschaft, 195.000 EUR

Project Details:
In den Industrienationen korreliert der Konsum von rotem Fleisch mit der Inzidenz an kolorektalen Karzinomen. Es wurde gezeigt, dass rotes Fleisch im Gegensatz zu weißem Fleisch die endogene Bildung von Nitrosoverbindungen wie Nitrosylhäm und Nitrosothiolen dosisabhängig im Humandarm induziert. Da rotes Fleisch viel mehr Häm als weißes Fleisch enthält, wurde ein direkter Zusammenhang zwischen der Aufnahme von Häm und der endogenen Bildung von Nitrosoverbindungen suggeriert. In diesem Kontext wurde postuliert, dass die endogen gebildeten Nitrosoverbindungen zur Bildung von Diazoacetat führen. Diazoacetat ist wiederum in der Lage, O6-Carboxymethylguanin-Addukte zu bilden, spezifische Genmutationen hervorzurufen und letztendlich kolorektale Tumore zu induzieren. Im Rahmen dieses Projektes soll festgestellt werden, ob: 1) auf der einen Seite Nitrosoverbindungen, die bei der Inkubation von Humanfäzes mit Nitrat/Nitrit und Häm entstehen, und auf der anderen Seite Nitrosylhäm, welches im Zellkulturmedium durch die Reaktion von NO mit Häm erzeugt wird, in der Lage sind, Humandickdarmepithelzellen maligne zu transformieren; 2) die Inkubation von Humandickdarmepithelzellen mit endogen gebildeten Nitrosoverbindungen und Nitrosylhäm zur Bildung von O6-Carboxymethylguanin-Addukten führt; 3) Ki-ras-, APC- und/oder p53-Genmutationen in den maligne transformierten Humandickdarmepithelzellen auftreten; 4) die gleichzeitige Fütterung von Nitrit und Häm an Ratten zur Bildung von O6-Carboxymethylguanin-Addukten führt, Ki-ras-, APC- und/oder p53-Genmutationen induziert und präneoplastische und neoplastische Läsionen im Dickdarm und/oder Rektum der Versuchstiere hervorruft. Die geplanten Experimente sollen erstmalig zeigen, ob der oben genannte Pfad (Nitrat/Nitrit + Häm → endogen gebildete Nitrosoverbindungen → O6-Carboxymethylguanin-Addukte → Ki-ras-, APC- und/oder p53-Genmutationen) zur malignen Transformation von Humandickdarmepithelzellen führt. Das Tierexperiment soll zeigen, ob die oben genannte Folge von Ereignissen auch in vivo stattfindet.

Project Details:
Es wird anhand von 6000 ausgefüllten Fragebögen statistisch überprüft, ob die bereits mehrfach wissenschaftlich beschriebenen gesundheitlichen Kastrationsfolgen auf bestimmte Hunderassen zutreffen und ob sich diese gegebenfalls um zusätzliche Rassen erweitern lassen

Funding: Niedersächsische Tierseuchenkasse Landesvereinigung der Milchwirtschaft Niedersachsen, 157.000 EUR

Project Details:
Ziel des Projekts ist die systematische Erfassung von Aufzuchtbedingungen in niedersächsischen Milchviehbetrieben mit hohen Aufzuchtverlusten und Identifizierung relevanter Risikofaktoren. Weiterhin soll ein Praxis-nahes Score-System erarbeitet werden, mit dem das Aufzuchtmanagement in einem Betrieb bewertet werden kann und welches in der Beratung benutzt werden kann.

Project Details:
In der Aufzucht (Flatdeckphase) und Mast sind prinzipiell drei unterschiedliche Möglichkeiten der P-Versorgung gegeben, nämlich die Verwendung mineralischer P-Verbindungen, die Nutzung des Nicht-Phytin-Phosphors (in pflanzlichen Komponenten eher geringer Anteil) sowie die Verwertung des Phytin-Phosphors dank entsprechender Futterzusatzstoffe (Phytasen). Im ungünstigsten Fall steht den wachsenden Tieren aber nur der Nicht-Phytin aus den pflanzlichen Komponenten zur Verfügung. Vor diesem Hintergrund zielt die Untersuchung auf die Diagnostik einer evtl. marginalen oder gar defizitären P-Versorgung. Insbesondere anhand der Mineralisation unterschiedlicher Knochen im Laufe der Mast soll diese Frage mittels chemischer, physikalischer, klinischer Verfahren (u. a. Röntgen) näher geklärt werden.

Results:

Rieger, H., Ratert, C., Wendt, M., Schwennen, C., & Kamphues, J. (2021). Comparative study on the chemical composition of different bones/parts of bones in growing pigs differently supplied with inorganic phosphorus and phytase. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, 105(Suppl. 2), 106- 118. https://doi.org/10.1111/jpn.13636

https://elib.tiho-hannover.de/dissertations/riegerh_ss17

Project Details:
Bewegungsstörungen und Lahmheiten sind bedeutende Ursachen für das vorzeitige Ausscheiden von Schweinen aus der Zucht oder Mast. Dabei spielen Klauenerkrankungen und Osteochondropathien eine dominierende Rolle. Die Untersuchungen zielen auf eine Klärung resp. besseres Verständnis der Ätiologie und Pathogenese dieser Veränderungen. Darauf basierend werden verschiedene Ansätze zur Behandlung bzw. Verhütung der betreffenden Krankheiten geprüft.

Project Details:
Mammary cancer is the third most common neoplasm in cats with a classification of 80-90 % as malignant highly-aggressive adenocarcinomas. As the median survival time varies from four months to three years depending on tumor size and clinical staging, early diagnosis and treatment gives best prognosis. Potential new molecular markers can provide further prognostic information helping to understand the molecular pathogenesis of the neoplastic change and enable early diagnosis. The prognostic potential of different human and feline mammary cancer-related genes (ER, PR, HER2/neu, EGFR, PI3K, pAkt, PTEN, CDH1, SnaiI, CLDN-2, COX-2, CK5/6, CK14, BRCA1, BRCA2, STAT3) has been investigated, but not the potential interaction of these targets with each other. Some further molecular markers were just analyzed in humans (HMGA2, FOXC1, STAT1), which might also be of importance for the feline disease. Characterization of those targets concerning characteristic expression patterns in correlation with histological grading, gene-regulation and identification of their potential interaction is essential for finding new molecular biomarkers. Besides the characterization of the gene expression pattern, the regulation of the expression and the interaction of potential molecular markers is still a novel field of intensive research in general. Herein, especially microRNAs have moved into the spotlight. Focusing on cats, only little is known about miRNA regulated pathways so far. Consequently further research on the identification of miRNAs playing a role in the regulation of genes being associated to feline mammary carcinomas is important as well to elucidate processes causing tumor development and progression. Aim of this study is to promote the molecular characterization of gene expression patterns and regulatory miRNAs within primary feline mammary carcinoma tissues and cell lines to identify reliable prognostic molecular markers.

Results:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30185896; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31969654

Project Details:
In this project we are going to establish stable transfected cell lines with far-red and near-infrared fluorescent protein. Then fluorescent protein expression analysis will be carried out in vitro and in vivo for evaluation of tumor cell targeting by recombinant CPE in canine mammary cell line derived tumors. The outcome herein will be useful models for in vitro and in vivo monitoring tumor development and evaluation of functionalized CPE binders of canine mammary tumors. Using Relative quantitative one step PCR, the differentiations in claudin gene expression between stably transfected mammary tumor cell lines and non-transfected mammary tumor cell lines will be performed. Genomic screening will be carried out using next generation sequencing for identifying the possible mutation that could be happened as a result for transfection. Fluorescent protein expression analysis will be carried out in vitro and in vivo for evaluation of tumor cell targeting by recombinant CPE in canine mammary cell line derived tumor. In next steps we will transplant continuously different cell lines and cell number in SCDI mice in order to monitor tumor engraftment and development. Further, CPE binders will be applied in vivo to characterize their effect on tumor volume development. Then functionalized CPE binders will be applied in order to evaluate tumor ablation by photonic intervention.

Cooperation Partners:

Institut für Quantenoptik, Gottfried Wilhelm Leibniz University Hannover, Prof.Dr.Alexander Heisterkamp

Funding: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft, 208.208 EUR

Project Details:
Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer automatisierten Prozesssteuerung zur Quantifizierung und Regulierung in der biologischen Stufe von Abluftreinigungsanlagen (ARA) zur Reduktion von Bioaerosolen aus Schweinemastanlagen. Dazu soll mittels Time-Domain-Reflekrometrie (TDR) auf der gesamten Fläche des Filters der Feuchtegehalt quantifiziert werden. Durch die Einbindung der Messdaten in einen automatisierten Regelkreis erfolgt eine Soll-Ist-Wert-Analyse, wodurch eine über dem Filter installierte Berieselungsanlage automatisch zur Feuchteregulierung gesteuert wird. In Abhängigkeit von verschiedenen Feuchtegehalten des Filters soll eine gezielte Detektion von Bioaerosolen vor Eintritt und nach dem Austritt aus der ARA erfolgen. Es soll die Frage beantwortet werden, in welchem Zusammenhang der Abscheidegrad von Bioaerosolen aus Nutztierställen mit der Befeuchtung der biologischen Stufe der ARA steht. Durch die Variation der Stärke der Befeuchtung sollen Rückschlüsse auf die Effektivität der Filterleistung bezüglich der Bioaerosolabscheidung gezogen sowie eventuelle sekundäre Emissionen vermindert werden.

Gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages.

Results:

Regulating the moisture content of biofilters may enhance the efficiency of reducing bioaerosols in the exhaust air of livestock buildings. After a test period, a time-domain reflectometry (TDR) system was installed in two biofilters (paper filter, root wood filter) of a three stage filter of a pig?s house to measure the volumetric moisture content and the moisture distribution within the filters. A reduction of bacteria, fungi and endotoxins was detected in the course of seven different moisture adjustments. Low moisture led to odours and high moisture partly released relatively high concentrations of fungi. A relatively volumetric moisture content of 10 to 20% in both filters reduced the number of mesophilic bacteria and aerotolerant cocci on average to more than 90%. The endotoxin concentration was reduced from 79 to 95%. The TDR system has the potential to regulate the moisture content in paper and root wood filters which may be useful for an efficient reduction of bioaerosols.