Overview of research projects

Funding: #

Project Details:
Die Infektion mit dem Theilerschen murinen Enzephalomyelitisvirus (TMEV) induziert eine chronische demyelinisierende Erkrankung im Zentralen Nervensystem (ZNS) von empfänglichen Mäusestämmen (SJL-Mäuse) und dient daher als Tiermodel für die Multiple Sklerose (MS) des Menschen. Weiterhin kann durch die orale Applikation der neurotoxischen Substanz Cuprizon eine Degeneration von Oligodendrozyten mit nachfolgender Entmarkung im Corpus callosum von Mäusen induziert werden. Diese lokalisierte Läsion erlaubt die gezielte und standardisierte Untersuchung von de- und remyelinisierenden Prozessen im ZNS von Versuchstieren. In diesem Projekt soll das klassische TMEV-Modell mit der chemisch-induzierten Entmarkung durch Cuprizon kombiniert werden. Für die Etablierung des Models werden zunächst morphologische Veränderungen dokumentiert sowie infiltrierende Entzündungszellen und die Verteilung des TMEV mittels Immunhistologie charakterisiert. Weiterhin werden pro- und anti-inflammatorische Zytokine im ZNS mittels RT-qPCR an verschiedenen Zeitpunkten der TMEV-Infektion gemessen. Zusätzlich wird der Effekt von Matrix-Metalloproteinasen (MMPs) und deren Inhibitoren (TIMPs) mittels RT-qPCR, Immunhistologie und <em>in situ</em> Zymographie bestimmt. Die Untersuchungen sollen Einblicke in die Induktion von Myelin-spezifischen Immunantworten ("epitope spreading") sowie die Rekrutierung von T Lymphozyten in definierte ZNS Läsionen und deren Einfluss auf die De- und Remyelinisierung geben.

Cooperation Partners:

PD Dr. M. Stangel, Medizinische Hochschule Hannover

Funding: DFG, FOR 1103 (2009-2015)

Project Details:
Durch Bandscheibenvorfälle induzierte traumatische Rückenmarksläsionen stellen eine der häufigsten neurologischen Erkrankungen des Hundes dar. Insbesondere chondrodystrophe Rassen wie beispielsweise Dackel sind für die Entwicklung explosionsartiger Bandscheibenherniationen mit konsekutiven Läsionen im Rückenmark und assoziierter klinisch-neurologsicher Symptomatik prädisponiert. Daten zur Pathogenese der im Rahmen sekundärer Prozesse (secondary injury) stattfindenden pathologisch-morphologischen und molekularen Alterationen im traumatisierten Rückenmark finden sich in der Literatur vorwiegend zu experimentellen Rückenmarksverletzungen bei Nagetieren, während detaillierte Daten zu derartigen Prozessen bei natürlich auftretenden Rückenmarksschäden unzureichend sind. Ein tiefgreifendes Verständnis dieser Vorgänge stellt jedoch eine Grundvoraussetzung für die parallele Entwicklung und Durchführung innovativer Therapieansätze wie der Transplantation von regenerationsfördernden Gliazellen in das traumatisierte Rückenmark dar. Die Ziele der in Teilen bereits abgeschlossenen, von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen der Forschergruppe 1103 (Laufzeit 2009 - 2015) geförderten, jedoch weiterhin andauernden Untersuchungen bestehen (i) in der detaillierten morphologischen und immunphänotypischen Charakterisierung von Rückenmarksveränderungen von Hunden mit Bandscheibenvorfall mit besonderem Hinblick auf die Immunantwort, die Beteiligung von verschiedenen Phänotypen von Mikroglia/Makrophagen, das spontane Auftreten von Schwann-Zellen sowie die Rolle der Axonopathie mittels histologischer, ultrastruktureller und immunhistologischer Techniken, (ii) in der molekularbiologischen Charakterisierung der Veränderungen mittels Microarray-Technologie und Polymerasekettenreaktion mit besonderem Hinblick auf die Expression von Immunmediatoren sowie (iii) in der vergleichenden Analyse der gewonnenen Daten im Zeitverlauf Bandscheibenvorfall-induzierter akuter, subakuter und chronischer Rückenmarksverletzungen.

Funding: #

Project Details:
Bei Tumoren handelt es sich um eine der häufigsten Todesursachen bei Menschen und Haustieren, die oftmals auf eine Metastasierung der Neoplasien zurückzuführen ist. Damit ein Tumor die Fähigkeit erlangt zu metastasieren, müssen die Zellen in der Lage sein durch Veränderungen des Zytoskeletts eine Migrationsfähigkeit innerhalb des Tumormikromilieus zu erlangen. Das histiozytäre Sarkom, ein maligner Tumor der überwiegend bei Hunden auftritt, finden sich zwei Manifestationsformen. Einerseits treten derartige Tumoren lokalisiert auf, andererseits werden jedoch häufig auch disseminierte Verteilungsmuster beobachtet. Darüber hinaus handelt es sich um einen Tumor ausgehend von Zellen, die auch in nicht transformiertem Zustand eine Migrationsfähigkeit aufweisen. Die Prognose histiozytärer Sarkome ist schlecht und bislang sind vorhandene Therapieschemata oftmals ineffektiv. Daher besteht ein dringender Bedarf nach erweiterten, neuen Behandlungstrategien. Eine Möglichkeit stellt dabei die virale Onkolyse dar, bei der mittels einer viralen Infektion eine Zerstörung transformierten Gewebes unter weitgehender Schonung nicht entarteter Zellen angestrebt wird.
Ziel dieses Projektes ist es den Einfluss einer Staupevirusinfektion auf die Migrationsfähigkeit von kaninen histiozytären Sarkomzellen in vitro zu untersuchen. Neben funktionellen Aspekten soll schwerpunktmäßig die Regulation von Cortactin analysiert werden. Dieses Protein stellt sowohl einen wichtigen integralen Bestandteil des Zytoskeletts, der wesentlich für die Migrationsfähigkeit von Zellen ist, als auch ein Protein dar, welches insbesondere in der Humanmedizin oftmals mit einer schlechteren Prognose für die Patienten assoziiert ist.

Project Details:
Umfassende histologische Analyse der Plazenta geklonter Rinderfeten in Bezug auf Zell-Zell Interaktionen und Angiogenesepotential auf mRNA und Proteinebene

Cooperation Partners:

Prof. Dr. Paula Papa, Universität Sao Paulo, Brasilien

Prof. Dr. M. A. Miglino, Universität Sao Paulo, Brasilien

Funding: #

Project Details:
Neoplasien sind eine der Haupttodesursachen beim Menschen und bei Kleintieren [Proschowsky et al., 2003; Adams et al., 2010; Jemal et al., 2011]. Daraus folgt, dass eine genaue Kenntnis der molekularen Aspekte von Tumorwachstum, Invasion und Metastasierung ebenso wie neue Therapiemöglichkeiten für eine bessere Prognose und neue Behandlungsschemata benötigt werden. Häufig sind Störungen in der Regulation bzw. Ausführung des programmierten Zelltods (Apoptose / Autophagie) ursächlich für ein vermehrtes Tumorwachstum [Chang et al., 2011]. Desweiteren spielen die Regulation der extrazellulären Matrix und der Zellmigration eine wesentliche Rolle besonders bei Tumorzellmigration und Metastasierung. Verschiedene Studien zeigen den relevanten Einfluss von Matrix-Metalloproteinasen (MMPs) auf die Tumorangiogenese, -invasion und -metastasierung. Dadurch rücken MMP-Inhibitoren wie "tissue inhibitors of MMPs" (TIMPs) und RECK als mögliche Kandidaten für eine Tumortherapie in den Fokus der Forschung.
Eine weitere Behandlungsmöglichkeit von malignen Tumoren könnte die Erforschung der onkolytischen Aktivität von Viren darstellen. Das kanine Staupevirus ist in der Lage eine Vielzahl von verschiedenen Zelltypen in vivo zu infizieren und führt in diesen Zellen zu einem veränderten MMP- und IMP-Expressionsmuster Aufgrund der wichtigen Rolle, die MMPs, TIMPs, RECK und Cortactin bei der Tumorinvasion, -angiogenese, und -metastasierung spielen, soll dieses Forschungsprojekt dazu beitragen, Veränderungen in der Expression dieser Gene in Staupevirus-infizierten kaninen Tumorzellen bzw. Tumoren in vitro und in vivo zu bestimmen, sowie deren funktionellen Einfluss zu prüfen. Des Weiteren soll der Einfluss auf Apoptose, Nekrose und Autophagie näher überprüft werden.

Funding: #

Project Details:
Das Ziel der Studie ist die Charakterisierung der Zusammensetzung der extrazellulären Matrix (EZM) in Gehirnläsionen von Hunden nach natürlicher Infektion mit dem kaninen Staupevirus vergleichend zur Situation in gesunden Kontrolltieren.
Dabei werden ausgewählte EZM-Moleküle mit Hilfe histochemischer und immunhistologischer Verfahren untersucht. Die Untersuchungsergebnisse sollen Einblicke in die Bedeutung der EZM für die immunpathologischen als auch für die regenerativen Prozesse im Rahmen einer Staupe-Infektion liefern. Außerdem kommt ihnen durch die vergleichbare Pathologie der Erkrankungen eine Bedeutung als Grundlage für Arbeiten in der Multiplen Sklerose-Forschung zu.
Besonderes Augenmerk wird dabei auf astrozytär produzierte Proteoglykane und Glycoproteine gelegt, da sich die Virusinfektion als auch die histologisch sichtbaren Veränderungen in der Spätphase der Erkrankung vornehmlich in den Gliazellen und der weißen Substanz abspielen. Bisher wurde in Studien bei MS und EAE eine modifizierte Expression bestimmter Matrixmoleküle in den Läsionen nachgewiesen, was wiederum die Bildung von Glianarben und eine verstärkte Extravasation von Entzündungszellen begünstigte.

Project Details:
Die extrazelluläre Matrix stellt sowohl bei physiologischen als auch bei pathologischen Vorgängen einen wichtigen Faktor der Gewebsintegrität und -homöostase dar. Die Regulation erfolgt unter anderem durch ein balanciertes System verschiedener Enzyme und ihrer Inhibitoren, wie beispielsweise Matrix-Metalloproteinasen und ihren Inhibitoren. Bei Tumoren ist die Regulation der extrazellulären Matrix ein wichtiger Faktor, der einerseits die Ausbreitung, Invasion und Metastasierung der Tumorzellen beeinflusst, andererseits jedoch auch einen Einfluss auf die Invasion körpereigener Immunzellen hat. Histiozytäre Sarkome sind maligne Tumoren, die sehr selten beim Menschen, deutlich häufiger jedoch bei Hunden beobachtet werden und eine schlechte Prognose aufweisen. Diese Neoplasien können sowohl lokalisiert als auch disseminiert auftreten und bislang stehen nur wenige Therapieoptionen zur Verfügung, die oftmals nicht zu einer deutlichen Verlängerung der Überlebenszeit führen. Daher stellt die virale Onkolyse einen interessanten Ansatzpunkt für neuartige Behandlungsschemata dar.
Ziel dieses Projektes ist es die Expression von Matrix-Metalloproteinasen und ihren Inhibitoren bei kaninen histiozytären Sarkomzellen (i) in vitro, (ii) in einem murinen Xenotransplantationsmodell und bei (iii) spontanen, kaninen, histiozytären Sarkomen zu analysieren. Darüber hinaus soll untersucht werden, welchen Einfluss eine Staupevirusinfektion auf die Expression von Matrix-Metalloproteinasen und ihren Inhibitoren (i) in vitro und (ii) in einem murinen Xenotransplantationsmodell hat.

Funding: Merial Deutschland, Zoetis Deutschland, 60.000 EUR

Project Details:
Abdominale Operationen sind bei Kälbern häufig erforderlich. Einer adäquaten Schmerzausschaltung hierfür wurde bislang nicht hinreichend Rechnung getragen, insbesondere wurde Aspekte eines multimodalen Schmerztherapieansatzes vernachlässigt. Aus diesem Grunde wird die Isofluran-Inhalationsnarkose, Xylazin-Ketamin-Injektionsnarkose sowie die sakraler Epiduralanästhesie auf ihre Eignung zur Analgesie der Nabelregion bei Kälbern vergleichend und in Kombination geprüft. Es werden die Schmerzausschaltung sowie Kreislaufparameter mittels Rechtsherz- sowie arterieller Katheter und die Atmungsfunktion mittels Impulsoszilloresistometrie und Blutgasanalyse geprüft. In folgenden Untersuchungen werden zusätzliche Effekte systemisch verabreichter Analgetika im Sinne einer präventiven Schmerztherapie untersucht.

Results:

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

Funding: Zoetis Deutschland, Boehringer Ingelheim, Bayer Ag , 70.000 EUR

Project Details:
Chirurgische Interventionen für abdominale oder orthopädische Erkrankungen sind bei Milchkühen häufig erforderlich. Bislang wurde einem adäquaten Schmerzmanagement nicht hinreichend Rechnung getragen. Zu diesem Zweck werden verschiedenen Formen der Lokalanästhesie (z.B. paravertebrale Anästhesie, thorakolumbale Anästhesie) unter Verwendung verschiedener Medikamente auf ihre Eignung für abdominale Eingriffe an Patienten mit Labmagenverlagerung vergleichend geprüft. Für orthopädische Eingriffe an den Hintergliedmaßen bei Kühen werden Formen der Epiduralanästhesie sowie der retrograden intravenösen Anästhesie untersucht. Ferner werden zusätzliche Effekte prae- und perioperativ verabreichter Analgetika untersucht. Es werden Parameter zur Schmerzbeurteilung sowie Leistungsparameter registriert.

Results:

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Rehage+J+and+bovine+and+%28anaesthesia+or+meloxicam+or+xylazine%29

Project Details:
Proteine können ihre jeweilige physiologische Funktion nur ausüben, wenn sie vom Ort ihrer Synthese an den Ort ihrer Wirkungsmechanismen gelangen. Eines der von der Arbeitsgruppe verwendeten Arbeitsmodellprotein ist die apikal sortierte intestinale Laktase-Phlorizin-Hydrolase (LPH), welche als Typ-I-Transmembranprotein vier homologe Domänen innerhalb ihres luminalen Bereichs umfasst, inklusive der beiden enzymatischen Aktivitätszentren.

Die gegenwärtigen Ergebnisse unterstreichen die unterschiedliche Bedeutung der einzelnen homologen Bereiche der LPH für die intramolekulare Organisation des Gesamtproteins und bilden somit eine solide und wichtige Grundlage für Untersuchungen über die Rolle der einzelnen Domänen bei dem essentiellen Schritt der polaren Sortierung sowie der Erlangung der physiologischen Funktion der LPH. Die Aufklärung der Funktion von Proteinsubdomänen im Rahmen des Erlangens einer korrekten und nativen Faltung eines Proteins bildet eine solide Grundlage zur Identifizierung von Mechanismen im intrazellulären Transport membranständiger Proteine. Im speziellen Fall der LPH sind derartige Kenntnisse wichtig im Hinblick auf Untersuchungen zur molekularen Grundlagen der Laktoseintoleranz.