Overview of research projects

Funding: Nds. Ministerium für Ernährung, Landwirtschaft, Verbraucherschutz und Landesentwicklung, 210.414 EUR

Project Details:
Der Fasan (Phasianus colchicus) ist eine der bedeutendsten Niederwildarten für die Jagd in Niedersachsen und hat in den letzten 20 Jahren in weiten Teilen Niedersachsens hohe Besatzdichten erreicht.
Nachdem bereits im Jagdjahr 2008/09 in weiten Teilen des westlichen Niedersachsens ein Rückgang der Jagdstrecke zu verzeichnen war, gab es auch in den Folgejahren vornehmlich im westlichen Niedersachsen wieder hohe Besatzrückgänge.
Das Rebhuhn (Perdix perdix) verzeichnet bereits seit den 1970er Jahren einen starken Besatzrückgang, so dass sein Bestand in Europa als gefährdet gilt. Daher wird auf die Bejagung des seltenen Niederwildes in Niedersachsen freiwillig verzichtet. Es bevorzugt Lebensräume, die sich u. a. durch wechselnde Mehrfruchtnutzung in der Landwirtschaft sowie hohen Grenzlinienanteil auszeichnen.
Es ist anzunehmen, dass es sich bei den auftretenden Besatzrückgängen um ein multifaktorielles Geschehen handelt.
Der wesentliche Teil der biotischen Einflussfaktoren, die im Rahmen dieser Untersuchung quantifiziert werden, sind Krankheitserreger. Über das Vorkommen dieser Erreger, zu denen Viren, Bakterien und Parasiten gehören, ist beim wildlebenden Fasan wenig bekannt. Die geographische Nähe des Untersuchungsgebietes zu Wirtschaftsgeflügelstandorten mit den dort typischen Krankheitserregern birgt die Möglichkeit eines Eintrags in die Wildvogelpopulation. Während für andere Wildarten hierzu zahlreiche Erkenntnisse vorliegen, wie beispielsweise bei der Übertragung der Klassischen Schweinepest zwischen Haus- und Wildschweinen, sind die epidemiologischen Faktoren für die Wildvogelpopulation weitgehend unbekannt. Auch die Frage der Pathogenität verschiedener Geflügelerkrankungen für den Wildvogelbesatz teilweise unklar. Darüber hinaus ist die Ausbringung von Krankheitserregern oder Giftstoffen im weitesten Sinne über Tiermist, Gülle oder Gärsubstrate in Erwägung zu ziehen.
In parallel laufenden Projekten am ITAW wird der Einfluss abiotischer Faktoren des spezifischen Lebensraumes untersucht.

Results:

Der anhaltende Rückgang von Fasanen- und Rebhuhnbesätzen im nordwestlichen Niedersachsen, Nordrhein-Westfahlen und Schleswig-Holstein wurde zum Anlass genommen der Frage eines möglichen Krankheitsgeschehens in den Populationen nachzugehen.

 

Die Untersuchungsergebnisse zeigen auf, dass keine einzelne hochpathogene Erkrankung die Fasane versterben lässt, sondern vielmehr scheinen verschiedene Erkrankungen und unterschiedliche Erreger die Population zu belasten. Im Zusammenspiel mit weiteren Umweltfaktoren, wie Prädation, Habitatveränderung, Witterung und Belastungen durch Pflanzenschutzmittel, Tiermist und Gülle spielen Krankheitserreger offensichtlich eine wichtige Rolle. Die Folgen von Erkrankungen, die die Fasane schwächen, ihr Fluchtverhalten vermindern und die Aufzuchterfolge minimieren, können gravierend für die Populationsentwicklung sein. Erste Hinweise auf einen zusätzlichen Einfluss durch den Eiweißgehalt in der Nahrung der Jungtiere konnte aufgezeigt werden, da es sowohl zu Verzögerungen in der körperlichen Entwicklung kam, als auch die Kompetenz des Immunsystems differierte.

Funding: Fritz-Ahrberg-Stiftung, 113.000 EUR

Project Details:
Einfluss von Kaltem Plasma auf mikrobiologische, physikalisch-chemische und sensorische Parameter von verarbeitetem Fleisch

Funding: Navalis Nutraceuticals GmbH,Filderstadt, 16.000 EUR

Project Details:
Das Ziel der Untersuchung ist es, den Einfluss eines diätetischen Ergänzungsfuttermittels auf das Zyklusgeschehen, die Gebärmuttergesundheit und das Fertilitätsergebnis von subfertilen Stuten zu ermitteln. Im Rahmen der Untersuchung wird die Beeinflussung des Einsetzens der ersten Rosse nach dem Winteranöstrus, der uterinen Clearance, der uterinen Durchblutung und der Trächtigkeitsrate durch das Phyto- und Nährstoffpräparat im Vergleich zu einer verblindeten Kontrollgruppe ermittelt.

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: 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: 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: Fritz-Ahrberg-Stiftung,Industrie, 136.000 EUR

Project Details:
In den letzten Jahren ist es zu einem Anstieg der Abgabe von Fleisch in Fertigpackungen gekommen. Wird das Fleisch dabei unter Schutzgasatmosphäre verpackt, so wird eine Verlängerung der Haltbarkeit erzielt. In jüngster Zeit wurden Folien als Bedarfsgegenstände zur Verpackung entwickelt, die mit Silber in nanoskaliger Form (Nanosilber) versetzt sind. Durch diese Silberverbindungen soll eine Verbesserung der Hygiene und somit eine weitere Verlängerung der Haltbarkeit von Lebensmitteln erzielt werden. Erste Untersuchungen verschiedener Autoren bestätigten dabei den keimreduzierenden Effekt der Silberfolien. Weitere Untersuchungen zum Nutzen dieser Folien müssen aber noch durchgeführt werden. Daher soll im Rahmen des Projektes Fleisch der Tierarten Schwein, Rind, Huhn und Pute sowie Käse unter Schutzgas verpackt und während der Lagerzeit untersucht werden. In Ergänzung zu handelsüblichen Folien werden dabei silberbeschichtete Folien vergleichend eingesetzt. Neben der Beeinflussung der Fleischfarbe werden biochemisch-oxidative- sowie Fleischbeschaffenheitsparameter (z.B. Kochverlust, pH, Leitfähigkeit) in festgelegten Abständen analysiert und die mikrobiologisch-hygienische Beschaffenheit des Fleisches untersucht. Auch der Einfluss dieser Folien auf pathogene Keime wird erfasst, um die Möglichkeit einer Keimreduktion zu ermitteln.

Results:

Deus D., C. Kehrenberg, D. Schaudien, G. Klein, C. Krischek* (2017):

Effect of a nano-silver coating on the quality of fresh turkey meat during storage after modified atmosphere or vacuum packaging.

Poultry Science, 96, 449-457, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032579119311265?via%3Dihub

 

Deus D., C. Krischek, Y. Pfeifer, A.R. Sharifi, U. Fiegen, G. Klein, C. Kehrenberg* (2017)

Comparative analysis of the susceptibility to siocides and heavy metals of extended-spectrum β-lactamase-producing Escherichia coli isolates of human and avian origin, Germany.

Diagnostic Microbiology and Infectious Disease, 88, 88-92, https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0732889317300421?via%3Dihub

 

Kernberger-Fischer I., C. Kehrenberg, G. Klein, D. Schaudien, C. Krischek* (2017):

Influence of modified atmosphere and vacuum packaging with and without nanosilver-coated layers on different quality parameters of pork.

Journal of Food Science and Technology, 54 (10), 3251-3259, https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs13197-017-2768-4

 

Kernberger-Fischer I., C. Krischek, B. Strommenger, U. Fiegen, M. Beyerbach, L. Kreienbrock, G. Klein, C. Kehrenberg* (2018):

Susceptibility of Methicillin-Resistant and -Susceptible Staphylococcus aureus-Isolates of Various Clonal Lineages from Germany to Eight Biocides.

Applied and Environmental Microbiology, 84, 799-818, https://journals.asm.org/doi/10.1128/AEM.00799-18

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"". "

Funding: DFG

Project Details:
Bei der experimentellen Lungentransplantation werden die Lungen herztoter Spenderschweine mit mesenchymalen Stammzellen behandelt. Anschließend erfolgt eine licht- und elektronenmikroskopische, stereologische Untersuchung der Lungenproben zur Quantifizierung eines etwaigen Ischämie-/Reperfusionsschadens.

Cooperation Partners:

Prof. M. Ochs und Prof. C. Mühlfeld, Institut für Funktionelle und Angewandte Anatomie, Medizinische Hochschule Hannover; Prof. T. Wittwer und Prof. T. Wahlers, Klinik für Herz- und Thorxchirurgie, Herzzentrum des Klinikums der Universität zu Köln

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