Overview of research projects

Funding: EU (FP7), 636.210 EUR

Project Details:
Infektionen mit dem Rinderlungenwurm Dictyocaulus viviparus, welcher nicht selten tödliche Lungenerkrankungen hervorruft, induzieren eine belastbare, für 6-12 Monate vor einer Erkrankung schützende Immunität. Diese natürliche Immunitätsbildung ist die Grundlage für das Forschungsvorhaben zur Entwicklung eines auf rekombinant exprimierten Proteinen basierenden Impfstoffs gegen den Rinderlungenwurm. Als Vakzinekandidaten sollen neben dem Muskelprotein Paramyosin, welches nur bei Wirbellosen anzutreffen ist, verschiedene sezernierte Antigene bezüglich ihres protektiven Potentials zunächst in vitro evaluiert und anschließend klinisch getestet werden.

Results:

http://cordis.europa.eu/result/rcn/181837_de.html

Project Details:
Untersuchung an gesunden Pferden, der unspezifischen Immunantwort als Antwort auf eine Injektion von Transfektionsreagenz, Interleukin-DNA formuliert mit Transfektionsreagenz oder Nonsense-DNA formuliert mit Transfektionsreagenz. Gemessen werden sollen verschiedene Zytokine mittels LUMINEX-Technologie zu unterschiedlichen Zeitpunkten innerhalb 48 Stunden nach der Injektion. Zudem sollen Entzündungsmediatoren in Biopsien der Injektionsstellen untersucht werden.
Gruppengröße 6 Pferde pro Gruppe.

Funding: Landesbetrieb für Küstenschutz, Nationalpark und Meeresschutz Schleswig-Holstein, 126.318 EUR

Project Details:
Der Seehund ist die häufigste heimische Robbenart im schleswig-holsteinischen Wattenmeer. Die Seehundbestände wurden in den Jahren 1988/89 und 2002 durch eine Epidemie, die durch das Robbenstaupevirus hervorgerufen wurde, stark dezimiert. Viele sensible Parameter, die zur Beurteilung des Zustandes der Seehundpopulation im Nationalparkwattenmeer wichtig sind, können am toten Tier nicht mehr beurteilt werden. Hierzu gehören beispielsweise Blutuntersuchungen sowie immunologische und enzymatische Untersuchungen. Daher wurde initiiert neben den toten Seehunden auch die lebenden Tiere auf den Seehundbänken zu untersuchen.
Im Rahmen dieser Untersuchungen werden Seehunde im schleswig-holsteinischen Wattenmeer mit Netzen gefangen. Diese Aktion wird mit Hilfe von Mitarbeitern des Nationalparkamtes, des Nationalparkservice, der Seehundstation Friedrichskoog, des Amtes für Ländliche Räume, der Seehundjäger, der GKSS, des Leibniz-Instituts an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und weiteren Helfern durchgeführt. Die Seehunde werden vermessen und gewogen. Es werden Blut-, Haar- und Kotproben sowie Tupfer zur Bakteriologie entnommen. Aufgrund der Proben werden Blutbilder erstellt, blutchemische, zytologische, mikrobiologische und serologische Untersuchungen in Zusammenarbeit mit der Justus-Liebig-Universität Gießen und dem Landeslabor Schleswig-Holstein durchgeführt.
Im Rahmen des vom Bundesumweltministerium geförderten MINOSplus Projektes werden die Seehunde während der Fangaktion weiterhin mit Datenloggern ausgestattet (Leibniz-Institut an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel), und es werden auditorisch evozierte Potentiale aufgezeichnet.

Results:

Ludes-Wehrmeister, E.; Dupke, C.; Harder, T. C.; Baumgärtner, W.; Haas, L.; Teilmann, J.; Dietz, R.; Jensen, L. F.; Siebert U.: Phocine distemper virus (PDV) seroprevalence as predictor for future outbreaks in harbour seals

In: Veterinary microbiology (2016), volume 183, pp 43-49

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26790934

Cooperation Partners:

Justus-Liebig-Universität Gießen

Leibniz-Institut an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Seehundstation Friedrichskoog

Funding: DFG, 181.795 EUR

Project Details:
Cysteinproteasen werden von Parasiten auf vielfältige Weise benötigt: sie sind an der Häutung zum nächsten Stadium beteiligt und ermöglichen die Gewebswanderung und den Verdau aufgenommener Nahrung. Gleichzeitig dienen sie als Modulatoren der Immunantwort. In diesem Projekt sollen verschiedene Cysteinproteasen der Papainfamilie (Kathepsine) und Legumainfamilie (Asparaginylpeptidasen) hinsichtlich ihre molekularen Struktur und Funktion überprüft werden. Weiterhin soll mittels quantitativer real time PCR ihre Beschränkung auf die parasitische Lebensphase bestätigt und ihr Zusammenspiel mit einem Vertreter der Thyroglobulin-Familie untersucht werden.

Results:

Da Cysteinproteasen bei parasitischen Helminthen Funktionen bei der Gewebewanderung, dem Nahrungsaufschluss sowie der Immunevasion wahrnehmen und daher essentiell für die parasitische Lebensweise sein können, sollten im bearbeiteten Projekt verschiedene Cysteinproteasen der Cathepsin- und Legumain-Gruppe des bovinen Lungenwurms Dictyocaulus viviparus funktionell und bezüglich möglicher Interaktionen charakterisiert werden. In die Untersuchungen zu Interaktionen wurde ein Testican-ähnliches Thyroglobulin einbezogen, da für humanes Cathepsin L (CPL) eine Enzymhemmung durch dieses Thyroglobulin nachgewiesen wurde.

Für die mittels Transkriptionsanalyse untersuchten Cysteinproteasen B1, B2, B3, F, Z und Legumain 1 und 2 sowie Testican ergab sich, dass die Proteine primär in den parasitischen Stadien und nur in sehr geringem Umfang in den frei-lebenden Stadien transkribiert werden. Eine Ausnahme bildete CPL, welches in allen Stadien, vorwiegend aber den frühen frei-lebenden Larvalstadien transkribiert wird. In die rekombinanten Expression wurden CPL, die B-Cathepsine, die Legumaine und Testican einbezogen. Bezüglich einer funktionellen Charakterisierung der Cysteinproteasen stehen Ergebnisse für CPB-1 noch aus, da die trans-Aktivierung dieses Enzyms erst kürzlich gelang. Für die anderen exprimierten Cysteinproteasen wurde festgestellt, dass alle ausschließlich im saurem Milieu arbeiten und ein Optimum bei pH 4,5 bzw. pH 5,5 aufweisen. Bezüglich der Substratspezifitäten entsprachen CPL sowie die Legumaine den aus der Literatur erwarteten Ergebnissen. Die B-Cathepsine zeigten hingegen eine höhere Affinität zum CPL- anstelle des CPB-spezifischen Substrats. Dies ist jedoch schon bei B-Cathepsinen anderer parasitischer Helminthen beobachtet worden und ist durch den molekularen Aufbau der jeweiligen aktiven Zentren erklärbar. Auch die Testung des Einflusses verschiedener Protease-Inhibitoren zeigte insgesamt die aus der Literatur erwarteten Ergebnisse. Eine Ausnahme bildete hierbei Leg-2, dessen hohe Sensitivität gegenüber verschiedenen Cysteinproteaseinhibitoren nicht erwartet worden war. Dies weist darauf hinweist, dass es sich bei Leg-2 um einen eher untypischen Vertreter der Legumain-Gruppe handelt. Bei der Evaluierung potentieller natürlicher Substrate zeigten alle Proteasen die Fähigkeit, verschiedene bovine Proteine zu spalten. Bovines Kollagen I und II wurden dabei von allen Cysteinproteasen gespalten. Mit Ausnahme von Leg-2 spalteten die verschiedenen Proteasen zudem Bestandteile des Bronchialschleims, der dem Parasiten als Nahrungsgrundlage dient.

Mittels in Kaninchen produzierter polyklonaler Antikörper konnten die Transkriptionsmusteranalysen auch auf Expressionsebene bestätigt werden. Zusätzlich zur stadienspezifischen Expression erfolgte auch eine Lokalisation der einzelnen Proteasen im Lungenwurmgewebe. Dabei zeigte sich, dass CPB-2 und -3 wie auch die Legumaine im Darm des Parasiten lokalisiert sind. Es kann daher von einer Funktion beim Verdau aufgenommener Nahrung ausgegangen werden. CPL, welches in nahezu allen Organen der Adulten sowie im Inneren von frei-lebenden Larven exprimiert wird, ist in Letzteren vermutlich am Umsatz von Speicherproteinen oder auch Häutungsvorgängen beteiligt, während bei der Umstellung auf die parasitische Lebendweise die Funktion einer unspezifischen lysosomalen Protease eingenommen werden könnte.

Interaktionsversuche der Cathepsine mit dem Thyroglobulin Testican ergaben, dass Testican ein hochaffiner, reversibler, kompetitiver Inhibitor von CPB-3 ist, wobei die inhibitorische Wirkung aus einer Bindung an das aktive Zentrum von CPB-3 resultiert. Damit konnte bei Helminthen erstmalig eine Regulation von Cysteinproteasen durch Thyroglobuline nachgewiesen werden. Anders als beim Menschen erfolgt beim Rinderlungenwurm jedoch eine Regulation eines B-Cathepsin anstelle eines L-Cathepsins.

Project Details:
Es soll eine Methode entwickelt werden um mit drei Hochfrequenzkameras die Auswirkungen verschiedener Kopf-Hals-Haltungen auf die Kinematik der Hintergliedmaßen des Pferdes analysieren zu können. Dabei wird schwerpunktmäßig die intraindividuelle Reproduzierbarkeit der Daten durch Mehrfachmessungen an einem Probanden, aber auch die individuellen Abweichungen zwischen verschiedenen Pferden bearbeitet werden. Die Ergebnisse sollen Aufschluss geben zu der aktuellen und historischen Frage nach der Interaktion zwischen Kopf-Hals-Haltung und Belastung, bzw. Korrelation der Gelenkwinkel vom Hüft- bis zum Fesselgelenk. Die Untersuchungen werden bei orthopädisch unauffälligen Pferden auf dem Laufband durchgeführt. Kopf, Wirbelsäule und Hinterbeine werden mit passiven Markern versehen, welche durch die Hochfrequenzkameras erfasst, mit einer neuen Computersoftware digitalisiert und dreidimensial bearbeitet werden.

Funding: Niedersächsisches Ministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, 500.643 EUR

Project Details:
Die Populationsrückgänge der Wildarten Feldhase, Rebhuhn und Fasan Ende der 1970er Jahre waren wesentlicher Impulsgeber für zahlreiche wissenschaftliche Studien in ganz Europa, die sich sowohl mit der Populationsdynamik und der Kausalität des Rückgangs als auch mit Hegemaßnahmen zur Stabilisierung bzw. einer Anhebung der Populationsdichten beschäftigten. Losgelöst von den langfristigen Rückgangsursachen bleiben die Frage nach den Sekundäreffekten und Mechanismen, die die Populationen dieser Arten aktuell auf einem niedrigen bis mittleren Niveau halten, bestehen. Dabei wird seit Jahren die Prädation als wesentlicher Einflussfaktor auf die Dynamik und Dichte intensiv diskutiert - auch die der Prädation zugrunde liegenden Mechanismen sind für hiesige Verhältnisse nicht bekannt. Durch dieses Wissensdefizit können keine gezielten und effektiven Maßnahmen zur Stabilisierung und Anhebung der genannten Wildtierpopulationen durchgeführt werden. Eine Schlüssellehre aus vielen Studien ist, das ein erfolgreiches Management von Wildtieren ausnahmslos vom Verständnis des exakten ökologischen Kontextes abhängt in denen Räuber-Beute-Beziehungen stattfinden. Ansonsten sind die Maßnahmen des Managements häufig unzureichend ggf. sogar kontraproduktiv. Die Erforschung der Verlustursachen bei Gelegen und Jungtieren, insbesondere die durch Prädation bedingt sind, ist zwingende Voraussetzung für eine Umsetzung in die praktische Hege und steht im Vordergrund dieses Projektes.

Results:

Die Untersuchungen zur Prädation beim Fasan belegen eine starke negative Einflussnahme der Prädatoren auf das Überleben der Hennen, be-sonders in der Lege-, Brut- und Aufzuchtphase, sowie auf die erfolglose Bebrütung eines Geleges. Damit nimmt die Prädation für den Populations-aufbau im Jahresverlauf wie auch im Hinblick auf die aktuelle Bestandssituation und langfristige Bestandsentwicklung einen sehr hohen Stellen-wert ein.

In Zusammenhang mit dem seit 2008 anhalten-den bundesweiten Rückgang der Fasanenpopulati-on ist die Prädation jedoch nicht ursächlich festzu-stellen. Es handelt sich dabei vielmehr um einen multifaktorielles Wirkungsgefüge bei dem die Prädation als Sekundäreffekt (Prädationsfalle) ei-ne bedeutende Rolle spielen kann.

Vor diesem Hintergrund ist neben der Ursachen-aufklärung zur Kükensterblichkeit das Prädations-management für eine effizientere, konsequente Niederwildhege dringend erforderlich.

Weitere Infos (Flyer, Filmsequenzen und Literatur-studie zur Prädation sind verfügbar über www.wildtiermanagement.com.

Project Details:
Ein neuartiger Sattelbau soll insbesondere bei Pferden mit einer problematischen Sattellage eine Verbesserung der Sattelpassform erbringen. Neben einer speziellen Aussparung der Polsterung im Bereich der Schulterblätter soll mit Hilfe einer weiteren Einstellung des Kopfeisens eine Druckentlastung und verbesserte Bewegungsfreiheit des Schulterblattknorpels auch bei maximaler Extension der Vordergliedmaße gewährleistet werden.

Zu diesem Zweck wird mittels einer Druckmessung mit einer speziell zu diesem Zweck angefertigten Messmatte direkt auf dem Pferderücken das Druckbild des Sattels erstellt. Mit neuerer Technik soll die Messung direkt per Funkt oder Bluetooth in Echtzeit auf ein Laptop übertragen und zur Auswertung abgespeichert werden. Es werden Pferde unterschiedlichen Exterieurs sowohl für eine Messung im Stand mit und ohne Reiter und in allen drei Grundgangarten, unter anderem auch kinematisch untersucht. Dabei wird der herkömmliche Dressursattel mit dem zu testenden Sattelmodell verglichen. Die Untersuchungen finden zum Teil in der Klinik für Pferde der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover und zum Teil auf privaten Anlagen statt.

Funding: Bundesministerium für Bildung und Forschung

Project Details:
Die Forschungsaufgabe des Instituts im Rahmen des RESET-Verbundes ist es, Daten zur Resistenzsituation in Enterobacteriaceae mit Daten des Antibiotikaeinsatzes in landwirtschaftlichen Nutztieren zu verknüpfen. Dazu wurd eine Querschnittsstudie in Schweinen, Rindern und Geflügel in vier Landkreisen Deutschlands durchgeführt. Das Ziel der Querschnittsstudie war es, die Verbreitung und mögliche Risikofaktoren für das Vorkommen von ESBL-produzierenden E. coli in landwirtschaftlichen Nutztieren zu untersuchen. In dieser Untersuchung wurden dazu in den Jahren 2011 und 2012 Betriebe mit Schweine- und Geflügelmast sowie Betriebe mit Milch- und Mastrindern eingeschlossen.
In allen Betrieben wurden zwei unterschiedlich alte und räumlich getrennte Tiergruppen beprobt. Dabei wurden pro Gruppe drei Sammelkotproben, ein Paar Sockentupfer und eine Staubprobe entnommen. Diese wurden kulturell und auf β-Lactam-resistente E. coli untersucht. Die Bakterienspezies wurde mit Hilfe von MALDI TOF bestätigt. Um mögliche Risikofaktoren für das Vorkommen diese Bakterien zu identifizieren, wurde ein standardisierter Fragebogen eingesetzt.

Cooperation Partners:

Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit, Erlangen

Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit, Berlin

Bundesinstitut für Risikobewertung, Berlin

Freie Universität Berlin

Veterinärmedizinische Fakultät der Universität Leipzig

Project Details:
The unrestricted mobility of the spine is one of the critical prerequisites for efficient locomotion in mammals like the dog. Dysfunctions of the axial system caused by degenerative diseases are often located at specific anatomical regions along the spine. To improve our understanding of the spinal motions in sound dogs, we investigated two breeds differing in body build (Dachshunds and Beagles). Three-dimensional intervertebral motions occurring during walking and trotting were studied using a biplanar highspeed x-ray videosystem. In our approach, we utilized the markerless X-ROMM method. Virtual 3D models of each vertebra were reconstructed based on CT-data and animated by matching them to the x-ray videos. Scientific rotoscoping allows quantitative comparison of lateral, sagittal and axial rotations among individual vertebrae and thereby enables a functional interpretation of the intervertebral movements. This study aims at improving our understanding of the normal spine function and thereby its dysfunctions in orthopedic patients.

Cooperation Partners:

Kooperationspartner: Inst. f. Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie, FSU-Jena, Prof. M.S. Fischer, PD Dr. N. Schilling

Project Details:
Administration of stem cells is a promising novel approach for treatment of neurodegenerative diseases. For in vivo monitoring of transplanted cells, non-invasive imaging modalities could play a significant role for the evaluation of therapeutic approaches. In this project we determined the tracking efficiency of a superparamagnetic iron oxide (SPIO)-labelled canine cell line (MTH53A) in vitro and human CD34+ umbilical cord blood stem cells (hUCBCs) in vitro and in vivo by magnetic resonance imaging (MRI). SPIO-labelled MTH53A cells and hUCBCs were scanned in agar gel phantoms at 1.0 T or 7.0 T for in vitro evaluation of MRI detection limits. For in vivo detection, labelled hUCBCs were injected into the spinal cord of a transgenic amyotrophic lateral sclerosis (ALS) mouse and scanned at 7.0 T. MRI combined with SPIO nanoparticles shows valuable potential for non-invasive, non-toxic in vivo tracking of cells implanted into the spinal cord.

Cooperation Partners:

Prof. Dr. S. Petri, Klinik für Neurologie, MHH, Hannover

Prof. Dr. R. Hass, Klinik für Frauenheilkunde und Geburtshilfe, MHH, Hannover

Dr. M. Meier, Zentrales Tierlabor, MHH Hannover