Overview of research projects

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

Project Details:
Kühe in der Transitperiode werden mit dem Ionophor Monensin oder mit Essential oils supplementiert. Beide Supplemente sollen die ruminale Produktion von Propionat und damit die hepatische Gluconeogenese begünstigen. Neben allgemeinen Produktionsparametern (Trockenmassenaufnahme, Milchleistung, Energiebilanz) werden sonographisch quantitativ die Mobilisation subkutaner und abdominaler Fettdepots sowie im Blut Parameter des Energiestoffwechsels und Surrogate insulin sensitivity indices erfasst. Ferner werden Leitkeime im Kot der Kühe auf die Entwicklung einer Makrolidresistenz als Folge der Supplementation untersucht.

Results:

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

Cooperation Partners:

Prof. Dr. S. Dänicke (Institut für Tierernährung des FLI Braunschweig)

Dr. A. Käsbohrer, Dr. A. Tenhagen(Bundesinstitut für Risikobewertung, Berlin)

Funding: Drs. Bruns-Stiftung, 2.217 EUR

Project Details:
Im Rahmen der Untersuchung soll festgestellt werden, inwieweit sich die Tiere mit derm Düsser Wühlturm dauerhaft über die Mastphase beschäftigen und ob trotz der Nutzung des Wühlturmes ein Schwanzbeißen bei Schweinen mit unkupierten Schwänzen auftritt.

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".

Project Details:
Die Zahl retikulierter Blutplättchen wird bislang beim Hund nur vereinzelt als Indikator der Thrombopoeseaktivität des Knochenmarks verwendet. In diesem Projekt soll die Aussagekraft dieses Parameters durch direkten Vergleich mit der Thrombopoeseaktivität evaluiert werden. Weiterhin werden Referenzbereiche erstellt und Veränderungen des Anteils retikulierter Thrombozyten bei einer größeren Zahl von thrombopenischen Hunde verschiedener Ätiologien untersucht.

Funding: Deutsche Bundesstiftung Umwelt, Osnabrück, 62.500 EUR

Project Details:
Die mikrobielle Lebensgemeinschaft in Aquakultur - Kreislaufanlagen ist trotz ihrer elementaren Bedeutung für die Gesundheit der aquatischen Organismen und der Qualität und der Sicherheit daraus gewonnener Lebensmittel bisher wenig erforscht. Insbesondere die Zusammensetzung der bakteriellen Mikroflora bestimmt maßgeblich die Wirksamkeit der biologischen Wasseraufbereitung und somit die Wasserqualität und das Wohlergehen der Aquakulturorganismen. Zudem stellt sie potenziell ein Reservoir für bakterielle Pathogene für die Organismen in der Aquakultur und eine Quelle für bakterielle Verunreinigungen der daraus gewonnenen Lebensmittel dar.

In diesem Kooperationsvorhaben steht daher die bakterielle Mikrobiologie in Kreislaufanlagen für Garnelen im Fokus. Es soll die Entwicklung der Mikroflora im Wasser, in den Biofilmen von Becken und auf dem Panzer von Garnelen aus den Zuchtbecken von Kreislaufanlagen untersucht werden. Ein Schwerpunkt ist der Diagnostik einzelner und für die Tiergesundheit relevanter Arten gewidmet. Insbesondere die Identifizierung von Bakterien der Gattung Vibrio, die im Seewasser eine weite Verbreitung finden, soll mit unterschiedlichen Methoden vorgenommen und standardisiert werden. Des weiteren soll geprüft werden, ob in den Anlagen Vibrio-Arten vorkommen, die über eine gesteigerte Pathogenität gegenüber Garnelen verfügen.

In einem weiteren Schwerpunkt untersuchen die Partner Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo) und das Ingenieurbüro Polyplan GmbH, Bremen die Wechselwirkung zwischen der bakteriellen Mikroflora und den Betriebs-Bedingungen in einer Kreislaufanlage, um Steuerungsmöglichkeiten für die Zusammensetzung der bakteriellen Gemeinschaft zu definieren. Dabei steht besonders der Einfluss von unterschiedlichen Desinfektionsmaßnahmen, wie sie regelmäßig in Aquakulturen eingesetzt werden, im Vordergrund.

Cooperation Partners:

Polyplan GmBH, Bremen

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: Fritz-Ahrberg-Stiftung, 92.000 EUR

Project Details:
Bei der Herstellung des Schweinefleischerzeugnisses Kochschinken wird immer ein Erhitzungsprozess des Produktes durchgeführt. Diese Hitzeeinwirkung hat mehrere positive Effekte. Sie bewirkt eine Verringerung der mikrobiologischen Belastung, sie denaturiert die Proteine für einen besseren Scheibenzusammenhalt, es bilden sich Aromastoffe und die Pökelfarbe stabilisiert sich. Leider werden bei der Hitzebehandlung auch viele wichtige Inhaltsstoffe (z. B. Vitamine) zerstört. Durch den Einsatz der Hochdrucktechnologie könnte der Erhitzungsprozess mit niedrigeren Temperaturen durchgeführt oder eventuell sogar ersetzt werden.
Die Hochdrucktechnologie ist ein physikalisches Verfahren, welches auf hohen hydrostatischen Drücken von bis zu 1000 MPa beruht. Sie ist eine Technologie, die nachweislich bakterizid wirkt. Neben der Verringerung der mikrobiellen Belastung des Produktes schont die Technologie die wertvollen Inhaltsstoffe (z.B. Vitamine). Bei hohem Druck verändert sich, wie auch beim Kochprozess, die Struktur der Proteine im Ausgangsmaterial (getumbeltes Fleisch sowie Muskelabrieb) und ein Zusammenhalt des Produktes könnte gewährleistet werden. Bei hochdruckbehandelten Produkten wurde zusätzlich eine positiver Effekt auf die Zartheit eines Produktes festgestellt. Die Hochdrucktechnologie könnte somit dazu beitragen, ein besonders hochwertiges, gesundes und sicheres neuartiges Schweinefleischerzeugnis zu entwickeln.

Project Details:
Es handelte sich um die Dissertationsarbeit von Frau Dr. Kristina Rode. Bisher werden somatische Sertoli-Zellen nach der Pubertät als endgültig differenziert angesehen. Das bedeutet, dass sie aus dem Zellzyklus ausgetreten und somit postmitotisch geworden sind. In verschiedenen Untersuchungen wurde jedoch herausgefunden, dass die Sertoli-Zellzahl bei adulten Hengsten saisonalen Schwankungen unterliegt. Bisher liegen jedoch noch keine Untersuchungen über die Quelle bzw. den Verbleib der "neuen" bzw. "übrigen" Sertoli-Zellen vor.
Ziel der Arbeit ist, mithilfe von verschiedenen Markern das Proliferations- und Apoptoseverhalten der Sertoli-Zellen an Gewebeproben von adulten Hengsthoden über den Verlauf einer Zuchtsaison darzustellen.
Es werden hierfür jeweils Hodenbiopsien von Einzeltieren verteilt auf eine ganze Zuchtsaison entnommen, um mögliche Veränderungen an einem Tier "ex-vivo" detektieren zu können. Außerdem soll der Aufbau der Blut-Hoden-Schranke des Hengstes auf zell- und molekularbiologischer Ebene näher charakterisiert werden, indem die zugehörigen Proteine, ihr Verteilungsmuster und ggf. Veränderungen im Jahresverlauf dargestellt werden.

Results:

Eine weitere Publikation findet sich unter:

http://www.j-evs.com/article/S0737-0806(16)00004-6/fulltext

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0093691X15002551

Project Details:
Die Kolikoperation ist die häufigste Notfalloperation beim Pferd. Manipulationen des Darmes sind hierbei unumgänglich, können aber ursächlich bei auftretenden postoperativen Komplikationen wie den paralytischen Ileus und der Bildung von Adhäsionen beteiligt sein. Der eosinophile Granulozyt ist Teil der normalen Zellpopulation in der Darmwand und kann Entzündungsreaktionen initiieren und aufrechterhalten. Ziel des Projektes ist eine Charakterisierung der Entzündungsreaktion in der Darmwand nach der Kolikoperationen nachempfundenen mechanischen Schädigungen. Insbesondere soll untersucht werden, ob eosinophile Granulozyten an der erwarteten Entzündungsreaktion beteiligt sind. Mittelfristig kann dieses Wissen zu der Entwicklung von neuen Therapieansätzen bei der Versorgung des equinen Kolikpatienten sowie zu Variationen in der chirurgischen Versorgung dieser Patienten führen.