Overview of research projects

Funding: BMBF, 653.580 EUR

Project Details:
Es handelt sich um ein Teilprojekt im Rahmen des Forschungsverbundes "Erforschung der molekularen Pathogenese des Q-Fiebers und ihre Anwendung in der Diagnostik und Epidemiologie in Deutschland".
Bei Tieren ist eine Q-Fieber-Infektion mit Pneumonie, Reproduktionsstörungen in Form von Aborten, Totgeburten, Geburt lebensschwacher Lämmer, Placentitis, Endometritis und Infertilität verbunden. Über die Pathogenese von C. burnetii-Infektionen bei Schafen ist immer noch wenig bekannt, obwohl die Mehrzahl der Humanausbrüche in Deutschland durch Schafe hervorgerufen wurde. Bei der Infektion von Schafen werden zahlreiche Übertragungswege zwischen Nutztieren, Wildtieren und Ektoparasiten diskutiert. Detaillierte Untersuchungen hierzu liegen jedoch nur sporadisch vor. Insbesondere die Möglichkeit der Infektion per Inhalation wurde bisher weder bei Schafen, noch bei anderen Nutztieren untersucht. Entsprechende Untersuchungen bei Schafen könnten wichtige Hinweise zur Pathogenese des Q-Fiebers beim Menschen liefern.
Aufgrund epidemiologischer Befunde erfolgt die Infektion des Menschen hauptsächlich über die Inhalation von kontaminiertem Aerosol oder Staub. Der kontaminierte Staub stammt wahrscheinlich von Tieren und hierbei insbesondere von Schafen, die den Erreger via Vaginalsekret, Milch und Kot ausscheiden und in der Wanderschafhaltung auch größere Regionen verseuchen können. Es liegen zahlreiche Hinweise dafür vor, dass erregerhaltiger Staub, der z. B. bei der Schur von Schafen aus dem Vlies aufgewirbelt wird, für Infektionen des Menschen verantwortlich ist. Erstmals ist uns der Erregernachweis im Staub, der anlässlich einer Schafschur gewonnen wurde, gelungen (Schulz et al. 2005). Daneben fehlen Informationen zur Übertragung von C. burnetii innerhalb von Schafherden via Aerosol, Kot und anderen Ausscheidungen. Klinische Symptome wurden bisher meist im Zusammenhang mit Aborten beschrieben, wobei zielgerichtete Untersuchungen zur Symptomatik fehlen. Ebenso fehlen detaillierte Informationen zur Pathogenese der Erkrankung bei der Zieltierart Schaf. Die Mehrzahl der Informationen zu den Erkrankungen beim Schaf leitet sich aus Humanausbrüchen ab und sind somit retrospektiv gewonnen. Dabei basieren mikrobiologische Erregernachweise vielfach noch auf Differenzierungen mittels unspezifischer Färbemethoden, die bei Mischinfektionen, z. B. mit Chlamydien zu falschen Interpretationen führen können. Experimentelle Infektionen mit C. burnetii sind sehr selten und wurden fast ausschließlich als Challenge zur Überprüfung der Wirksamkeit von Vakzinen durchgeführt. Fragen der Pathogenese der Erkrankung beim Schaf wurden dabei meist nur am Rande beobachtet, standen jedoch nicht im Focus.

Die Infektion mit Coxiella burnetii und die Übertragung innerhalb der Herde wird in einer spontan unter natürlichen Bedingungen infizierten Schafherde untersucht. Im Verlauf der Infektion sollen die klinischen Symptome, haematologischen Veränderungen, Serokonversion, Ausscheidungswege und Übertragung auf die eigenen Lämmer und auf andere erwachsene Schafe untersucht werden.

Results:

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/eibachr_ws12.pdf

Cooperation Partners:

PD Dr. M. Runge, Veterinärinstitut Hannover des LAVES

Prof. Dr.H. Neubauer, Friedrich-Loeffler-Institut, Standort Jena

PD Dr. S. Fischer, Landesgesundheitsamt Baden-Württemberg in Stuttgart

Prof. Dr. med. Eberhard Straube, Institut für Medizinische Mikrobiologie, Friedrich-Schiller-Universität Jena;

Dr. Klaus Henning, National Reference Laboratory for Q-fever

Friedrich-Loeffler-Institut, Institut für Epidemiologie, Wusterhausen

Project Details:
Es werden verschiedene, von Laborgerätschaften unabhängige Methoden zur Spermienkonservierung im porcinen Modell untersucht(Kälte- und Hitzekonservierung). Die Befruchtungsfähigkeit der so konservierten Spermien wird nach ICSI getestet.

Funding: Umweltbundesamt, Bundesministerium für Umwelt, 186.250 EUR

Project Details:
Die Kenntnisse über Vorkommen und Verteilung von Walen, ihren Arten, Populationen und Abundanzen in antarktischen Gewässern sind gering. Im Rahmen des Walmonitorings in der Antarktis sollen diese Kenntnislücken geschlossen werden und unter Anderem Entscheidungsgrundlagen für Schutz und Management geschaffen werden. Ziel des Vorhabens ist es, während Schiffsexpeditionen in die Antarktis Daten zum Vorkommen, zur Verteilung und Abundanz von Walen in der Antarktis nach international anerkannten Standards zu erheben. Dazu werden seit 2006 regelmäßig Expeditionen mit dem Forschungsschiff (FS) Polarstern, einem Eisbrecher der in bis zu 100% Eisbedeckung vordringen kann, durchgeführt und Walerfassungen vom Krähennest (der höchsten Plattform des Schiffes) sowie von den bordeigenen Helikoptern aus nach einer international anerkannten Erfassungsmethode ("line-transect distance-sampling") unternommen. Außerdem werden mit Hilfe von besonders leistungsstarken Ferngläsern (sog. "Big Eyes") Verhaltensbeobachtungen von Walen vorgenommen. Es soll dadurch u. A. untersucht werden ob Wale dem Schiff ausweichen oder darauf zu schwimmen.
Alle erhobenen Daten werden hinsichtlich des Artenvorkommens, der Verteilung und der Häufigkeit ausgewertet. Sie sollen unter anderem als Grundlage für einen Vergleich mit einem automatisierten Walerfassungssystem mittels Infrarot, welches am Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung entwickelt wurde, genutzt werden.

Insgesamt sollen die Daten aber vor allem unsere Kenntnisse über das Walvorkommen in der Antarktis erweitern und Grundlagen für Schutz und Management bilden.

Results:

http://www.umweltbundesamt.de/publikationen/erhebung-auswertung-von-daten-vorkommen-zu

Cooperation Partners:

Wageningen Institute for Marine Resources & Ecosystem Studies (IMARES),

Alfred-Wegener-Institut für Polar und Meeresforschung (AWI)

Funding: Niedersächsisches Ministerium für Wissenschaft und Kunst, 251.000 EUR

Project Details:
Im Zuge des prognostizierten Klimawandels werden die CO2-Gehalte in der Atmosphäre ansteigen und Trockenperioden zunehmen. Die Bedeutung dieser klimatischen Veränderungen auf Wachstum und Stoffwechsel von Pflanzen, die bei Nutztieren als Futterkomponenten eingesetzt werden, ist ein aktuelles Forschungsgebiet. So wurden für Mais Veränderungen in den Photosyntheseleistungen sowie im Gesamtertrag von Trockensubstanz und Getreidekorn diagnostiziert, die in Bezug auf den Gehalt an Rohnährstoffe und die Zusammensetzung der Faserfraktionen zu Unterschieden geführt haben. Aus einem kontrollierten Versuch, in dem Trockenstress und erhöhter CO2-Gehalt entsprechend der Prognosen zu klimatischen Veränderungen in Mitteleuropa an Maispflanzen (Zea mays L., cv. Romario) simuliert wurden, stand pflanzliches Material zur Verfügung, das im Hinblick auf seine mikrobielle Fermentierbarkeit in einem kontinuierlichen Pansensimulationsmodell (RUSITEC) in der ersten Phase dieses Projektes untersucht werden konnte.
In der zweiten Phase dieses Projektes wurden jeweils trockengestresste Varianten und Kontrollvarianten der Gräser Lolium perenne und Dactylis glomerata sowie der Leguminosen Lotus corniculatus, Medicago lupulina, Medicago falcata, Trifolium repens Onobrychis viciifolia und Lotus uliginosus verwendet und mit der Pansensimulationstechnik mögliche Einflüsse auf die Nährstoffzusammensetzung, die Substratabbaubarkeiten, die chemischen Fermentationsparameter sowie die Zusammensetzung der mikrobiellen Population im Pansen von Wiederkäuern in vitro untersucht. Durch das Erfassen verschiedener Gräser- und Leguminosenarten konnte zusätzlich zum Trockenstresseinfluss auch ermittelt werden, ob und inwiefern sich die Trockenstresseffekte zwischen verschiedenen Gräser- und Leguminosenarten unterscheiden.
Bei den Maisvarianten konnte gezeigt werden, dass die höheren CO2-Gehalte zu höheren Ammoniakgehalten und die Trockenstressvarianten zusätzlich zu höheren pH-Werten in der Pansenflüssigkeit führten. Alle weiteren Parameter des mikrobiellen Vormagenstoffwechsels (Redoxpotentiale, Produktionsraten an kurzkettigen Fettsäuren und ihre molaren Anteile, Produktionsraten und Anteile der Fermentationsgase, Dichte der Protozoen sowie die qualitative Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft) wiesen im Vergleich der Trockenstress- und CO2-Varianten keine statistisch absicherbaren Unterschiede auf. Diese Befunde unterstreichen die hohe Adaptationsfähigkeit der mikrobiellen Gemeinschaft bei der Fermentation von Mais, der unter unterschiedlichen Klimafaktoren aufgewachsen ist.
Bei den untersuchten Gräsern und Leguminosen konnte gezeigt werden, dass sich Trockenstress auf die Nährstoffzusammensetzung der Pflanzen (OS, Rp, NDF, ADF, ADL und die Restfraktion (EE + NFC)) bei den verschiedenen Pflanzenarten unterschiedlich auswirkte. Die Differenzen zwischen den Arten waren stärker ausgeprägt als die Unterschiede zwischen Trockenstress- und den jeweiligen Kontrollvarianten. Auch auf die Substratabbaubarkeiten (OS, Rp, NDF, ADF) und die untersuchten Fermentationsparameter (Redoxpotential, pH, SCFA-Produktion, molare Anteile der SCFA, CH4-Produktion) hatte Trockenstress variable Auswirkungen. Statt reiner Trockenstresseffekte dominierten Effekte der Pflanzenart sowie Wechselwirkungen zwischen den Einflussfaktoren Trockenstress und Pflanzenart. Dies bedeutet, dass sich Trockenstress bei den verschiedenen Pflanzenarten unterschiedlich auf die untersuchten Parameter auswirkte. Es zeigte sich außerdem, dass die Messparameter bei der Fermentation der Leguminosen grundsätzlich häufiger und stärker von den Faktoren Trockenstress und Pflanzenart beeinflusst waren als bei der Fermentation der Gräser. Auf die qualitative Zusammensetzung der mikrobiellen Population hatte Trockenstress bei der Fermentation der Gräser keinen Einfluss. Hier traten ausschließlich Unterschiede zwischen beiden Gräserarten auf. Bei der Fermentation der Leguminosen hingegen zeigten sich Wechselwirkungen zwischen Trockenstress und Leguminosenart. Bei einigen Leguminosenarten unterschied sich demnach die Zusammensetzung der Mikroorganismenpopulationen zwischen beiden Varianten einer Art, bei anderen Arten zeigte sich aufgrund von Trockenstress kein Effekt.
Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen konnten zeigen, dass sich die im Rahmen des Klimawandels entwickelnde verstärkte Sommertrockenheit auf heimische Gräser und Leguminosen auswirken wird. In der Folge werden auch Wiederkäuer, als Konsumenten dieser Pflanzen, durch diese Klimaveränderung betroffen sein, da Einflüsse auf Kenndaten des mikrobiellen Vormagenstoffwechsels festgestellt wurden. Aufgrund der unregelmäßigen Ergebnisse können jedoch keiner der untersuchten Pflanzenarten besondere Vor- oder Nachteile als Futtermittel unter Trockenstressbedingungen in Bezug auf den Vormagenstoffwechsel zugesprochen werden. Um den Einfluss auf das Gesamttier abzuschätzen, müssen, vor allem im Hinblick auf die Tierernährung, In-vivo-Fütterungsversuche folgen, wodurch Aussagen zu Futteraufnahme, Verdaulichkeiten und Absorption der Nährstoffe gemacht werden können. Derartige tierexperimentelle Studien konnten im Rahmen dieses Teilprojektes nicht durchgeführt werden, da die Verfügbarkeit der jeweiligen pflanzlichen Varianten unter quantitativen Gesichtspunkten nicht ausreichend war, um Wiederkäuer in entsprechenden Fütterungsexperimenten an diese Futterquellen zu adaptieren. Die vorliegenden Ergebnisse aus den durchgeführten In-vitro-Studien sind jedoch eine essenzielle Grundlage für kontrollierte In-vivo-Studien.

Results:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23082822

https://www.cambridge.org/core/services/aop-cambridge-core/content/view/C87062F52A37D22332BE6B8269898D63/S1751731112002352a.pdf/div-class-title-future-consequences-and-challenges-for-dairy-cow-product

Cooperation Partners:

Prof. Dr. M. Gauly, GAU Göttingen

Dr. S. König, GAU Göttingen

Prof. V. Krömker, Fachhochschule Hannover

Prof. Dr. J. Isselstein, GAU Göttingen

Prof. Dr. G. Flachowsky, FLI Braunschweig

Prof. Dr. F. Isermeyer, von Thünen Institut Braunschweig

Funding: Deutsche Forschungsgemeinschaft, 169.000 EUR

Project Details:
In addition to TSC, our novel PI3K/mTOR inhibitors have the potential to suppress ASD-resistant seizures in difficult-to-treat partial epilepsies. Furthermore, based on previous data with rapalogs in models of aquired epilepsy, they may have antiepileptogenic (AEG) potential. About 40% of all epilepsies develop after an acute acquired brain insult, e.g. after traumatic brain injury (TBI), stroke, encephalitis or febrile/afebrile status epilepticus (SE). Currently, there is no treatment available that can prevent epileptogenesis after such brain insult. Based on promising data from seizure models, the goal of this project is to perform proof-of-concept (POC) experiments to evaluate both, the anti-seizure and AEG potential of novel, ATP-competitive, brain penetrant mTORC1/2 inhibitors. We expect rapid translation of our promising compounds from the lab to the patient.

Results:

http://dx.doi.org/10.1016/j.cbpa.2012.06.011

https://doi.org/10.1017/S002202991400020X

https://www.animalsciencepublications.org/publications/jas/articles/93/4/1608

http://physreports.physiology.org/content/4/11/e12817.long

http://dx.doi.org/10.1016/j.livsci.2016.04.023

Cooperation Partners:

Prof. A. Liesegang, Institut für Tierernährung, Universität Zürich

Project Details:
Bei gesunden adulten Pferden soll unter verschiedenen Testbedingungen, verschiedenen Tageszeiten und Umgebungstemperaturen und unterschiedlichen Stimulationslokalisationen die Wiederholbarkeit und die Ansprechbarkeit thermischer Reaktionsschwellen gegenüber einer Antinozizeption durch ein Opioid beurteilt werden. Weiterhin Soll eine Stimumulationstechnik der thermischen temporalen Summation für das Pferd entwickelt werden. Diese Untersuchungen dienen der Etablierung eines zuverlässigen Testsystems als Grundlage für zukünftige kontrollierte Studien zur Schmerztherapie beim Pferd.

Results:

Ch. Poller, K. Hopster, K. Rohn, S.B.R. Kästner (2013) Evaluation of contact heat thermal threshold testing for standardized assessment of cutaneous nociception in horses - comparison of different locations and environmental conditions. BMC Veterinary Research 2013, 9:4

doi:10.1186/1746-6148-9-4 Published: 8. January 2013

Ch. Poller, K. Hopster, K. Rohn, S.B.R. Kästner (2013) Nociceptive thermal threshold testing in horses - effect of sedation and neuroleptanalgesia at different stimulation sites.

BMC Veterinary Research 2013, 9:135.

DOI: 10.1186/1746-6148-9-135

http://www.biomedcentral.com/1746-6148/9/135.

Cooperation Partners:

Prof. Dr. Polly Taylor, Cambridge

Dr. M. Dixon, Cambridge

Project Details:
Die nicht-invasive Darstellung und Funktionsanalyse des Herzens mittels Magnetresonanztomographie hat in den letzten Jahren eine starke Weiterentwicklung vollzogen. Mit Hilfe der MRT ist es möglich, die Mitralklappen zu visualisieren und pathologische Veränderungen wie z.B. Verdickungen oder einen Klappenprolaps darzustellen. Außerdem können mittels planimetrischer Messungen der regurgitant orifice area (ROA) und Vergleich der Ergebnisse mit den indirekten Messungen der ROA durch Echokardiographie und der dadurch möglichen Berechnung der Regurgitationsfraktion (RF) Rückschlüsse auf das Ausmaß der mitralen Regurgitation und damit auf den Grad der Insuffizienz gezogen werden.
Ziel dieses Projektes ist es den Zusammenhang zwischen dem Grad einer mitralen Regurgitation, welcher mithilfe der Echokardiographie bestimmt wird und der mittels Magnetresonanztomographie bestimmten ROA beim Hund vergleichend zu untersuchen. Darüber hinaus sollen mithilfe der linksventrikulären Volumenbestimmung Aussagen über mögliche sekundär auftretetende dilatative Veränderungen im Rahmen von Mitralklappeninsuffizienzen getroffen werden. Aufgrund der erhobenen Parameter ist es möglich, Aussagen über den Schweregrad und die Prognose einer Erkrankung durch Funktionsverlust der Mitralklappen zu treffen.

Funding: Bundesministerium für Bildung und Forschung SARS: Ökologie und Pathologie einer archetypischen Zoonose, 550.000 EUR

Project Details:
Nachdem es in der laufenden Förderperiode mit dem Pseudotypsystem gelungen ist, die infektionsvermittelnde Wirkung des S-Proteins eines Fledermaus-Coronavirus zu demonstrieren, soll dieses System genutzt werden, um folgende Aspekte der Virus Zellinteraktion zu untersuchen: (1) Charakterisierung des S-vermittelten Tropismus von Fledermausviren. Zu diesem Zweck werden S-Proteine verschiedener Fledermausviren getestet, ob sie die Infektion von Fledermauszellen unterschiedlicher Spezies bzw. unterschiedlicher Gattungen bewirken können. (2) Charakterisierung der Rezeptor-Bindungsstelle des S-Proteins. Durch Sequenzvergleich werden Kandidatenregionen für die Rezeptor-Bindungsstelle bestimmt, die dann durch Austauschmutagenese bzw. Punktmutationen eingegrenzt und bestätigt werden. (3) Identifizierung des Rezeptors für Fledermausviren und Charakterisierung der Rezeptor-Determinante. Durch Verwendung einer in der laufenden Förderperiode hergestellten löslichen Form eines S-Proteins eines Fledermaus-Coronavirus wird analog zur Identfizierung des Rezeptors für das SARS-CoV der Fledermausrezeptor identifiziert. Ähnlich wie unter Punkt 2 beschrieben, wird die vom S-Protein erkannte Region eingegrenzt und näher charakterisiert. (4) Analyse des Potentials des S- Proteins zum Wirtswechsel. Durch Austausch-Mutagensese wird untersucht, wie groß die minimalen Abschnitte des S-Proteins sind, die verändert werden müssen, damit ein Wirtswechsel von der Fledermaus zum Menschen möglich ist.

Cooperation Partners:

Prof. Christian Drosten, Uni Bonn

Prof. Stefan Pöhlmann, Primatenzentrum Göttingen

Prof. Heinz-Jürgen Thiel, Uni Gießen

Prof. Volker Thiel, Kantonsspital St. Gallen

Funding: Bundesministerium für Bildung und Forschung Konsortium: FluResearchNet, 582.000 EUR

Project Details:
In proposal for the second period we want to analyze the cellular side of the virus-host interaction, i.e. the cellular surface structures recognized by influenza viruses in the intial stage of infection. Influenza viruses use sialic acid residues of cell surface components as receptor determinant to attach to the cell surface. The two commercially available plant lectins with specificity for sialic acid (MAA and SNA) are not sufficient to characterize the cellular ligands for the various influenza vi-ruses. Therefore, we plan to generate soluble haemagglutinins from influenza viruses of the H1, H3, H7, and H9 subtype. Using these tools as lectins we will characterize the potential binding sites on both homologous and heterologous cells. In this way we will get information how difficult it is for influenza viruses on the receptor level to transmit infection to a new host and for what reason are the mutations determined in the first funding period required. In this way we will provide a fun-damental contribution to the understanding of the host tropism and the zoonotic potential of influ-enza viruses which is a fundamental aspect of the subject tackled by this consortium.

Cooperation Partners:

Prof. Stephan Ludwig, Uni Münster,

Prof. Stephan Pleschka, Uni Gießen

Dr. Thorsten Wolff, Robert-Koch-Insitut Berlin

Dr. Roland Zell und Dr. Michaela Schmidtke, Uni Jena

Funding: Minitüb GmbH Tiefenbach

Project Details:
Untersuchungen zur Optimierung der Verdünnerkomposition für die Flüssig- und Tiefgefriersamenkonservierung unter besonderer Berücksichtigung der protektiven Eigenschaften von Caseinen und Fraktionen des Eidotters.

Cooperation Partners:

Niedersächsisches Landgestüt Celle