Overview of research projects

Project Details:
Fruchtbarkeitsstörungen gehören zu den häufigsten Problemen in der modernen Nutztierhaltung und verursachen weltweit hohe wirtschaftliche Verluste. Oft handelt es sich um ein multifaktorielles Geschehen, bei dem mehrere Ursachen gleichzeitig vorliegen. Im Zentrum dieses Forschungsvorhabens stehen jene Fruchtbarkeitsstörungen, bei denen ein Zusammenhang mit östrogen-aktiven Inhaltsstoffen in Futtermitteln vermutet wird oder nachgewiesen ist. Es wird der Frage nachgegangen, ob nicht eventuell Phytoöstrogene für das Entstehen und die Entwicklung des Hyperöstrogenismus beim Schwein von Bedeutung sein können. Soja bzw. Sojanebenprodukte als wichtigste Proteinlieferanten in der Schweinefütterung und gleichzeitig eine der diätetischen Hauptquellen für Phytoöstrogene stehen im Mittelpunkt der Untersuchungen. Zu diesem Zweck wurde trächtigen Zuchtsauen im peripartalen Zeitraum experimentell phytoöstrogen-angereichertes Futter verabreicht, um so eventuell bei neugeborenen Ferkeln die besondere Form des Hyperöstrogenismus auszulösen. Entsprechende Futterproben, aber auch das Kolostrum dieser Sauen gingen in analytische Untersuchungen ein. Ein schnelles in vitro-Screeningsystem aus dem Bereich der funktionellen Analytik diente dabei zur Erfassung von Östrogenen bzw. österogen-aktiven Stoffen in den Proben. Diesem Reportergen-Assay wird im Anschluss zur direkten Stoffbestimmung ein chemisch analytisches Verfahren in Form einer HPLC angefügt.

Cooperation Partners:

Futtermittelindustrie

Project Details:
Die Untersuchungen zielen auf diätetische Maßnahmen, mit denen die Samonellenprävalenz in Mastschweinebeständen reduziert werden könnte. Feldstudien lassen einen prophylaktisch günstigen Einfluss erkennen, wenn überdurchschnittlich grobe Futtermittel im Einsatz sind. Unter standardisierten Bedingungen werden Absetzferkel mit Salmonella Derby infiziert, und zwar bei Einsatz eines Mischfutters, das sich nur im Vermahlungsgrad des verwendeten Getreides unterscheidet. Nach der experimentellen Infektion werden Haftung, Vermehrungsgrad und faekale Ausscheidung des Infektionsstammes untersucht. Des Weiteren sind die Untersuchungen auf die Passage oral applizierter Keime ausgerichtet, wobei Prozesse der Magenbarriere (Chymusacidierung) und der Translokation (Befall von Lymphknoten etc.) besondere Berücksichtigung finden. Dabei kommen im Wesentlichen kulturelle Nachweisverfahren zur Anwendung.

Project Details:
In der vorliegenden Arbeit sollten die Auswirkungen des Probiotikums EF (Enterococcus faecium; Stamm DSM 7134) auf die Darmflora von Broilern (Keimzahlen von Enterokokken und E. coli sowie LPS-Gehalte im Chymus), auf Parameter des mikrobiellen Stoffwechsels (Laktat, FFS, NH3) sowie auf wirtschaftlich relevante Leistungsdaten (Zunahmen, Futteraufwand, Verlustrate) geprüft werden. Dazu wurden zunächst drei Mastdurchgänge (D1-D3) unter Institutsbedingungen durchgeführt, in denen jeweils vier Gruppen mit je ~ 25 Tieren unterschiedliche Dosierungen (0/106/107/108 KbE/g) des Probiotikums über das Futter (abgesehen von dem EF-Zusatz identisches Mischfutter aus gängigen Komponenten mit üblichen Energie- und Nährstoffgehalten) erhielten. Darüber hinaus kam in einigen Gruppen als Antikokzidium das Ionophor Monensin-Natrium zum Einsatz, um die möglichen Effekte des Probiotikums auch unter dem Einfluss dieser Substanz zu testen. Im Unterschied zum Einsatz von Probiotika bei anderen Spezies erfolgt in der Geflügelmast allgemein parallel ein Zusatz eines Antikokzidiums. Verschiedene kokzidiostatisch wirksame Produkte (insbesondere aus der Gruppe der Ionophore) haben nämlich auch eine antibiotische Wirkung, so dass sich nicht zuletzt die Frage der Kompatibilität stellt. Möglicherweise hemmt das Antikokzidium das parallel verwendete Probiotikum.

Project Details:
Nachweislich beeinflussen unterschiedliche Konzentrationen von Elektrolyten (Na, K, Cl) die Protein- und Aminosäurenverdaulichkeit von Schweinen. Bei niedriger Proteinzufuhr hat eine mäßige K-Aufnahme günstige Effekte auf den Proteinansatz, wobei u.a. eine niedrigere Konzentration an Nicht-Protein-Stickstoff im Fleisch erreicht wird. Vor diesem Hintergrund soll in entsprechenden Mastversuchen mit Schweinen bei zweifaktoriellem Versuchsdesign (1. Faktor: Proteinzufuhr mit 120 bzw. 180 g/kg Futter; 2. Faktor: K-Zufuhr mit 2,5 / 10 / 15 und 18 g/kg Futter) die Leistung der Tiere, der Proteinansatz und insbesondere die Fleischqualität überprüft werden. Im Fleisch interessieren dabei vornehmlich der Proteingehalt, die Konzentrationen freier Aminosäuren sowie an Harnstoff und Ammoniak. Wasserbindung und Fleischreifung sind dabei insbesondere in Abhängigkeit der Proteinqualität der Muskulatur zu prüfen. Neben experimentellen bilanztechnischen Untersuchungen sollen des Weiteren Untersuchungen im Feld vorgenommen werden.
Darüber hinaus sollen in experimentellen, bilanztechnischen Studien Feldstudien ergänzt werden.

Project Details:
Fruchtbarkeitsstörungen gehören zu den häufigsten Problemen in der modernen Nutztierhaltung und verursachen weltweit hohe wirtschaftliche Verluste. Oft handelt es sich um ein multifaktorielles Geschehen, bei dem mehrere Ursachen gleichzeitig vorliegen. Im Zentrum dieses Forschungsvorhabens stehen jene Fruchtbarkeitsstörungen, bei denen ein Zusammenhang mit östrogen-aktiven Inhaltsstoffen in Futtermitteln vermutet wird oder nachgewiesen ist. Es wird der Frage nachgegangen, ob nicht eventuell Phytoöstrogene für das Entstehen und die Entwicklung des Hyperöstrogenismus beim Schwein von Bedeutung sein können. Soja bzw. Sojanebenprodukte als wichtigste Proteinlieferanten in der Schweinefütterung und gleichzeitig eine der diätetischen Hauptquellen für Phytoöstrogene stehen im Mittelpunkt der Untersuchungen. Zu diesem Zweck wurde trächtigen Zuchtsauen im peripartalen Zeitraum experimentell phytoöstrogen-angereichertes Futter verabreicht, um so eventuell bei neugeborenen Ferkeln die besondere Form des Hyperöstrogenismus auszulösen. Entsprechende Futterproben, aber auch das Kolostrum dieser Sauen gingen in analytische Untersuchungen ein. Ein schnelles in vitro-Screeningsystem aus dem Bereich der funktionellen Analytik diente dabei zur Erfassung von Östrogenen bzw. österogen-aktiven Stoffen in den Proben. Diesem Reportergen-Assay wird im Anschluss zur direkten Stoffbestimmung ein chemisch analytisches Verfahren in Form einer HPLC angefügt.

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Futtermittelindustrie

Funding: Bundesamt für Strahlenschutz

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Radon und Radonfolgeprodukte stellen das mit Abstand größte umweltbedingte Lungenkrebsrisiko dar. Hierfür liegt mittlerweile eine Vielzahl wissenschaftlicher Belege aus Studien bei Bergarbeitern und aus Untersuchungen in der Allgemeinbevölkerung in Deutschland, Österreich, Italien, Spanien, Tschechien, Schweden, Finnland, Großbritannien, Frankreich, aus den U.S.A. und Kanada sowie China vor. Aktuelle Forschungsresultate aus zwei großen gemeinsamen Untersuchungen in Europa und den U.S.A. legen nahe, dass ein linearer Zusammenhang ohne Schwellenwert zwischen der kumulativen Exposition mit Radon und dem Lungenkrebsrisiko besteht.
Die Konsequenzen einer Exposition mit Radon für eine gesamte Bevölkerung können durch das so genannte populationsattributable Risiko beschrieben werden. Diese Größe ist der Anteil der auf die Exposition zurückführbaren Erkrankungen an allen Erkrankungen in der betrachteten Bevölkerung bzw. als der Anteil aller Krankheitsfälle, der durch die Elimination der Exposition vermieden werden kann. Im vorliegenden Untersuchungsvorhaben wurde diese Größe für die Bundesrepublik Deutschland insgesamt sowie bei hinreichender Datenqualität für die Bundesländer getrennt ermittelt. Diese Berechnungen lehnen sich an das generelle WHO-Konzept der Ermittlung des "Global Burden of Disease" an.

Im Ergebnis beträgt danach die mittlere Radonkonzentration 49 Bq/m³, und ca. 5% aller Lungenkrebserkrankungen in Deutschland sind der Radonbelastung in Wohnungen zuzuschreiben. Da pro Jahr in Deutschland ca. 37 700 Personen am Lungenkrebs versterben, macht dies somit eine Zahl von 1 896 Fällen aus, die auf Radon zurückzuführen sind. Diese Berechnung wurde noch weiter differenziert. Berücksichtigt man Angaben zum Rauchverhalten bei Männern und Frauen, dann sind dem Radon ca. 1 436 Männer und 478 Frauen mit Lungenkrebs zuzuordnen. Ferner wurde untersucht, wie sich das PAR in den unterschiedlichen Bundesländern darstellt. Dabei liegen beim PAR Thüringen (8.75%) und Sachsen (8.29%), Rheinland Pfalz (6.43%) und Bayern (6.24%) an der Spitze, während Bremen, Hamburg und Berlin am Ende liegen. Anders sehen die absoluten Zahlen aus. Bei diesen sind NRW (447 Fälle) und Bayern (265 Fälle) am Stärksten betroffen.

Abschließend wurde die Frage untersucht, wie viele der Erkrankungsfälle durch Radon in Wohnungen durch geeignete Präventivmaßnahmen vermeidbar sind. Die Außenluftkonzentration von Radon beträgt in Deutschland nach Angaben des BfS durchschnittlich 9 Bq/m³. Das realistischste Szenario führt zu dem Ergebnis, dass pro Jahr 302 Erkrankungsfälle vermieden werden können, wenn ein Höchstwert von 100 Bq/m³ nicht überschritten würde. Bei einem Höchstwert von 200 Bq/m³ sind 143 und bei einem Höchstwert von 400 Bq/m³ 68 radonbedingte Erkrankungsfälle in Deutschland vermeidbar.

Auch wenn die durch Vorsorgemaßnahmen vermeidbare Zahl von Lungenkrebserkrankungen kleiner ist als früher angenommen, so ist dieses Risiko dennoch nach dem Rauchen und neben dem Passivrauchen das wichtigste Lungenkrebsrisiko für die deutsche Bevölkerung. Das größte Präventionspotential liegt bekanntermaßen im Verzicht auf den Tabakkonsum. Ferner ist zu beachten, dass Radon bei Rauchern in Deutschland 1 737 Erkrankungsfälle verursacht, bei Nichtrauchern hingegen nur 159 Erkrankungsfälle. Daher lässt sich das radonbedingte Risiko auch durch Aufgeben des Rauchens deutlich verringern. Zusammengefasst ergibt sich somit ein wichtiges Präventionspotential für den Lungenkrebs sowohl durch vermeiden der aktiven und passiven Tabakrauchexposition als auch durch Maßnahmen zur Reduktion der Radonbelastungen in Wohnungen.

Cooperation Partners:

Ludwig-Maximilians-Universität München

Funding: BMBF über die Bioprofile Region (Projekt PTJ-BIO/0313037)

Project Details:
Die Impfung von Nutztieren gewinnt an Bedeutung, da dadurch i) der Einsatz von Antibiotika verringert und ii) die Ausscheidung von Erregern reduziert werden kann. Dabei ist es bedeutsam, dass die Impfstoffe so konzipiert sind, dass eine Unterscheidung von geimpften und geimpften und gleichzeitig infizierten Tieren möglich ist. Im Rahmen des Projekts sollen derartige Impfstoffe gegen die Actinobacillus pleuropneumoniae und die Salmonella Typhimurium Infektion des Schweins entwickelt werden. Zusätzlich soll ein Nachweissystem entwickelt werden, das die Unterscheidung von Mycoplasma hyopneumoniae geimpften und geimpften und gleichzeitig infizierten Schweinen ermöglicht.

Project Details:
Im Rahmen der Wildtiererfassung (WTE) und des Wildtierinformationssystems der Länder Deutschlands (WILD) wird seit 1991 (WTE) bzw. 2002 (WILD) der Frühjahres und Herbstbesatz des Feldhasen kontinuierlich erfass. Dies geschieht zum einen über die Wildtiererfassungsbögen, auf denen die Pächter der Jagdbezirke einen Schätzung zum Besatz abgeben. Zum anderen werden in zahlreichen Referenzgebieten Scheinwerferzählungen nach standartisierten Methoden zur Erfassung der Feldhasenbesätze im Frühjahr und Herbst durchgeführt. In den Jahren 2003-2006 wurde die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Scheinwerfertaxation mittels Wärmebildkamera überprüft. Des Weiteren wurden mit Hilfe der Wärembildtechnik die Populationseinschätzungen der Revierpächter flächendeckend verifiziert.

Project Details:
Die Fußbodengestaltung (z.B. Beton, Asphalt, Gummi, Spalten, planbefestigt etc.) in Ställen hat erheblichen Einfluss auf das Netto-Hornwachstum, Klauenform, Hornqualität und damit auf Belastungsmerkmale und Gesundheit der Klauen sowie das Gangverhalten der Kühe. In dem fortlaufenden Projekt werden Kühe auf unterschiedlichen Fußböden für jeweils ein Jahr gehalten und vergleichend untersucht. Die Untersuchungsmethoden schließen u.a. Kraftmess- und Druckverteilungsplatten ein.

Cooperation Partners:

Landwirtschaftskammer Westfalen Lippe, Münster (Dr. P. Heimberg)

Funding: Europäische Kommission

Project Details:
Ziel des BoneTox-Projektes ist die Gewinnung von neuen toxikologischen und epidemiologischen Daten zur Wirkung von Dioxinen und anderen endokrin wirksamen Chemikalien (endocrine disrupting chemicals EDCs), die über die Nahrung aufgenommen werden, auf die Knochentoxizität.

In dem Projekt werden endokrine Wirkmechanismen bei normaler und gestörter Knochenhomöostase und deren Einfluss auf funktionelle Störungen wie Osteoporose untersucht. Bei chemisch induzierter Knochentoxizität kommt es zu Interaktionen von EDCs mit Komponenten der Kernrezeptor-Familie und anderen zellregulatorischen Systemen. Dabei stehen insbesondere die Interaktionen ("cross-talks") zwischen dem Aryl hydrocarbon (Ah)-Rezeptor und den Retinoid- sowie Steroid- (Östrogen-) Rezeptoren im Vordergrund. Es werden Zusammenhänge zwischen dem gestörten Retinoidmetabolismus auf die Knochentoxizität, sowie Fehlbildungen an Knochen, Zähnen und Herz in frühen Entwicklungsstadien untersucht.

Neben experimentellen Studien zu embryonalen Fehlbildungen und Organogenese an verschiedenen wildtyp- und knock-out Ratten- und Mauslinien dienen des Weiteren klinischen Studien sowie zahlreiche in vitro Modelle zur Untersuchung der Wirkung von Dioxinen auf die Knochentoxizität.

Auf Basis dieser Erkenntnisse werden neue Testmethoden entwickelt, sowie Biomarker identifiziert und charakterisiert, die zu einer verbesserten Risikoabschätzung von Dioxin-Expositionen beitragen können. Des Weiteren sollen die gewonnenen Daten helfen den Zusammenhang zwischen Dioxin-Exposition und einer steigenden Inzidenz von Osteoporose in westlichen Industrieländern zu klären.

Cooperation Partners:

Karolinska Institute, Stockholm; National Public Health Institute, Kuopio; Institute for Pharmaceutical Research, Mailand; Centre National de la Recherche Scientifique, Illkirch; University of Oulo; Sahlgrenska University Hospital, Göteborg.