Overview of research projects

Funding: Förderverein Bioökonomieforschung e.V., 12.000 EUR

Project Details:
Ziel des Projektes ist die experimentelle Erprobung und Bewertung alternativer Methoden zur Beurteilung der Spermienproduktion und -qualität des Bullen. Die während der Anfangsphase durchgeführte Voruntersuchungen haben gezeigt, dass die Ausrichtung des Projektes zu Gunsten der testikulären Biopsie gegenüber der Katheterisierung der Urethra verschoben werden sollte. Das endgültige Forschungsziel wurde die Beurteilung der perkutanen Hodenbiopsie als minimalinvasives diagnostisches Mittel in der andrologischen Untersuchung mit dem Hauptziel ihrer Bewertung hinsichtlich der diagnostischen Aussagekraft in Bezug auf die Konsequenzen für die Spermatogenese und damit auf eine prospektive Spermienproduktion.

Results:

Insgesamt wurden an der Klinik für Rinder der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover 6 Bullen untersucht, die alle die Entnahme der Hodenbiopsie gut vertragen haben und wiesen nur eine geringe Belastung während des Eingriffs auf, die mit dem Verbringen in die Seitenlage zusammenhing. Die drei Einstichkanäle konnten mittels Ultraschalluntersuchungen innerhalb von zwei Wochen nach der Biopsie bei allen 6 Bullen als hyperechogene Bereiche detektiert werden, die vermutlich Kalzifizierungen darstellten. Eine leichte bzw. mittelgradige Hämatombildung trat bei drei Bullen auf, die sich jedoch in einem Fall innerhalb von zwei Wochen und in den anderen beiden Fällen innherhalb von 11 Wochen zurückgebildet hat. Die Ejakulatvolumina und die Spermiengesamtzahl zeigten eine steigende Tendenz ab Woche 8 nach der Biopsie. Die Spermaqualität hat sich zeitlich ebenfalls verbessert, aber interindividuelle Unterschiede waren für alle Parameter erkennbar. In den Wochen 1-4 nach der Biopsie lag der Anteil durchflusszytometrisch intakt gemessenen Spermien (AI (%), PI-/PNA-) über den Werten vor der Biopsie, fiel dann in den Wochen 5-8 ab und stieg ab Woche 9 wieder auf ursprüngliche Werte an. Die Auswertung zeigte diesen Wocheneffekt signifikant (P=0,022). Der Inkubationszeiteffekt mit Anwendung des Tyrode-Verdünners zeigte auch einen signifikanten Unterschied (P<0,001) bei dem Anteil intakter Spermien, und lag bei Stunde 0 in fast allen Wochen größer als bei Stunde 3. Die Werte der beschädigten Spermien (PMAI (%), PI+/PNA-, PI+/PNA+, PI-/PNA+) verhielten sich entsprechend umgekehrt. Die histologische Untersuchungen haben gezeigt, dass die Lokalisation der Entnahme von Gewebeproben keine wichtige Rolle bei einer gesunden, nicht veränderten Hodenstruktur spielt, um eine repräsentative Stelle des gesamten Hodens zur Probenentnahme zu gewährleisten.

Die perkutane Hodenbiopsie könnte beim Bullen ein ergänzendes, auch unter Praxisbedingungen durchführbares, diagnotisches Verfahren sein, um Aussagen über zugrundeliegende Störungen einer Subfertilität zu erstellen. Das Risiko, dass bleibende Schäden zurückbleiben, ist bei sorgfältiger Durchführung gering. Die Spermaqualität ist nach 8 Wochen nach der Biopsie wieder hergestellt. Die Biopsie hat zwar nicht die Aussagekraft einer histologischen Aufarbeitung einer en bloc gewonnenen Gewebeprobe, könnte aber ergänzende Hinweise auf Hintergründe von Fertilitätsstörungen liefern. Sie hat dabei den Vorteil, dass das Tier nicht kastriert werden muss und damit für den weiteren Zuchteinsatz zur Verfügung stünde.

Cooperation Partners:

TA Otzen, Henning, PhD: von Projektanfang (März 2016) bis sein Weggang von der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover Projektleiter, danach ab 1. Februar 2018 praktizierender Tierarzt mit Sitz in Diepholz, und ab Mitte Dezember 2018 in Fahrdorf.

Funding: DFG-KO 3552/7-1 , 163 EUR

Project Details:
Streptococcus (S.) suis is one of the most important pathogens in pigs and also an emerging zoonotic agent, causing meningitis and various other pathologies. The pathogenesis of S. suis infections is highly complex and still only poorly understood. Infiltrations with high numbers of neutrophils are typical for S. suis diseases. Neutrophil extracellular traps (NETs) are an important defence mechanism against different pathogens, but its role during S. suis infections and also during meningitis in general, has not been studied so far. Therefore, the goal of the proposed project is to explore the role of NETs in the pathogenesis of S. suis meningitis focussed on the cerebrospinal fluid compartment. Preliminary experiments revealed that S. suis can induce NET-formation in porcine and human blood-derived neutrophils. On the other hand, S. suis also exhibited the ability to evade entrapment by NETs using the DNases SsnA and EndAsuis to degrade NETs. Thus, this project is designed to investigate the role of NETs in the pathogenesis of S. suis meningitis. Human and porcine models of the blood-cerebrospinal fluid barrier as well as in vivo studies using the pig as natural host will be used to elucidate the impact of NET-formation and NET degradation on the host cell-pathogen interaction in the cerebrospinal fluid compartment. The cooperation of both partners, C. Baums (Leipzig) and M. von Köckritz-Blickwede, with their expertise in S. suis pathogenesis and NET-formation, respectively, provides an excellent condition for the realization of this project.

Results:

1. Identification of a novel DNase of Streptococcus suis (EndAsuis) important for neutrophil extracellular trap degradation during exponential growth.

de Buhr N, Stehr M, Neumann A, Naim HY, Valentin-Weigand P, von Köckritz-Blickwede M, Baums CG.

Microbiology. 2015 Apr;161(Pt 4):838-50. doi: 10.1099/mic.0.000040. Epub 2015 Feb 9.

PMID: 25667008

 

2. Streptococcus suis DNase SsnA contributes to degradation of neutrophil extracellular traps (NETs) and evasion of NET-mediated antimicrobial activity.

de Buhr N, Neumann A, Jerjomiceva N, von Köckritz-Blickwede M, Baums CG.

Microbiology. 2014 Feb;160(Pt 2):385-95. doi: 10.1099/mic.0.072199-0. Epub 2013 Nov 12.

PMID: 24222615

 

3.de Buhr N, Reuner F, Neumann A, Stump-Guthier C, Tenenbaum T, Schroten H, Ishikawa H, Müller K, Beineke A, Hennig-Pauka I, Gutsmann T, Valentin-Weigand P, Baums CG, von Köckritz-Blickwede M. Neutrophil extracellular trap formation in the Streptococcus suis-infected cerebrospinal fluid compartment. Cell Microbiol. 2017 Feb;19(2). doi: 10.1111/cmi.12649.

 

Comparing Cathelicidin Susceptibility of the Meningitis Pathogens Streptococcus suis and Escherichia coli in Culture Medium in Contrast to Porcine or Human Cerebrospinal Fluid.

Meurer M, de Buhr N, Unger LM, Bonilla MC, Seele J, Nau R, Baums CG, Gutsmann T, Schwarz S, von Köckritz-Blickwede M.

Front Microbiol. 2020 Jan 14;10:2911. doi: 10.3389/fmicb.2019.02911. eCollection 2019.

 

Analysis of Porcine Pro- and Anti-Inflammatory Cytokine Induction by S. suis In Vivo and In Vitro.

Hohnstein FS, Meurer M, de Buhr N, von Köckritz-Blickwede M, Baums CG, Alber G, Schütze N.

Pathogens. 2020 Jan 3;9(1). pii: E40. doi: 10.3390/pathogens9010040.

 

Survival of Streptococcus suis in porcine blood is limited by the antibody- and complement- dependent oxidative burst response of granulocytes.

Rungelrath V, Öhlmann S, Alber G, Schrödl W, von Köckritz-Blickwede M, de Buhr N, Martens A, Baums CG, Schütze N.

Infect Immun. 2019 Dec 16. pii: IAI.00598-19. doi: 10.1128/IAI.00598-19. [Epub ahead of print]

Project Details:
Inzidenz, Ätiologie und Therapiergebnisse werden untersucht

Funding: Volkswagen Stiftung, 509.700 EUR

Project Details:
Harbor porpoises (Phocoena phocoena), harbor seals (Phoca vitulina) and grey seals (Halichoerus grypus) are native to the North Sea, and in smaller numbers also, in the Baltic Sea. All three species are increasingly at risk. Although they have no natural enemies in their habitat, various factors such as pollution, fishing of the seas, global warming and increasing use of the ecosystem by humans, through shipping or offshore wind turbines, can affect these species. These factors can have serious consequences on the health of these mammals.

In this cooperative project specifically, bone density and bone structure in preparations spanning several decades will be compared, and bones will be examined for trace elements and heavy metals such as mercury, lead and selenium. In addition, changes in the food spectrum will be analyzed and searched for stress markers to see whether environmental conditions have changed over time. Project partners will also check the specimens for pathogens. They will try to detect viruses and categorize the parasites of the three mammalian species. Aim of the project is to work out parameters suitable for assessing the health of our marine mammals over an extended time period.

In addition to TiHo, the Zoological Institute and the Zoological Museum of Hamburg University, the German Marine Museum in Stralsund, the Zoological Institute and Museum at the University of Kiel, Hildesheim University and the National History Museum in Denmark and the Swedish Museum of Natural History are involved in the project.

Results:

Stokholm, I.; Härkonen, T.; Harding, K.; Lehnert, K.; Siebert, U.; Dietz, R.; Teilmann, J.; Galatius, A.; Worsøe Havmøller, L.; Carroll, E.; Hall, A.; Tange Olsen, M.:

Origin and spread of Phocine Distemper Virus (PDV) causing the 1988 and 2002 epidemics in harbour seals.

 

In: Poster, abstract book 31st Annual Conference of the European Cetacean Society, Middelfart, Denmark, 29. April-03. Mai; 2017, S. 229

http://europeancetaceansociety.eu/sites/default/files/AbstractBook_0.pdf

Cooperation Partners:

Zoologische Institut Universität Hamburg

Zoologische Museum der Universität Hamburg

Deutsches Meeresmuseum in Stralsund

Zoologisches Institut und Museum der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Universität Hildesheim

Natural History Museum in Dänemark

Swedish Museum of Natural History

Funding: LKN Tönning, 35.343 EUR

Project Details:
Research on marine mammals was started in Büsum after the first seal mortality in 1988/89. The aim of the scientists is to study the ecology and physiology of marine mammals and to assess the impact of humans on the animals, their health and their population. The studies focus on the entire German waters of the North and Baltic Seas. The scientific focus is on studies of health (e.g., infectious diseases and zoonoses), behavior, habitat use (e.g., telemetry and acoustic monitoring), population trends (e.g., flight counts), and the effects of anthropogenic interventions on marine mammals. Research projects and monitoring programs include studies of dead and live marine mammals and direct contact with the stranding network and seal hunters. Based on the autopsy of found animals, the quality of the reporting forms submitted by the seal hunters can be verified and further developed.

Within the framework of this project, the previously unrecorded report forms of the seal hunters will be digitized and transferred to a database in order to link them with the data recorded as standard in the dead-find monitoring. This will allow for a more comprehensive and objective assessment of the situation of the native marine mammal population. For this purpose, more complex scientific evaluations can be carried out than before and the resulting results can be used directly by competent authorities for the further development of existing management plans.

Results:

In the annual reports submitted to the client, the data on the number and type of missions are summarized and interpreted. Thus, not only can the effort expended be quantified, but also the extent to which an unusually high number of animals were found can be examined. This allows conclusions to be drawn about the status of the populations of the three native marine mammals, and the addition of additional data allows a more informed interpretation of trends in mortality rates.

Funding: EU-Projekt Zoonoses Anticipation and Preparedness Initiative (ZAPI project; IMI Grant Agreement, 1.002.200 EUR

Project Details:
Infektionserreger mit zoonotischem Potential stellen eine herausragende Bedrohung für die öffentliche Gesundheit dar und erfordern Forschung im Rahmen des so genannten One Health-Konzeptes, in dem neben humanmedizinischen Fragestellungen auch die ursprüngliche Tierspezies als Quelle neuaufkommender Infektionserkrankungen miteinbezogen werden muss. Die schnelle Entwicklung von Vakzinen, insbesondere gegen virale Erkrankungen, erfordert ein eingehendes Verständnis der grundlegenden Pathogenese der jeweiligen Erkrankung, sodass eine Zusammenarbeit von Forschern verschiedenster Disziplinen aus Human- und Veterinärmedizin notwendig ist. Im Rahmen des Projektes Zoonoses Anticipation and Preparedness Initiative (ZAPI) erfolgt eine solche enge Kooperation mit zahlreichen Wissenschaftlern, die das langfristige Ziel verfolgt, eine universelle Plattform für die verzögerungsfreie, antigenetische Charakterisierung von Pathogenen und die Entwicklung von Impfstoffen gegen neuartige Infektionserreger zu etablieren. Drei virale Infektionserreger werden als prototypische Modellpathogene genutzt, um dieses Ziel zu erreichen. Die Forschung konzentriert sich hierbei auf das Rift Valley fever virus (RVFV), das Schmallenberg virus (SBV) sowie das Middle-East Respiratory Syndrome Coronavirus (MERS-CoV). Im Rahmen des Projektes konnten im Institut für Pathologie zunächst erfolgreich immunhistologische Methoden zur Charakterisierung von Immunzellen beim Dromedar, einer wichtigen Spezies in der Epidemiologie von MERS-CoV, etabliert werden. Darüber hinaus werden derzeit Studien zur Virusantigenverteilung, Virusrezeptorverteilung sowie zum Zelltropismus des MERS-CoV im oberen Respirationstrakt von vakzinierten und nicht-vakzinierten Dromedaren durchgeführt. Morphologische, immunhistologische und ultrastrukturelle Untersuchungen an Dromedargewebe sowie mit MERS-CoV infizierten Kleintiermodellen ergänzen die gegenwärtigen Untersuchungen. Untersuchungen zur Immunpathogenese von RVFV in infizierten gentechnisch veränderten Mäusen werden gegenwärtig initiiert.

Cooperation Partners:

Merial, Erasmus Medical Centre, Utrecht University, Central Veterinary Institute, Friedrich-Loeffler Institute, University of Bonn, Viroclinics Biosciences B.V., Centro National de Biotecnologia, Pasteur Institute, Aix-Marseille University, Artemis B.V., Centre de Recerca en Sanitat Animal, International Alliance for Biological Standardization, Leiden University Medical Centre, Boehringer Ingelheim Veterinary Research Center GmbH & Co. KG, Dyadic Nederland BV, MedImmune-Astra Zeneca, Harbour Antibodies B.V., FINOVATIS.

Funding: VolkswagenStiftung, 125.000 EUR

Project Details:
Neuronal transplantation of appropriate cells into brain regions involved in the modulation of epileptic seizure activity is an experimental therapeutic approach for difficult-to-treat types of epilepsies. We investigate if biodegradable spider silk is able to anchor grafted cells, thereby avoided unwanted migration to areas outside the target regions within the brain. Goal of this experimental epilepsy research project is the longterm fixation and subsequent integration of grafted cells into the neuronal network of the host brain.

Results:

We successfully established a method for fragmentation of spider silk. First in vivo experiments indicate anchoring of grafted cells within the rat brain. Publication is in preparation.

Cooperation Partners:

Mitantragstellerin: Prof. Dr. Christine Radtke (MHH)

Project Details:
Das Ziel des Projekts ist, grundlegende Erkenntnisse über die Morphologie und Histologie der männlichen und weiblichen Gonaden des Schweinswals der Nord- und Ostsee zu erlangen, um damit Aussagen über die Spermatogenese und Ovogenese, den Zeitpunkt der Geschlechtsreife, die reproduktionsbiologische Saisonalität und eventuelle Veränderungen der Populationsdynamik über zwei Dekaden (1994-2014) treffen zu können.

Results:

Zweite Veröffentlichung aus diesem Projekt:

https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0186951

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0093691X18310847?via%3Dihub; https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0199633

Funding: BMBF und Bundesländer, 4.600.000 EUR

Project Details:
Durch FERTHIK soll die Lehre im Bereich der praktischen Fertigkeiten der Studierenden bei der Behandlung von Haus- und Nutztieren unter Berücksichtigung des Tierschutzes und ethischer Fragestellungen verbessert (Skills und Attitudes) und somit der Praxisbezug des Studiums erhöht werden.
Um Übungen am lebenden Tier nicht ausbauen zu müssen, wird ein so genanntes "Skills Lab" aufgebaut, wo Studierende unter Anleitung an Modellen, sogenannten "Dummies", Untersuchungen üben und praktische Fertigkeit (z. B. Intravenöse Injektionen, Nahttechniken, Katheterisieren) erlangen können." (FERTHIK I). In der zweiten Förderphase ("Vermittlung von tiermedizinischen, klinischen Fertigkeiten und Implementierung von Ethik in der Tiermedizin" - FERTHIK II) werden Inhalte auf spezielle praktische Fertigkeiten unter der Vermittlung von ethischen Aspekten erweitert und das Angebot an begleitendem Videomaterial erhöht. Summerschools bilden die Plattform für den Austausch auf nationaler und internationaler Ebene in den Bereichen klinischer Fertigkeiten und Ethik in der Tiermedizin. Weiterführende Prüfungsformate, wie eOSCEs werden im CSL etabliert. Um die Nachhaltigkeit der Maßnahmen zu gewährleisten, wird das "peer assisted teaching" ausgeweitet.

Results:

KUNZMANN P, SCHAPER E, TIPOLD A: FERTHIK - Vermittlung von tiermedizinischen, klinischen Fertigkeiten unter besonderer Berücksichtigung ethischer Aspekte. Schlussbericht: Projekt FERTHIK. Hannover, 2017, Online verfügbar unter

https://doi.org/10.2314/GBV:895003112

Funding: DFG KO 355214-1, 164.872 EUR

Project Details:
Der Transkriptionsfaktor HIF-1alpha ist ein Hauptregulator der Homöostase und zellulären Anpassung an Sauerstoffstress. Es gibt zunehmend Hinweise dafür, dass HIF-1alpha durch bakterielle Pathogene aktiviert werden kann und die bakterizide Aktivität von Phagozyten beeinflusst. HIF-1alpha-Agonisten, die in der Lage sind, antibakterielle Mechanismen der Wirtsimmunabwehr zu verstärken, könnten neben Antibiotika zur unterstützenden Immuntherapie insbesondere gegen Antibiotika-resistente Keime wie methicillin-resistente Staphylococcus aureus (MRSA) Anwendung finden. Allerdings sind die detaillierten Mechanismen, wie HIF-1alpha die Immunzellen beeinflusst, immer noch unzureichend geklärt. Eigene Vorarbeiten zeigen, dass HIF-1alpha-boosting die Bildung von extrazellulären DNA-Netzen induziert. Diese sogenannten phagocyte extracellular traps (PETs) wurden kürzlich als neuer wichtiger Immunabwehrmechanismus gegen Infektionen bekannt. Das Ziel dieser Studie ist es (i) Zellen zu identifizieren, die PETs in Abhängigkeit von HIF-1alpha
während der Infektion oder unter hypoxischen Bedingungen ausschleusen, (ii) die Mechanismen der HIF-1alpha-abhängigen PET-Bildung zu charakterisieren und (iii) die Rolle der IF-1alpha-abhängigen PET-Bildung in vivo gegen MRSA-Infektionen zu untersuchen. Diese neuen wissenschaftlichen Erkenntnisse
sollen wichtige Grundlagen für eine HIF-1alpha-abhängige Immunantwort als neuen therapeutischen Ansatz liefern.

Results:

Formation of Neutrophil Extracellular Traps under Low Oxygen Level.

Branitzki-Heinemann K, Möllerherm H, Völlger L, Husein DM, de Buhr N, Blodkamp S, Reuner F, Brogden G, Naim HY, von Köckritz-Blickwede M.

Front Immunol. 2016 Nov 25;7:518.

 

Iron-chelating agent desferrioxamine stimulates formation of neutrophil extracellular traps (NETs) in human blood-derived neutrophils.

Völlger L, Akong-Moore K, Cox L, Goldmann O, Wang Y, Schäfer ST, Naim HY, Nizet V, von Köckritz-Blickwede M.

Biosci Rep. 2016 May 20;36(3). pii: e00333. doi: 10.1042/BSR20160031.

 

Differentiation and Functionality of Bone Marrow-Derived Mast Cells Depend on Varying Physiologic Oxygen Conditions.

Möllerherm H, Meier K, Schmies K, Fuhrmann H, Naim HY, von Köckritz-Blickwede M, Branitzki-Heinemann K.

Front Immunol. 2017 Nov 30;8:1665. doi: 10.3389/fimmu.2017.01665. eCollection 2017.

 

Hypoxia Modulates the Response of Mast Cells to Staphylococcus aureus Infection.

Möllerherm H, Branitzki-Heinemann K, Brogden G, Elamin AA, Oehlmann W, Fuhrmann H, Singh M, Naim HY, von Köckritz-Blickwede M.

Front Immunol. 2017 May 11;8:541. doi: 10.3389/fimmu.2017.00541. eCollection 2017.

 

Influence of Oxygen on Function and Cholesterol Composition of Murine Bone Marrow-Derived Neutrophils.

Branitzki-Heinemann K, Brogden G, von Köckritz-Blickwede M.

Methods Mol Biol. 2020;2087:223-233. doi: 10.1007/978-1-0716-0154-9_17.

PMID: 31728995

Cooperation Partners:

Prof. Victor Nizet (M.D.), Department of Pediatric Pharmacology, University of California, San Diego School of Medicine, La Jolla, California

Prof. Joachim Fandrey, Department of Physiology, University of Duisburg-Essen, Germany