Overview of research projects

Project Details:
Forces during extraction in obstretics in cattle - an in vivo study

Funding: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), 443.000 EUR

Project Details:
Campylobacter (C.) spp. kolonisieren den Darm verschiedenster Spezies einschließlich des Menschen. Sowohl bei der Pute als auch beim Schwein erfolgt die Besiedlung ohne die Entwicklung klinischer Symptome. Verschiedene Faktoren, wie z.B. spezies- und genotypische Unterschiede der jeweiligen Wirte, die Zusammensetzung des Futters und der Mikrobiota sowie die Ausprägung der Immunantwort können die Besiedlung beeinflussen. Während beim Huhn der Einfluss des Genotyps und der Fütterung bereits genauer untersucht wurde, fehlen Erkenntnisse über den Einfluss der im Darm vorliegenden Bedingungen bei der Kolonisation von Schweinen und Puten, obwohl beide Spezies wichtige Reservoire für Campylobacter spp. darstellen. Untersuchungen zeigten bereits, dass C. coli und C. jejuni in ihrer Wirtsspezifität sowie der Kolonisationslokalisation als auch in ihrer Virulenz variieren. Mit der vorliegenden Studie soll das Kolonisationsmuster von C. coli und C. jejuni bei Pute und Schwein miteinander verglichen werden. Beide Tierarten werden mit jeweils einer Campylobacter spp. sowie mit beiden Spezies gleichzeitig infiziert und neben der Kolonisation die Entwicklung von Läsionen sowie die Darmintegrität und Veränderungen in der Zusammensetzung der Darmflora untersucht. Die Ergebnisse liefern wichtige Informationen für die Entwicklung neuer Interventionsstrategien, um letztendlich das Risiko eine Übertragung von Campylobacter spp. auf den Menschen entlang der Lebensmittelkette zu reduzieren.

Cooperation Partners:

Prof. Dr. rer. nat. Michael Lalk und Dr. Karen Methling, Institut für Biochemie, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät der Universität Greifswald

Dr. Adrian Smith, Department of Zoology, University of Oxford

Funding: Drittmittelprojekt, gefördert durch gefördert im Rahmen der Europäischen Innovationspartnerschaft "Produktivität und Nachhaltigkeit in der Landwirtschaft" (EIP-Agri), 48.415 EUR

Project Details:
Die Notwendigkeit zur wirtschaftlichen Optimierung der Ferkelproduktion hat in den letzten Jahren zu einer enormen Steigerung der Fruchtbarkeitsleistung in den Sauenbeständen geführt. Exemplarisch hierfür kann die deutliche Zunahme der Anzahl lebend geborener Ferkel pro Sau herangezogen werden, welche aber negativ mit dem Geburtsgewicht der Ferkel korreliert. Bei kritischer Gesamtbetrachtung wird deutlich, dass sich dies zum Nachteil auf die Tiergesundheit sowie des Tierwohls auswirken kann. Aufgrund dieser Aspekte steht im Fokus des Forschungsprojektes Select4Milk die Entwicklung eines Selektionsindexes für die Parameter Milchleistung und Langlebigkeit, der es später jedem Betrieb spezifisch ermöglichen soll, mit einfachsten Mitteln die richtigen Entscheidungen im Hinblick auf den Erhalt und die Optimierung der Leistungsfähigkeit seines Bestandes zu treffen. Am Ende des Projektes soll der Landwirtin/dem Landwirt ein neues und einfach im Stall einzusetzendes Handwerkszeug, wie z. B. der Einsatz von Thermografie und einem neuen Managementtool (Selektionsindex), dabei helfen, die Tiergesundheit und die Aufzuchtleistung durch eine frühzeitige Erkennung von kranken und minderleistenden Tieren sowie eine gezielte Selektion zu fördern. Insgesamt kann durch diese Maßnahmen und der daraus folgenden gezielteren Prozessoptimierung die Bestandsgesundheit und somit auch die Wirtschaftlichkeit des Betriebes verbessert werden.

Results:

Rosengart, S., Chuppava, B., Trost, L.-S., Henne, H., Tetens, J., Traulsen, I., Deermann, A., Wendt, M., & Visscher, C. (2022). Characteristics of thermal images of the mammary gland and of performance in sows differing in health status and parity. Frontiers in veterinary science, 9.

https://doi.org/10.3389/fvets.2022.920302

Rosengart, S., Chuppava, B., Schubert, D. C., Trost, L.-S., Henne, H., Tetens, J., Traulsen, I., Deermann, A., Visscher, C., & Wendt, M. (2021). Infrared thermography of the mammary gland in sows with regard to health and performance. Agriculture, 11(10). https://doi.org/10.3390/agriculture11101013

Trost, L. S., Zeidler, S., Ammer, S., Rosengart, S., Wendt, M., Visscher, C., Tetens, J., & Traulsen, I. (2022). Development of a new grading system to assess the foster performance of lactating sows. Animal: an international journal of animal bioscience, 16(11). https://doi.org/10.1016/j.animal.2022.100655

https://elib.tiho-hannover.de/receive/tiho_mods_00008033?q=rosengart

Cooperation Partners:

Ferkelerzeuger Florian Deters, Handrup, Ferkelerzeuger Boitzer Ferkel GbR, EVH-Select GmbH, BHZP GmbH, SGD LWK Niedersachsen, Uni Göttingen DNTW

Funding: DFG, 124.000 EUR

Project Details:
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung und Charakterisierung bioresorbierbarer FeMnAg-Werkstoffe und deren Qualifizierung für die additive Fertigung am Beispiel des selektiven Laserschmelzens (SLM). Der kooperative Ansatz berücksichtigt insbesondere die Entwicklung, Herstellung und Charakterisierung von mittels SLM additiv gefertigter Strukturen aus konventionell nicht mischbaren Legierungen mit teilweise stark unterschiedlichen Schmelzpunkten wie FeAg-Legierungen. Im Hinblick auf den Einsatz als resorbierbare Implantate in der Bio-medizintechnik sind neben der gesicherten Herstellbarkeit vor allem die Biokompatibilität und eine gegenüber konventionellen Eisenlegierungen signifikante Steigerung der Degradationsraten von besonderer Bedeutung. Neben den mikrostrukturellen Eigenschaften soll die Verteilung, einschließlich Größe, Struk-tur und Form, der Legierungspartner zur Steuerung der Degradationsraten angepasst werden, wozu eine Prozess-Struktur-Korrelation bis auf die nanoskopische Ebene Methoden erfolgen soll. Da die bei der Degradation des Implantates im Gewebe freigesetzten Partikel phagozytiert werden sollen, müssen diese aus einer noch zu entwickelnden modifizierten, bioverträglichen, nicht korrosionsbeständigen Edelmetalllegierung bestehen, deren Wechselwirkung mit den Legierungselementen des FeMn-Stahls (insbesondere Mangan) zu untersuchen ist. Die Untersuchungen sollen zunächst mit dem Fokus auf Silber als Edelmetallzusatz begonnen werden.

Cooperation Partners:

Prof. Dr. M. Schaper, Prof. Dr. G. Grundmeier (Universität Paderborn)

Funding: DFG, 261.200 EUR

Project Details:
Die Oberflächeneigenschaften von additiv gefertigten, biomedizintechnischen Bauteilen mit unterschiedlichen Beschichtungen sollen untersucht werden. Es werden Prüfmuster mittels Laserstrahlschmelzen (SLM) aus Titanlegierungen hergestellt. Um die Biokompatibilität zu erhöhen, werden diese mit einem multilagigen bzw. gradierten Schichtsystem aus Ti(Zr,Hf)CN beschichtet. Die Auswahl des Schichtsystems erfolgt in Hinblick auf die Herstellung von individuell angepassten Implantaten mittels SLM und die Funktionalisierung mittels PVD-Beschichtung. Nach Abscheidung der verschiedenen Beschichtungen wird deren Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit, Biokompatibilität und Ermüdungsfestigkeit charakterisiert.

Cooperation Partners:

Prof. Dr. M. Schaper (Universität Paderborn)

Prof. Dr. W. Tillmann (Technische Universität Dortmund)

Funding: Deutsche Forschungsgemeinschaft, 325.373 EUR

Project Details:
Angesichts der Pharmakoresistenz von häufigen Hirnerkrankungen wie Epilepsie oder Depressionen gegenüber gängigen Therapieverfahren und der potentiellen Bedeutung von Efflux-Transportern wie P-Glykoprotein (Pgp) für Resistenzmechanismen sind die Entschlüsselung der Regulationsmechanismen von Pgp an der Blut-Hirn-Schranke (BHS) sowie die Suche nach innovativen Therapieeinsätzen von grundlegender Bedeutung. Die bisherigen Untersuchungen zur Regulation von Pgp konzentrierten sich hauptsächlich auf transkriptionelle Anpassungen (Veränderungen der Aktivität von Transkriptionsfaktoren und der Pgp-Expression), post-transkriptionelle Modifikationen (Veränderungen des Pgp-Proteins und Regulation der Translation der Pgp-mRNA durch mikroRNAs), Pgp-Trafficking-Mechanismen von bereits exprimiertem Pgp von intrazellulären Kompartimenten zur apikalen Membran, sowie Pgp-modulierende Signaltransduktion. Eine gänzlich neue Betrachtungsweise in der BHS-Forschung wird durch den im Rahmen dieses Projekts neu entdeckten Zell-Zell-Pgp-Transfer von Zellen mit hoher Pgp-Expression zu Zellen mit niedriger Pgp-Expression bedingt, die zu einer Erhöhung der apikalen Pgp-Expression und -Funktionalität führt. Dabei wird der Pgp-Transfer in den Hirnendothelzellen über direkten Zell-Zell-Kontakt und/oder über Exosomen vermittelt, in denen wir Pgp identifiziert haben. Ein weiterer überraschender und originärer Befund des bisherigen Projekts ist, dass neben den bekannten Funktionen des apikal in der Zellmembran lokalierten Pgp dieser Transporter potentiell toxische Xenobiotika intrazellulär in Lysosomen von Endothelzellen sequestrieren kann. Die lysosomalen Vesikel wandern anschließend durch einen noch unbekannten Prozess zur Zellmembran und verlassen die Zelle, um an der apikalen Membran zu extrazellulär anhaftenden traubenförmigen Vesikelkonglomeraten ("Barrier Bodies") zu werden, die von neutrophilen Granulozyten phagozytiert und damit entsorgt werden. Im Rahmen des Fortsetzungsantrages soll die arzneimittel-induzierte Barrier Body-Bildung in der BHS verschiedener Spezies (Mensch, Schwein, Ratte) sowie die Interaktion zwischen Neutrophilen und Hirnkapillarendothelzellen weiter charakterisiert. Des Weiteren soll die Bedeutung der Barrier Body-Bildung für die Entwicklung von Resistenz gegenüber Neuropharmaka und Chemotherapeutika untersucht werden. Außerdem soll an Labornagern versucht werden, die In-vitro-Befunde zur Barrier Body-Bildung auf die In-vivo-Situation zu übertragen. Wir erwarten, dass die von uns charakterisierten neuen Regulationsmechanismen von Pgp an der BHS neue innovative Strategien des pharmakologischen Eingriffs in Resistenzmechanismen von Hirnerkrankungen ermöglichen werden.

Funding: QS-Wissenschaftsfonds, vertreten durch die QS Qualität und Sicherheit GmbH, 25.000 EUR

Project Details:
Impfstrategie für Jung- und Stammsauen zur Minimierung der Belastung von Schweinen mit Salmonella Typhimurium im QS-System

Funding: Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG); Projektleitung in der BfG: Dr. Thomas Taupp, Referat U4 Tierökologie, 230.122 EUR

Project Details:
The estuary of the Elbe is exposed to significant anthropogenic activities such as commercial shipping, fishing, deepening and recreational activities. The estuary is the entrance to the Port of Hamburg and the Kiel Canal - the Elbe is thus one of the busiest waterways in Europe.
Despite the strong anthropogenic use, marine top predators from the North Sea regularly enter the Elbe. Rich fishing grounds attract not only porpoises to the port of Hamburg, but also seals use the Elbe and can be seen at low tide on the then exposed tidal flats. However, it is unclear to what extent seals use the tidal Elbe, in which areas they forage, if they exhibit site fidelity and whether there is a regular exchange with animals from the North Sea.
For this reason, up to 10 harbour seals will be briefly caught at various haul-outs in the tidal Elbe, will be checked for their health and subsequently equipped with special bio-telemetry tags ("SMRU GPS Phone Tags"). Since seals spend most of their lives in the water, where it is difficult to observe them, telemetry (recording of behavioral and environmental data using electronic devices) is a very useful method for assessing behavior, habitat use and interactions between the animals and their environment. The tags record the movements and the diving behavior of the animals in detail and then send the data via the local mobile phone network, which enables a live tracking of the seals. The data obtained will give an insight into the space use, the site fidelity and the home ranges, and will also allow an estimate of possible conflicts, e.g. with the shipping traffic in the Elbe.
In addition, in the course of the catches, various samples are to be taken for further analyses (e.g., heavy metal pollution, exposure to organochemical substances and diet analyses).

Results:

Final Report:

Tracking and survey of harbor seals in the Tidal Elbe River.

https://sync.academiccloud.de/index.php/s/l4KcvGJBNRprh4j

Funding: Smithsonian Tropical Research Institute, Panama Secretaria Nacional de Ciencia y Tecnologia, Panama, 37.170 EUR

Project Details:
Variation in biological traits is universal in natural populations and has significant evolutionary and ecological consequences. Behavioral traits or combinations of traits are important as they may affect the survival and reproductive success of individuals. Studies have shown that animal personalities and behavioral traits covary with ecological conditions, dependent on the state of the individual, and can be maintained by frequency dependent selection. Animal personalities have been often been classified along five behavioral axes, namely, shyness-boldness, exploration-avoidance, activity, aggressiveness, and sociability. Some studies have shown that amphibians display personality and behavioral traits. However, implications of animal personality in ecological context remain largely unexplored in amphibians. Neotropical poison frogs are toxic and diurnal amphibians with highly evolved parental care and territorial behavior. In this study, we will investigate behavioral traits and personality of the strawberry poison frog within and between populations that differ in their anti-predator strategy (level of aposematism). Therefore, we will examine variations in exploratory, risk-taking and aggressive behavior by running standardized laboratory-based trials on wild-caught adult O. pumilio. Each frog will be tested in three behavioral trials, with the following sequence: exploration, risk-taking and aggressiveness. Within a population, we expect individuals present variations in behavioral traits and personality, and that behavioral traits might be correlated (syndrome). Among populations we expect more aposematic frogs (brighter coloration, higher toxicity) to be more explorative, bold and aggressive than less aposematic frogs.

Cooperation Partners:

Roberto Ibanez, Ph. D., Smithsonian Tropical Research Institute, Panama

MSc. Carolina Esquivel, Universidad Nacional, Costa Rica

Funding: Internationale Gesellschaft zur Funktionsverbesserung der Pferdezähne e.V., 10.000 EUR

Project Details:
Die Equine Odontoclastic Tooth Resorption and Hypercementosis (EOTRH) ist eine schmerzhafte und progressive Erkrankung der Schneide- und Eckzähne von älteren Pferden. Die wahrscheinlich multifaktorielle Ätiologie der Erkrankung ist weiterhin nicht umfassend geklärt, auch wenn mechanische, entzündliche und mikrobiologische Faktoren im Bereich der Reservekrone eine Rolle zu spielen scheinen. Zudem werden betroffene Pferde meist erst in fortgeschrittenen Krankheitsstadien vorgestellt, sodass frühe Läsionen selten beobachtet werden können. Neben der klinischen Untersuchung spielt vor allem die Röntgenbildgebung eine wichtige Rolle in der Diagnostik von EOTRH. Bis dato gibt es keine zahnerhaltende Therapie, sodass die Extraktion der betroffenen Zähne der beste Weg ist, den Patienten wieder eine schmerzfreie Futteraufnahme zu ermöglichen.
Ein Schwerpunkt der Arbeit liegt in der Früherkennung von EOTRH-bedingten Läsionen zu verbessern, um weiterführend eine Abgrenzung zwischen physiologischen, altersbedingten Zahnveränderungen und frühen pathologischen Prozessen zu ermöglichen.
Für diese Untersuchungen werden Kadaverköpfe von geschlachteten oder (aufgrund von anderen Erkrankungen) euthanasierten Pferden genutzt.
Von diesen Köpfen werden Röntgenbilder und computertomographische Scans (CT) in der Klinik angefertigt. Nach Extraktion der Schneidezähne werden diese weitergehend im Micro-CT (µCT) der Diagnostischen und Interventionellen Radiologie der UMG untersucht. Das µCT bietet im Vergleich zum klinisch genutzten CT ein deutlich höheres Auflösungsvermögen, allerdings können nur einzelne Zähne im µCT untersucht werden. Im Vergleich der verschiedenen Bildgebungsverfahren sollen jedoch Rückschlüsse vom µCT über das klinische CT bis zum Röntgen getroffen werden.
Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Untersuchung extrahierter Zähne von Pferden, die an EOTRH erkrankt sind. Hierbei werden vor allem die Pulpenhöhlen und die diese umgebenden Zahnhartsubstanzen untersucht, um eine endodontische Komponente der Pathogenese von EOTRH näher zu beleuchten.
Auch wird die Morphologie der Pulpen mit denen gesunder Pferde im gleichen Alter verglichen.

Insgesamt sollen durch die aufgeführten Untersuchungen die frühe Diagnostik von EOTRH verbessert werden und weitere Hinweise über die Ätiologie gefunden werden, um mögliche Ansätze für eine zahnerhaltende Therapie zu entwickeln.

Cooperation Partners:

PD Dr. habil Christian Dullin, Diagnostische und Interventionelle Radiologie, Universitätsmedizin Göttingen (UMG)

Jonas Albers,BSc, Diagnostische und Interventionelle Radiologie, Universitätsmedizin Göttingen (UMG)

Prof. Dr. Carsten Staszyk, Institut für Veterinär-Anatomie, -Histologie und -Embryologie der Justus-Liebig-Universität Gießen