Forschungsprojektübersicht

Drittmittelprojekt: Niedersächsisches Ministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, 500.643 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Terrestrische und Aquatische Wildtierforschung (Hannover)

Projektdetails:
Die Populationsrückgänge der Wildarten Feldhase, Rebhuhn und Fasan Ende der 1970er Jahre waren wesentlicher Impulsgeber für zahlreiche wissenschaftliche Studien in ganz Europa, die sich sowohl mit der Populationsdynamik und der Kausalität des Rückgangs als auch mit Hegemaßnahmen zur Stabilisierung bzw. einer Anhebung der Populationsdichten beschäftigten. Losgelöst von den langfristigen Rückgangsursachen bleiben die Frage nach den Sekundäreffekten und Mechanismen, die die Populationen dieser Arten aktuell auf einem niedrigen bis mittleren Niveau halten, bestehen. Dabei wird seit Jahren die Prädation als wesentlicher Einflussfaktor auf die Dynamik und Dichte intensiv diskutiert - auch die der Prädation zugrunde liegenden Mechanismen sind für hiesige Verhältnisse nicht bekannt. Durch dieses Wissensdefizit können keine gezielten und effektiven Maßnahmen zur Stabilisierung und Anhebung der genannten Wildtierpopulationen durchgeführt werden. Eine Schlüssellehre aus vielen Studien ist, das ein erfolgreiches Management von Wildtieren ausnahmslos vom Verständnis des exakten ökologischen Kontextes abhängt in denen Räuber-Beute-Beziehungen stattfinden. Ansonsten sind die Maßnahmen des Managements häufig unzureichend ggf. sogar kontraproduktiv. Die Erforschung der Verlustursachen bei Gelegen und Jungtieren, insbesondere die durch Prädation bedingt sind, ist zwingende Voraussetzung für eine Umsetzung in die praktische Hege und steht im Vordergrund dieses Projektes.

Resultate:

Die Untersuchungen zur Prädation beim Fasan belegen eine starke negative Einflussnahme der Prädatoren auf das Überleben der Hennen, be-sonders in der Lege-, Brut- und Aufzuchtphase, sowie auf die erfolglose Bebrütung eines Geleges. Damit nimmt die Prädation für den Populations-aufbau im Jahresverlauf wie auch im Hinblick auf die aktuelle Bestandssituation und langfristige Bestandsentwicklung einen sehr hohen Stellen-wert ein.

In Zusammenhang mit dem seit 2008 anhalten-den bundesweiten Rückgang der Fasanenpopulati-on ist die Prädation jedoch nicht ursächlich festzu-stellen. Es handelt sich dabei vielmehr um einen multifaktorielles Wirkungsgefüge bei dem die Prädation als Sekundäreffekt (Prädationsfalle) ei-ne bedeutende Rolle spielen kann.

Vor diesem Hintergrund ist neben der Ursachen-aufklärung zur Kükensterblichkeit das Prädations-management für eine effizientere, konsequente Niederwildhege dringend erforderlich.

Weitere Infos (Flyer, Filmsequenzen und Literatur-studie zur Prädation sind verfügbar über www.wildtiermanagement.com.

Kliniken/Institute:
Klinik für Kleintiere

Projektdetails:
Administration of stem cells is a promising novel approach for treatment of neurodegenerative diseases. For in vivo monitoring of transplanted cells, non-invasive imaging modalities could play a significant role for the evaluation of therapeutic approaches. In this project we determined the tracking efficiency of a superparamagnetic iron oxide (SPIO)-labelled canine cell line (MTH53A) in vitro and human CD34+ umbilical cord blood stem cells (hUCBCs) in vitro and in vivo by magnetic resonance imaging (MRI). SPIO-labelled MTH53A cells and hUCBCs were scanned in agar gel phantoms at 1.0 T or 7.0 T for in vitro evaluation of MRI detection limits. For in vivo detection, labelled hUCBCs were injected into the spinal cord of a transgenic amyotrophic lateral sclerosis (ALS) mouse and scanned at 7.0 T. MRI combined with SPIO nanoparticles shows valuable potential for non-invasive, non-toxic in vivo tracking of cells implanted into the spinal cord.

Kooperationspartner:

Prof. Dr. S. Petri, Klinik für Neurologie, MHH, Hannover

Prof. Dr. R. Hass, Klinik für Frauenheilkunde und Geburtshilfe, MHH, Hannover

Dr. M. Meier, Zentrales Tierlabor, MHH Hannover

Kliniken/Institute:
Klinik für Kleintiere

Projektdetails:
The unrestricted mobility of the spine is one of the critical prerequisites for efficient locomotion in mammals like the dog. Dysfunctions of the axial system caused by degenerative diseases are often located at specific anatomical regions along the spine. To improve our understanding of the spinal motions in sound dogs, we investigated two breeds differing in body build (Dachshunds and Beagles). Three-dimensional intervertebral motions occurring during walking and trotting were studied using a biplanar highspeed x-ray videosystem. In our approach, we utilized the markerless X-ROMM method. Virtual 3D models of each vertebra were reconstructed based on CT-data and animated by matching them to the x-ray videos. Scientific rotoscoping allows quantitative comparison of lateral, sagittal and axial rotations among individual vertebrae and thereby enables a functional interpretation of the intervertebral movements. This study aims at improving our understanding of the normal spine function and thereby its dysfunctions in orthopedic patients.

Kooperationspartner:

Kooperationspartner: Inst. f. Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie, FSU-Jena, Prof. M.S. Fischer, PD Dr. N. Schilling

Drittmittelprojekt: DFG, 181.795 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Parasitologie Zentrum für Infektionsmedizin

Projektdetails:
Cysteinproteasen werden von Parasiten auf vielfältige Weise benötigt: sie sind an der Häutung zum nächsten Stadium beteiligt und ermöglichen die Gewebswanderung und den Verdau aufgenommener Nahrung. Gleichzeitig dienen sie als Modulatoren der Immunantwort. In diesem Projekt sollen verschiedene Cysteinproteasen der Papainfamilie (Kathepsine) und Legumainfamilie (Asparaginylpeptidasen) hinsichtlich ihre molekularen Struktur und Funktion überprüft werden. Weiterhin soll mittels quantitativer real time PCR ihre Beschränkung auf die parasitische Lebensphase bestätigt und ihr Zusammenspiel mit einem Vertreter der Thyroglobulin-Familie untersucht werden.

Resultate:

Da Cysteinproteasen bei parasitischen Helminthen Funktionen bei der Gewebewanderung, dem Nahrungsaufschluss sowie der Immunevasion wahrnehmen und daher essentiell für die parasitische Lebensweise sein können, sollten im bearbeiteten Projekt verschiedene Cysteinproteasen der Cathepsin- und Legumain-Gruppe des bovinen Lungenwurms Dictyocaulus viviparus funktionell und bezüglich möglicher Interaktionen charakterisiert werden. In die Untersuchungen zu Interaktionen wurde ein Testican-ähnliches Thyroglobulin einbezogen, da für humanes Cathepsin L (CPL) eine Enzymhemmung durch dieses Thyroglobulin nachgewiesen wurde.

Für die mittels Transkriptionsanalyse untersuchten Cysteinproteasen B1, B2, B3, F, Z und Legumain 1 und 2 sowie Testican ergab sich, dass die Proteine primär in den parasitischen Stadien und nur in sehr geringem Umfang in den frei-lebenden Stadien transkribiert werden. Eine Ausnahme bildete CPL, welches in allen Stadien, vorwiegend aber den frühen frei-lebenden Larvalstadien transkribiert wird. In die rekombinanten Expression wurden CPL, die B-Cathepsine, die Legumaine und Testican einbezogen. Bezüglich einer funktionellen Charakterisierung der Cysteinproteasen stehen Ergebnisse für CPB-1 noch aus, da die trans-Aktivierung dieses Enzyms erst kürzlich gelang. Für die anderen exprimierten Cysteinproteasen wurde festgestellt, dass alle ausschließlich im saurem Milieu arbeiten und ein Optimum bei pH 4,5 bzw. pH 5,5 aufweisen. Bezüglich der Substratspezifitäten entsprachen CPL sowie die Legumaine den aus der Literatur erwarteten Ergebnissen. Die B-Cathepsine zeigten hingegen eine höhere Affinität zum CPL- anstelle des CPB-spezifischen Substrats. Dies ist jedoch schon bei B-Cathepsinen anderer parasitischer Helminthen beobachtet worden und ist durch den molekularen Aufbau der jeweiligen aktiven Zentren erklärbar. Auch die Testung des Einflusses verschiedener Protease-Inhibitoren zeigte insgesamt die aus der Literatur erwarteten Ergebnisse. Eine Ausnahme bildete hierbei Leg-2, dessen hohe Sensitivität gegenüber verschiedenen Cysteinproteaseinhibitoren nicht erwartet worden war. Dies weist darauf hinweist, dass es sich bei Leg-2 um einen eher untypischen Vertreter der Legumain-Gruppe handelt. Bei der Evaluierung potentieller natürlicher Substrate zeigten alle Proteasen die Fähigkeit, verschiedene bovine Proteine zu spalten. Bovines Kollagen I und II wurden dabei von allen Cysteinproteasen gespalten. Mit Ausnahme von Leg-2 spalteten die verschiedenen Proteasen zudem Bestandteile des Bronchialschleims, der dem Parasiten als Nahrungsgrundlage dient.

Mittels in Kaninchen produzierter polyklonaler Antikörper konnten die Transkriptionsmusteranalysen auch auf Expressionsebene bestätigt werden. Zusätzlich zur stadienspezifischen Expression erfolgte auch eine Lokalisation der einzelnen Proteasen im Lungenwurmgewebe. Dabei zeigte sich, dass CPB-2 und -3 wie auch die Legumaine im Darm des Parasiten lokalisiert sind. Es kann daher von einer Funktion beim Verdau aufgenommener Nahrung ausgegangen werden. CPL, welches in nahezu allen Organen der Adulten sowie im Inneren von frei-lebenden Larven exprimiert wird, ist in Letzteren vermutlich am Umsatz von Speicherproteinen oder auch Häutungsvorgängen beteiligt, während bei der Umstellung auf die parasitische Lebendweise die Funktion einer unspezifischen lysosomalen Protease eingenommen werden könnte.

Interaktionsversuche der Cathepsine mit dem Thyroglobulin Testican ergaben, dass Testican ein hochaffiner, reversibler, kompetitiver Inhibitor von CPB-3 ist, wobei die inhibitorische Wirkung aus einer Bindung an das aktive Zentrum von CPB-3 resultiert. Damit konnte bei Helminthen erstmalig eine Regulation von Cysteinproteasen durch Thyroglobuline nachgewiesen werden. Anders als beim Menschen erfolgt beim Rinderlungenwurm jedoch eine Regulation eines B-Cathepsin anstelle eines L-Cathepsins.

Kliniken/Institute:
Anatomisches Institut

Projektdetails:
Es handelt sich bei diesem Projekt um eine externe Dissertationsarbeit (Karolina Theodoridis). Herzklappenerkrankungen gehören zu den häufigsten Erkrankungs- und Todesursachen. Diesbezüglich gibt es große Fortschritte in der Transplantationmedizin, allerdings sind neu entwickelte Implantate immer noch mit Nachteilen behaftet z.B. lebenslange immunsuprimierende Therapie. Den Ausweg aus dieser Situation erhofft man sich mittels der "Tissue-engineerten Herzklappe".
In juvenilen Tieren kann man ein Jahr nach Implantation einer dezellularisierten Herzklappe mit einer vollständigen Rebesiedelung mit Zellen rechnen. Durch Implantation von dezellularisierten Pulmonalklappen soll in diesem Projekt festgestellt werden, ob diese Herzklappen eine Alternative zu den zur Zeit kommerziell verfügbaren Grafts in älteren Empfängern darstellen.

Resultate:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961215001337

Kooperationspartner:

Externe Doktorarbeit in Zusammenarbeit mit der Klinik für Herz-, Thorax-, Transplantations- und Gefäßchirurgie (HTTG) der Medizinischen Hochschule Hannover (Prof. Dr. Dr. h.c. Axel Haverich).

Kliniken/Institute:
Klinik für Pferde

Projektdetails:
Es soll eine Methode entwickelt werden um mit drei Hochfrequenzkameras die Auswirkungen verschiedener Kopf-Hals-Haltungen auf die Kinematik der Hintergliedmaßen des Pferdes analysieren zu können. Dabei wird schwerpunktmäßig die intraindividuelle Reproduzierbarkeit der Daten durch Mehrfachmessungen an einem Probanden, aber auch die individuellen Abweichungen zwischen verschiedenen Pferden bearbeitet werden. Die Ergebnisse sollen Aufschluss geben zu der aktuellen und historischen Frage nach der Interaktion zwischen Kopf-Hals-Haltung und Belastung, bzw. Korrelation der Gelenkwinkel vom Hüft- bis zum Fesselgelenk. Die Untersuchungen werden bei orthopädisch unauffälligen Pferden auf dem Laufband durchgeführt. Kopf, Wirbelsäule und Hinterbeine werden mit passiven Markern versehen, welche durch die Hochfrequenzkameras erfasst, mit einer neuen Computersoftware digitalisiert und dreidimensial bearbeitet werden.

Kliniken/Institute:
Klinik für Pferde

Projektdetails:
Ein neuartiger Sattelbau soll insbesondere bei Pferden mit einer problematischen Sattellage eine Verbesserung der Sattelpassform erbringen. Neben einer speziellen Aussparung der Polsterung im Bereich der Schulterblätter soll mit Hilfe einer weiteren Einstellung des Kopfeisens eine Druckentlastung und verbesserte Bewegungsfreiheit des Schulterblattknorpels auch bei maximaler Extension der Vordergliedmaße gewährleistet werden.

Zu diesem Zweck wird mittels einer Druckmessung mit einer speziell zu diesem Zweck angefertigten Messmatte direkt auf dem Pferderücken das Druckbild des Sattels erstellt. Mit neuerer Technik soll die Messung direkt per Funkt oder Bluetooth in Echtzeit auf ein Laptop übertragen und zur Auswertung abgespeichert werden. Es werden Pferde unterschiedlichen Exterieurs sowohl für eine Messung im Stand mit und ohne Reiter und in allen drei Grundgangarten, unter anderem auch kinematisch untersucht. Dabei wird der herkömmliche Dressursattel mit dem zu testenden Sattelmodell verglichen. Die Untersuchungen finden zum Teil in der Klinik für Pferde der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover und zum Teil auf privaten Anlagen statt.

Kliniken/Institute:
Institut für Reproduktionsbiologie

Projektdetails:
Ovarieller Kortex von jungen an Krebs erkrankten Frauen soll mittels eines in Vorarbeiten etablierten Perfusionskultursystems In-vitro kultiviert werden. Das Hauptaugenmerk liegt hierbei auf der initialen Follikel-Rekrutierung. Die Kultivierung soll zunächst über eine Dauer von 12 Tagen erfolgen. Da die Systeme über ausreichend Kapazität für die Versorgung des Gewebes aus dem Medium verfügen, soll kein Mediumwechsel durchgeführt
werden. Aufbauend auf Vorarbeiten sollen molekularbiologische Parameter aus Chemilumineszenz-Mikropartikel-Immunassay-, genexpressions- und Western-Blot Untersuchungen ermittelt werden, die insgesamt eine Beurteilung der sich entwickelnden Follikel in den Proben erlauben.

Kooperationspartner:

Prof. Dr. rer. nat. Dipl. Biol. Markus Montag

Abt. Gynäkologische Endokrinologie und Fertilitätsstörungen

Universitäts-Frauenklinik Heidelberg

Drittmittelprojekt: DFG (FOR 1103) BI262/16-1 BI262/16-2, 577.867 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Physiologie und Zellbiologie

Projektdetails:
Die verzögerten degenerativen Prozesse nach einer traumatischen Rückenmarksverletzung (SCI) eröffnen ein therapeutisches Zeitfenster, in dem durch pharmakologische Behandlung die sekundären Schädigungen reduziert werden könnten Dieser sekundäre Zelltod resultiert aus oxidativen Reaktionskaskaden, an denen Stickstoffmonoxid (NO) beteiligt ist. NO ist ein atypischer Botenstoff, der durch Aktivierung der löslichen Gyanylyzyklase (sGC) die Bildung von cGMP stimuliert. Die NO/cGMP Signaltransduktion ist ein positiver Regulator der Zellmotilität, der möglicherweise Gliazellen zur Wundreparatur mobilisiert. Ein weiterer gasförmiger Botenstoff ist CO, der durch Hämoxygenasen (HO) gebildet wird. Hämoxygenase/CO hemmt den oxidativem Stress und wirkt neuroprotektiv. In Zellmigrations- und Phagozytoseassays soll an einer mikroglialen Zelllinie und an primärer kaniner Mikroglia eine Modulation der NO/cGMP durch die HO/CO Signalkaskade gezeigt werden. Mittels FRET Sensoren wird die NO und CO induzierte cGMP Synthese in Mikroglia- und humanen NT2-Zellen visualisiert und die Hypothese getestet, dass beide Signalkaskaden an der sGC interagieren. Induzierbare NO-Synthase wird immunzytochemisch im durch SCI geschädigten kaninen Rückenmark lokalisiert. Auf einem permissiven Biosubstrat werden das Auswachsen und die Myelinisierung von humanen NT2 Neuronen durch kanine Gliazellen ausgetestet.

Resultate:

http://gepris.dfg.de/gepris/person/1003013

Kliniken/Institute:
Institut für Physiologie und Zellbiologie
Klinik für Rinder

Projektdetails:
Der Energiebedarf der Milchkuh ist besonders zu Beginn der Laktation sehr groß, so dass sich eine negative Energiebilanz entwickelt, die das Risiko des Tieres zu erkranken deutlich erhöht. Das Fettgewebe ist massgeblich an der Bereitstellung von Energie beteiligt, indem aus dem gespeicherten Fett Fettsäuren ins Plasma freigesetzt werden. Dabei ist die Rolle der subkutanen und abdominalen Fettdepots bei der Milchkuh nicht ausreichend bekannt. Beim Menschen weiß man, dass die unterschiedlichen Fettdepots auch deutlich differierende Bedeutung für den Gesamtstoffwechsel haben. Ziel diese Studie ist es, die Bedeutung der verschiedenen Fettgewebe bei der Milchkuh im Hinblick zunächst auf ihren Fettstoffwechsel zu untersuchen. Dazu werden die Expression von molekularen Markern der Lipolyse und Lipogenese in Abhängigkeit von Kalbung, einsetzender Laktation und Konzentratversorgung in subkutanem und retroperitonealem Fettgewebe bei gesungen Milchkühen untersucht. Erwartet werden Erkenntnisse über die Feinregulation des Fettgewebsstoffwechsels in dieser energetisch so sensiblen Phase, die dazu beitragen sollen, mögliche Wege von Stoffwechselentgleisungen bei Milchkühen besser zu erfassen.

Resultate:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22541476

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25497790

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21854923

Kooperationspartner:

Prof. Dr. Sven Dänicke, FLI Braunschweig

Prof. Dr. Helga Sauerwein, ITW Bonn

Dr. Manfred Mielenz, FBN Dummerstorf