Forschungsprojektübersicht

Kliniken/Institute:
Klinik für Heimtiere Reptilien und Vögel
Anatomisches Institut

Projektdetails:
Kombination einer klinischen bildgebenden Arbeit in der Klinik für Heimtiere, Reptilien, Zier- und Wildvögel; Bildgebende Untersuchungen des Respirationstraktes klinisch gesunder Bartagamen (Pogona spp.) unter Berücksichtigung beeinflussender Parameter in Kombination mit anatomischen und histopathologischen Betrachtungen des Respirationstraktes der Bartagamen; Gemeinschaftsprojekt und Kooperation mit dem Anatomischen Institut.

Drittmittelprojekt: EFSA - European Food Safety Authority, 144.221 EUR

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

Projektdetails:
ENETWild is a project initiated by the European Food Safety Authority (EFSA). The main objective is to collect information on the geographical distribution, abundance and structure of selected wildlife species populations relevant for livestock and human health (Wild Boar). ENETWILD consists of 14 groups from 9 European Countries, with potential to involve many research organizations from European countries and beyond. The specific objectives of ENETWILD are:
-Collect existing published or unpublished data on the geographical distribution and abundance of selected wildlife hosts, to validate and to aggregate them in a harmonized way in a common database.
-Promote and coordinate the generation of new data on distribution and abundance of selected wildlife species, and modelling them, to fill the gaps identified in objective-1.
-further enhance the network of wildlife professionals to support data collection activities required in objectives 1 and 2:
- To link the existing network to other European or international groups/networks active in the area of wildlife population surveillance.
- To promote the development and adoption of harmonized protocols for presence assessments and population counts, standardization of data format validation and quality assessment of data submissions.
- To strengthen collaboration on integral wildlife surveillance activities in Europe enhancing the European network between population and health specialists.

Resultate:

https://efsa.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.2903/sp.efsa.2018.EN-1523

https://efsa.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.2903/sp.efsa.2018.EN-1449

Drittmittelprojekt: Bundesministerium für Bildung und Forschung - BMBF, 105.500 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Pathologie

Projektdetails:
The prevention of Middle East respiratory syndrome (MERS)-coronavirus (CoV) infection in camels by vaccination has been proven under experimental conditions, involving a dual application mode (combined intramuscular and mucosal application). The most relevant next steps will involve optimizations and simplifications of the immunization scheme, as well as proof of immunity under conditions of natural exposure. Detailed pathological workup and comparison of vaccinated vs. non-vaccinated camels will form an elemental part of these studies. Whether vaccination will lead to limited virus dissemination and reduced inflammatory reactions in immunized animals will therefore be investigated by pathological workup in this project. All obtained pathological findings will be correlated with data on virus shedding in saliva and nasal swabs determined during the vaccination trial.

Kooperationspartner:

D. Muth, C. Drosten, Institut für Virologie, Berlin

A. von Brunn, Max von Pettenkofer Institut München

S. Hippenstiel, Charité and T. Wolff, Robert Koch Institut, Berlin

F. Weber, Institut für Virologie, Gießen (with contribution by J. Ziebuhr)

V. Thiel, Institut für Virologie, Universität Bern/CH

A. Volz, G. Sutter, Institut für Virologie, LMU München

V. Herder, W. Baumgärtner, A. Osterhaus, Tierärztliche Hochschule Hannover

U. Wernery, Central Veterinary Research Laboratory, Dubai

A. Karlas, Max Planck Institut für Infektionsbiologie Berlin

S. Pöhlmann, Deutsches Primatenzentrum Göttingen

P. Nagy, J. Juhasz, Dubai Camel Industries and Products

Drittmittelprojekt: Deutsche Forschungsgemeinschaft Bonn, 221.200 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Virologie

Projektdetails:
Bei Atemwegsinfektionen von Mensch und Tier lassen sich häufig mehr als ein Erreger nachweisen. Sekundäre Infektionen können den Krankheitsverlauf erschweren. Die grundlegenden molekularen Interaktionen zwischen Erregern und Wirt bei Co-Infektionen sind aber nur wenig untersucht. Um ein in vitro Co-Infektionsmodell zu benutzen, das möglichst nahe an die in vivo-Situation heranreicht, haben wir ein "Air-liquid-interface"-Kultursystem für porzine Atemwegszellen etabliert und damit die Influenzavirus-Infektion differenzierter respiratorischer Epithelzellen untersucht. Dabei zeigte sich, dass die Infektion zu einem Verlust der zilientragenden Zellen führt. Der Verlust wird kompensiert durch Basalzellen, die zu spezialisierten Zellen differenzieren. Diese Zellen halten die Barrierefunktion des Epithels aufrecht, verfügen über eine längere Zeitspanne über keine Zilien. Deshalb können sie nicht zum Reinigungssystem der Atemwege beitragen. Außerdem haben die noch nicht enddifferenzierten Zellen ein anderes Expressionsmuster von Oberflächenproteinen. Daraus folgt unsere Arbeitshypothese, dass die in der Regeneration befindlichen Infektionsherde besonders anfällig für Sekundärinfektionen sind. Im beantragten Projekt wollen wir deshalb untersuchen, wie anfällig Atemwegsepithelzellen nach einer Influenzavirus-Infektion für Sekudärinfektionen sind. Dabei werden wir uns in unserem fokussierten Projekt auf virale Sekundärfektionen beschränken.

In der ersten Phase des Projekts wird durch verschiedene Methoden untersucht, in welchem Ausmaß beim porzinen Atemwegsepithel während der Regeneration nach einer Influenzavirus-Infektion sich die Oberflächenproteine ändern. Unser besonderes Augenmerk gilt einem Virusrezeptor, der porzinen Aminopeptidase N (pAPN), die als Rezeptor für das porzine respiratorische Coronavirus (PRCoV) fungiert. Danach wird vergleichend analysiert, wie sich eine Vorinfektion durch Influenzaviren auf eine nachfolgende Infektion durch PRCoV auswirkt. Die zweite Modellinfektion betrifft das Virus des porzinen reproduktiven und respiratorischen Syndroms (PRRSV). Dieses Virus nutzt Makrophagen als primäre Zielzellen. Wir werden untersuchen, inwieweit nach einer Influenza-Infektion die Adhärenz der PRRSV-infizierten Makrophagen an das Atemwegsepithel gesteigert wird und ob die adhärierenden Makrophagen die PRRSV-Infektion über die Barriere des Atemwegepithels hinweg verbreiten können. Schließlich wird noch untersucht, ob die mit Schweinezellen erhaltenen Ergebnisse auch für humane Zellen Gültigkeit haben.
Die Ergebnisse werden zeigen, inwieweit sich nach einer Influenzavirus-Infektion die Infektionsbedingungen für Sekundärerreger verbessern. Dadurch erwarten wir eine Vertiefung der Kenntnisse über die Interaktionen zwischen Erreger und Wirt bei Co-Infektionen.

Drittmittelprojekt: Deutsche Forschungsgemeinschaft, Bonn, 349.450 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Virologie

Projektdetails:
Schweine spielen eine wichtige Rolle bei der Entstehung pandemischer Influenza-A-Viren (IAV), die sich weltweit ausbreiten und mit einer erhöhten Morbidität und Mortalität verbunden sind. Dabei handelt es sich gewöhnlich um Reassortanten mit Gensegmenten aus aviären, porzinen oder humanen IAV. Reassortanten entstehen, wenn Atemwegszellen von zwei verschiedenen Viren infiziert werden. Schweine gelten als der wahrscheinlichste Wirt für die Entstehung pandemischer Viren. Wegen dieser Rolle bei der Interspezies-Übertragung von aviären IAV auf Menschen werden Schweine auch als "Mischgefäß" bezeichnet. Früher dachte man, dass porzine Atemwegszellen Bindungsstellen sowohl für porzine/humane IAV (alpha2,6-gebundene Sialinsäuren) als auch für aviäre IAV (alpha2,3-Bindungstyp) enthalten und sich deshalb mehr als menschliche Zellen für Co-Infektionen durch aviäre und humane/porzine IAV eignen. Mittlerweile weiß man jedoch, dass die Sialinsäureverteilung im Respirationstrakt von Mensch und Schwein sehr ähnlich ist. Meine Hypothese lautet, dass porzine Atemwegszellen, die sich von einer IAV-Infektion regenerieren, sich bestens eignen für Co-Infektionen durch IAV. In der Regenerierungsphase differenzieren die Basalzellen zu spezialisierten Zelltypen. In dieser Zeit haben die Zellen noch keine Zilien und sind in der mukoziliären Abwehrfunktion beeinträchtigt. Außerdem ist die Sialinsäureverteilung intermediär zu der von Basalzellen (2,3-Bindungstyp) und enddifferenzierten Epithelzellen (2,6-Bindungstyp), d.h. sie enthalten Sialinsäuren in beiden Bindungstypen.
Zur Bestätigung meiner Hypothese werde ich "Air-liquid-Interface"-Kulturen von ausdifferenzierten porzinen Atemwegszellen anwenden, um die Mono-Infektion durch porzine und aviäre IAV zu vergleichen. Im zweiten Schritt werden respiratorische Epithelzellen, die sich von einer IAV-infektion erholen, charakterisiert, wobei der Fokus auf den Sialinsäuren liegt. Neben einer Färbung mit Lektinen werden Bindungsversuche mit verschiedenen IAV durchgeführt, um herauszufinden, inwieweit sich enddifferenzierte und regenerierende Zellen hinsichtlich der Bindungsstellen für humane, porzine und aviäre IAV unterscheiden. Im dritten Abschnitt wird die Co-Infektion von porzinen Atemwegszellen durch porzine und aviäre IAV untersucht. Zwei Co-Infektion-Szenarios werden verglichen: (i) das aviäre und das porzine IAV werden gleichzeitig zu ausdifferenzierten Atemwegsepithelzellen gegeben; (ii) Infektion durch aviäres IAV erfolgt mit Zellen, die sich nach Infektion durch porzine IAV in der Regenerierungsphase befinden. Abschließend wird die Reassortierungsrate der beiden Co-Infektionsbedingungen bestimmt. Außerdem werden ausgewählte Viren hinsichtlich ihrer Fähigkeit untersucht, humane Atemwegszellen zu infizieren.
Meine Ergebnisse werden neue Einblicke in die Co-Infektion von Atemwegsepithelzellen durch aviäre und porzine/humane IAV bringen und so helfen, die Entstehung pandemischer Influenzaviren besser zu verstehen.

Drittmittelprojekt: DFG, 243.950 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Biochemie

Projektdetails:
CD81 is a transmembrane protein and the receptor for two human pathogens, hepatitis C virus (HCV) and Plasmodium, the causative agent of malaria. Despite substantial differences in their molecular makeup, their transmission and pathology, both pathogens require CD81 to enter liver cells and replicate in these. Also, HCV and the human pathogen Plasmodium falciparum both display a narrow host tropism by naturally only infecting humans and CD81 is one of several host tropism determinants. Since CD81 lacks signaling domains, we had hypothesized that it coordinates HCV and Plasmodium uptake through protein-protein-interactions (PPI). Our previous work identified 68 CD81 PPIs in human hepatoma cells and could show that at least 10 of the CD81 interactors are required for HCV and Plasmodium infection. Currently, the full set of host factors required for CD81-dependent entry of HCV and Plasmodium remains elusive. Moreover, we lack knowledge on how the proteins guide pathogen entry. Here, we propose to confirm HCV and Plasmodium entry host factors based on our previous CD81 receptor interactomics and to characterize the host factors molecular function in depth.

Specifically, this work aims at (1) confirming the relevance of CD81 interactors for HCV and Plasmodium infection; (2) evaluating the specificity of discovered host factors for diverse enveloped viruses, HCV genotypes and Plasmodium species; (3) mechanistically characterizing selected host factors; (4) determining the contribution of the host factors to the narrow tissue and host tropism of HCV and Plasmodium falciparum.

In the first phase of the project we will confirm knockdown phenotypes of all 68 CD81 interactors in hepatoma cells and evaluate the cells susceptibility to HCV and Plasmodium. Genes, which score in this RNA interference assay, will be knocked out by CRISPR/Cas9, a technique, which we successfully applied to hepatoma cells recently. To evaluate the specificity of the host factors, we will infect knockout cells with three enveloped viruses (vesicular stomatitis virus, coronavirus 229E, respiratory syncytial virus), seven HCV genotypes and three Plasmodium species. Broad HCV and Plasmodium host factors will be mechanistically analyzed in terms of the specific entry step they support, their subcellular localization, if applicable their enzymatic activity during pathogen uptake and critical domains in the protein. In the last project phase tissue expression analysis of host factors will reveal possible contributions to liver tropism of HCV and Plasmodium sporozoites. Lastly, complementation of knockout cells with mouse and macaque orthologues of the host factors will highlight possible species restrictions for HCV and Plasmodium. In sum, this work will shed light on the entry of HCV and Plasmodium into liver cells and reveal important aspects of cellular membrane trafficking and signaling.

Kliniken/Institute:
Klinik für Pferde
Klinik für Rinder

Projektdetails:
Pferde, die am Equinen Metabolischen Syndrom (EMS) oder an der Pituitary Pars Intermedia Dysfunction (PPID) leiden, entwickeln im Zuge dieser Erkrankung eine endokrinologische Störung des Glukose- und Insulinstoffwechsels in Form einer Insulin Dysregulation (ID). Hierbei kommt es zu einer übermäßigen
Ausschüttung von Insulin nach Kohlenhydrataufnahme, einer basalen
Hyperinsulinämie (pathologischer Insulinüberschuss im Blut) oder auch einer peripheren Insulinresistenz, wobei die Aufnahme von Zuckern aus dem Blut in die Zelle gestört ist. Pferde, die an einer ID leiden, haben ein erhöhtes Risiko Hufrehe zu entwickeln und neigen dazu eine regionale oder generalisierte Adipositas (Fettleibigkeit) zu entwickeln. Durch die Untersuchung verschiedener Proteine, die maßgeblich an der Insulinsignalkaskade beteiligt sind, unter nicht- stimulierten und stimulierten Bedingungen, soll versucht werden die zugrundeliegenden Pathomechanismen für dieses Risiko bei Pferden mit EMS oder PPID näher zu charakterisieren. Aufgrund der hohen
Bedeutung dieser Stoffwechselerkrankung beim Pferd ist es unabdingbar das Verständnis der ID als Kardinalsymptom von EMS und PPID auch auf molekularer Ebene voran zu treiben um mit diesen Erkenntnissen kausale Therapieansätze entwickeln zu können.

Kooperationspartner:

Prof. Dr. Korinna Huber, Institut für Nutztierwissenschaften, Fg. Funktionelle Anatomie der Nutztiere, Universität Hohenheim, Stuttgart

Drittmittelprojekt: Industrie (Veterinärpharmazeutika und Impfstoffe), 25.000 EUR

Kliniken/Institute:
Klinik für Pferde

Projektdetails:
Oral glycemic challenge tests are recommended for diagnosis of insulin dysregulation in equines. Several different protocols are used, but all of them have limitations in terms of palatability, ease of use in the field, not fully disclosed composition and/or region specific availability. The aim of the study is to evaluate new carbohydrate formulations and test their palatability and accuracy as oral glycemic challenge test for assessment of insulin dysregulation in equines.

Kliniken/Institute:
Institut für Zoologie

Projektdetails:
Many animals use colorations in antipredator strategies. Cryptic coloration conceals the animal on its natural substrate while bright aposematic coloration is paired with unpalatability, for example conveyed by toxins, and functions as warning signal. Geographic variation in coloration shades or patterns have been interpreted as local adaptations to the prevailing local substrates and predator classes. Yellow bellied toads are particularly exciting study objects since they present a cryptic grey-brown coloration in their dorsum, but a highly contrasting yellow-black pattern on their bellies. The toads also possess highly poisonous bombinatoxins in their skin and use a deimatic display, the so-called Unkenreflex, when a predator is close. We studied variation in the cryptic and aposematic coloration in three local populations in Southern Lower Saxony. We found the toads to be most cryptic dorsally on their local substrates, while the internal aposematic contrast on the belly remained constant. Furthermore we investigate whether the toads are able to change their dorsal coloration when placed on substrates of different colorations (darker and brighter substrates). In the next steps, we will analyze whether toads from different localities and substrates differ in their capacities of coloration plasticity and which genes show differential expression (e.g. genes involved in the production of melanin) while the animals adapt their cryptic coloration to their current substrate. Finally we will carry out predation experiments with clay model toads in the field to find out whether the adaptation of cryptic coloration to the local substrate helps to decrease the attack risk by predators.

Resultate:

Preißler KP, Rodríguez A, Pröhl H (2021) Evidence for coloration plasticity in the yellow-bellied toad, Bombina variegata. Ecology and Evolution, 11: 17557-17567. https://doi.org/10.1002/ece3.8391

Kooperationspartner:

Kathleen Preißler, TU Braunschweig

Drittmittelprojekt: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit, 856.344 EUR

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

Projektdetails:
Ziel des Projektes ist es die Auswirkungen, mittels Mariner Vibratoren künstlich erzeugter Schallwellen, auf das Verhalten von Großwalen zu untersuchen. Die Arktis ist in ständiger Veränderung durch die anthropogene Nutzung und den Klimawandel welche einen großen Einfluß auf die dort lebenden Tiere haben. Der Einsatz von Ölexplorationsaktivitäten und somit von seismischen Airguns wird in den Gewässern vor Island voraussichtlich in naher Zukunft steigen.

Die Feldarbeiten in dem Projekt sollen in Nordost-Island um die Stadt Husavik durchgeführt werden. In dieser Region, besonders in der Skjalfandi Bucht, werden in den Sommermonaten regelmäßig viele Bartenwalarten gesichtet. Der Blauwal (Balaenoptera musculus) gilt als ikonische Walart dieser Gewässer. Die Auswirkugen von seismischen Airguns sollen jedoch auch auf andere Bartenwalarten wie Buckelwale (Megaptera novaeangliae) oder Zwergwale (Balaenoptera acutorostrata) die in dem Gebiet vorkommen, untersucht werden. Alle Arten die um Husavik gesichtet werden, sind auch in der Antarktis heimisch. Somit sind die Studien über die Auswirkungen von Marinen Vibratoren auf freilebende Wale um Husavik auch übertragbar auf die Antarktis.

Die Reaktionen verschiedener Bartenwalarten, auf künstlich erzeugte Schallwellen von Marinen Vibratoren, (MV) sollen in ihrem Nahrungsgebiet untersucht werden. Die Bartenwale werden mit akustischen Rekordern besendert, die in der Lage sind akustische Daten, hochaufgelöste Daten zur Bewegung des Tieres sowie Umweltparameter zu den Tauchgängen aufzunehmen. Eine Computersoftware erzeugt Tieffrequente, künstliche Schallsignale, die mittels einem Unterwasserlautsprecher (Argotec) projiziert werden. Dadurch können wir vor und während die synthetischen Signale abgespielt werden, Daten zur Bestimmung der Schwimmrichtung, Schwimmgeschwindigkeit, Tauchprofil und Vokalisation erheben. Zusätzlich wird das Tier auch visuell erfasst und Verhaltensänderungen protokolliert.

Resultate:

Schall ist das sensorische Signal, das sich am weitesten im Ozean ausbreitet. Es wird von der Meeresfauna verwendet, um die Meeresumwelt zu erfassen und für die intra- und interspezifische Kommunikation bei Meerestieren, von Wirbellosen bis hin zu Großwalen. Vormals unberührte Regionen wie die Arktis unterliegen derzeit einem schnellen Wandel, der durch anthropogene Nutzung und globale Erwärmung getrieben wird. Die Arktis ist für viele Meeresorganismen von zentraler Bedeutung, beispielsweise für die nahrungssuchende Blauwale. Da intensive Schallemissionen wie sie bei der Öl- und Gasexploration vorkommen, große Auswirkungen auf Meeressäuger haben können, ist es wichtig, nach alternativen Schallquellen zu suchen. Ziel des Projekts ist es, die Reaktionen von Blauwalen auf synthetisch erzeugte akustische Signale von Marine Vibratoren (MV) in ihren Nahrungsgründen zu untersuchen. Das Verhalten von Blauwalen wurde mit akustischen und bewegungsbasierten Aufnahmegeräten gemessen, die den empfangenen Schallpegel am Tier sowie dessen Tauchparameter aufzeichneten. Ein Unterwasserlautsprecher (Argotec-Schallquelle, SS-2) wurde verwendet, um die Tiere tieffrequenten Geräuschen ähnlich denen von MVs auszusetzen, während die Verhaltensreaktionen an den besenderten Tieren gemessen wurden. Darüber hinaus wurden visuelle Beobachtungen und akustische Bojen verwendet, um weitere Verhaltensreaktionen aufzuzeichnen. Der Quellschallpegel des Lautsprechers betrug 180-188 dB re 1 μPa in 1 m Entfernung, wobei die gemessenen Empfangspegel in verschiedenen Bereichen während der kontrollierten Expositionsversuchen analysiert wurden. Der maximale Abstand zum Lautsprecher, in der Verhaltensreaktionen einschließlich akustischer Reaktionen erwartet werden, wurde gemäß dem NMFS (2022) Verhaltensreaktionskriterium für Meeressäuger von 120 dB re 1 μPa auf 11,1 km modelliert. Während der Schallexposition wurden Veränderungen im Verhalten der Blauwale in Bezug auf die an der Oberfläche verbrachte Zeit (< 2 m Wassertiefe) für die Dauer des Tauchgangs und die Zeit nach dem Tauchgang festgestellt. Besenderte Tiere suchten vor der Schallexposition kontinuierlich nach Nahrung, stoppten die Nahrungssuche jedoch kurzzeitig während sie dem MV-Schall ausgesetzt warenund zeigten in dieser Zeit Tauchgänge ohne Nachrungssuchverhalten. Wir beobachteten, dass Blauwale die Amplitude, Dauer, Wiederholungsrate und Frequenz ihres Rufsignals veränderten, was als Kompensationsmechanismus für erhöhte Umgebungsgeräusche interpretiert werden kann. Diese Fähigkeit, Maskierungsgeräusche durch Anpassung ihrer Vokalisierung zu überwinden, ist von entscheidender Bedeutung um trotz des Vorhandenseins von vibroseismischen Schallsignalen zu kommunizieren. Diese Reaktionen traten bei Walen innerhalb des 11-km-Reaktionsradius auf. Trotz des Fehlens direkter Vergleichsstudien kann davon ausgegangen werden, dass die Reaktionen der Blauwale auf MVs wahrscheinlich weniger schwerwiegend sind als bei anderen Schallquellen (wie z.B. Airguns) die für die Öl- und Gasexploration eingesetzt werden. Diese Studie unterstreicht aber auch, dass beim Einsatz von MVs in geringerer Entfernung von Blauwalen mit Vorsicht vorgegangen werden muss.