Forschungsprojektübersicht

Kliniken/Institute:
Institut für Physiologie und Zellbiologie

Projektdetails:
Butyrat wird als wachstums- und gesundheitsförderndes Supplement in der Geflügel- und Schweinefütterung eingesetzt. Während in Zellkulturansätzen bereits metabolische und epigenetische Effekte von Butyrat, einem Deacetylasehemmer, gezeigt werden konnten, sind Studien im lebenden Tier eher selten. Ziel dieser Studie ist es neben den bekannten trophischen Einflüssen von Butyrat auf das Darmepithel auch die metabolischen und epigenetischen Wirkungen im wachsenden Küken zu untersuchen. Es wird erwartet, dass Butyrat die Insulinsensitivität verbessert und nachhaltig Gesundheit und Entwicklung des Tieres fördert.

Resultate:

http://ac.els-cdn.com/S0739724014000691/1-s2.0-S0739724014000691-main.pdf?_tid=8110efc8-ff14-11e6-80a5-00000aab0f6b&acdnat=1488437602_28e3fceb4b117f3dbe0366fb3faf2b47

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3561214/pdf/1743-7075-10-12.pdf

Kooperationspartner:

Ass. Prof. Dr. Zsuzsanna Neogrady, Dr. Gabor Matis, Department of Physiology and Biochemistry, University of Veterinary Sciences, Budapest, Ungarn

Prof. Dr. Peter Galfi, Department of Pharmacology, University of Veterinary Sciences, Budapest, Ungarn

Drittmittelprojekt: Landesbetrieb für Küstenschutz, Nationalpark und Meeresschutz Schleswig-Holstein, 126.318 EUR

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

Projektdetails:
Der Seehund ist die häufigste heimische Robbenart im schleswig-holsteinischen Wattenmeer. Die Seehundbestände wurden in den Jahren 1988/89 und 2002 durch eine Epidemie, die durch das Robbenstaupevirus hervorgerufen wurde, stark dezimiert. Viele sensible Parameter, die zur Beurteilung des Zustandes der Seehundpopulation im Nationalparkwattenmeer wichtig sind, können am toten Tier nicht mehr beurteilt werden. Hierzu gehören beispielsweise Blutuntersuchungen sowie immunologische und enzymatische Untersuchungen. Daher wurde initiiert neben den toten Seehunden auch die lebenden Tiere auf den Seehundbänken zu untersuchen.
Im Rahmen dieser Untersuchungen werden Seehunde im schleswig-holsteinischen Wattenmeer mit Netzen gefangen. Diese Aktion wird mit Hilfe von Mitarbeitern des Nationalparkamtes, des Nationalparkservice, der Seehundstation Friedrichskoog, des Amtes für Ländliche Räume, der Seehundjäger, der GKSS, des Leibniz-Instituts an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und weiteren Helfern durchgeführt. Die Seehunde werden vermessen und gewogen. Es werden Blut-, Haar- und Kotproben sowie Tupfer zur Bakteriologie entnommen. Aufgrund der Proben werden Blutbilder erstellt, blutchemische, zytologische, mikrobiologische und serologische Untersuchungen in Zusammenarbeit mit der Justus-Liebig-Universität Gießen und dem Landeslabor Schleswig-Holstein durchgeführt.
Im Rahmen des vom Bundesumweltministerium geförderten MINOSplus Projektes werden die Seehunde während der Fangaktion weiterhin mit Datenloggern ausgestattet (Leibniz-Institut an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel), und es werden auditorisch evozierte Potentiale aufgezeichnet.

Resultate:

Ludes-Wehrmeister, E.; Dupke, C.; Harder, T. C.; Baumgärtner, W.; Haas, L.; Teilmann, J.; Dietz, R.; Jensen, L. F.; Siebert U.: Phocine distemper virus (PDV) seroprevalence as predictor for future outbreaks in harbour seals

In: Veterinary microbiology (2016), volume 183, pp 43-49

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26790934

Kooperationspartner:

Justus-Liebig-Universität Gießen

Leibniz-Institut an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Seehundstation Friedrichskoog

Drittmittelprojekt: BLE, 525.137 EUR

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

Projektdetails:
Die Verteilung von Walen in antarktischen Gewässern ist bis heute nur unzureichend untersucht. Dies gilt insbesondere für die Bereiche des Packeises, da nur wenige Schiffe hierher vordringen können und bisher nur wenig Walforschung in diesen Gebieten betrieben wurde. Deutschland ist Mitglied der Internationalen Walfangkommission (IWC) und verfolgt dort das Ziel, den Walschutz zu verbessern. Verschiedene Walarten, insbesondere aber der Antarktische Zwergwal (Balaenoptera bonarensis), werden nach wie vor bejagt. Die Bestandszahlen, auf denen die Fangquoten basieren, variieren stark. Eine über die Jahre abnehmende Tendenz wird von mancher Seite darauf zurückgeführt, dass sich mittlerweile mehr Zwergwale als in früheren Jahrzehnten im Packeis aufhalten und dadurch von den (nicht eisgängigen) Beobachtungsschiffen nicht erfasst werden konnten. Belege für diese Hypothese fehlen.

In den vergangenen Jahren wurden von deutscher Seite vermehrt Daten zum Vorkommen von Walen vor und im antarktischen Packeis erhoben. Auf Forschungsschiffen die in bis zu 100% Eisbedeckung vordringen können, wurden systematische Erfassungen von Walen durchgeführt. Im Rahmen des vorliegenden Projektes sollen anhand dieser Daten Verteilungen ermittelt und Häufigkeiten berechnet werden, sowie eine komplexe Modellierung entworfen werden. Hierbei wird der Zusammenhang zwischen verschiedenen Umweltparametern wie z.B. Meerestiefe, Eisbedeckung, Distanz zur Küste oder Eiskante und dem Vorkommen von Walen untersucht, um nach Möglichkeit mit Hilfe dieser Parameter Abundanzen berechnen zu können.

Die Ergebnisse werden jeweils direkt der IWC vorgelegt um Grundlagen für Schutz- und Managementmaßnahmen zu bilden.

Resultate:

https://service.ble.de/ptdb/index2.php?detail_id=26707&site_key=141&stichw=11hs015&zeilenzahl_zaehler=1#newContent

Kooperationspartner:

Wageningen Institute for Marine Resources & Ecosystem Studies (IMARES),

Institut für Seefischerei des Johann Heinrich von Thünen-Instituts (vTI)

Drittmittelprojekt: BfN, 2.226.733 EUR

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

Projektdetails:
Die Beurteilung der Auswirkungen von Unterwasserschall auf marine Wirbeltiere (Schweinswale, Seehunde, Kegelrobben und Fische) - auf einer wissenschaftlichen Grundlage - ist bisher nur ansatzweise möglich. Für die artenschutzrechtlichen Prüfungen im Rahmen von Genehmigungsverfahren sind daher zusätzliche, grundlegende Forschungen zu den Auswirkungen von Unterwasserschall insbesondere auf marine Wirbeltiere erforderlich. In diesem Cluster wird anwendungsorientierte Forschung zu einer möglichen Beeinflussung der belebten Natur durch menschengemachten Lärm betrieben. Ziel ist es, überprüfbare Standards zur Bewertung des Einflusses von Unterwasserschall auf marines Leben zu entwickeln. Das vom ITAW der TiHo Hannover in Büsum in enger Zusammenarbeit mit dem BfN koordinierte Cluster 7 untersucht dabei ein breites Aufgabenspektrum. In Kooperation mit nationalen und internationalen Partnern (Universität Aarhus; DW-ShipConsult GmbH; Universität Liege; IMARE; DMM Stralsund, HZG) und Einrichtungen (Fjord&Baelt Kerteminde; Delphinarium und Rehabilitationszentrum Harderwijk; Seehundstation Friedrichskoog e.V.; Marine Station Hel) werden in verschiedenen Teilprojekten das Hörvermögen von Schweinswalen und Robben erforscht sowie Untersuchungsansätze zu möglichen Schädigungen von Fischen durch impulsartige Schallereignisse entwickelt.
Zudem werden die akustische Belastungsgrenze und mögliche Stressreaktionen durch anthropogenen Unterwasserlärm bei Schweinswalen untersucht. Darüber hinaus sollen freilebende Robben und Schweinswale mit einem automatischen Fahrtenschreiber ausgestattet werden, der gleichzeitig die aktuelle Schallbelastung der Tiere im Wasser aufzeichnen kann. Ziel solcher Untersuchungen ist das bessere Verständnis möglicher Verhaltensänderungen der Tiere (Flucht, Tauchverhalten, Abwanderung aus den "lauten" Gebieten) nach Unterwasserschallereignissen. Zur Vervollständigung der Informationen über Lärm im Meer wird in den Natura 2000 Schutzgebieten der Nord- und Ostsee eine Schallkartierung mittels Unterwassermikrofonen durchgeführt werden. In Absprache mit anderen Institutionen und dem Cluster 2 soll dann ein Konzept für ein standardisiertes Messverfahren zur Schallkartierung entwickelt werden.

Resultate:

Ruser, A.; Dähne, M.; van Neer, A.; Lucke, K.; Sundermeyer, J.; Siebert, U.; Houser, D. S.; Finneran, J. J.; Everaarts, E.; Meerbeek, J.; Dietz, R.; Sveegaard, S.; Teilmann, J.: Assessing auditory evoked potentials of wild harbor porpoises (Phocoena phocoena)

In: The Journal of the Acoustical Society of America, 140, 1 (2016) 442-452

https://dx.doi.org/10.1121/1.4955306

Kooperationspartner:

Universität Aarhus

DW-ShipConsult GmbH

Universität Liege

IMARE

Deutsches Meeresmuseum Stralsund

Fjord&Baelt Kerteminde

Delphinarium und Rehabilitationszentrum Harderwijk

Seehundstation Friedrichskoog e.V.

Marine Station Hel

Drittmittelprojekt: EU (FP7), 636.210 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Parasitologie Zentrum für Infektionsmedizin

Projektdetails:
Infektionen mit dem Rinderlungenwurm Dictyocaulus viviparus, welcher nicht selten tödliche Lungenerkrankungen hervorruft, induzieren eine belastbare, für 6-12 Monate vor einer Erkrankung schützende Immunität. Diese natürliche Immunitätsbildung ist die Grundlage für das Forschungsvorhaben zur Entwicklung eines auf rekombinant exprimierten Proteinen basierenden Impfstoffs gegen den Rinderlungenwurm. Als Vakzinekandidaten sollen neben dem Muskelprotein Paramyosin, welches nur bei Wirbellosen anzutreffen ist, verschiedene sezernierte Antigene bezüglich ihres protektiven Potentials zunächst in vitro evaluiert und anschließend klinisch getestet werden.

Resultate:

http://cordis.europa.eu/result/rcn/181837_de.html

Drittmittelprojekt: EU (Paravac), 636.210 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Parasitologie Zentrum für Infektionsmedizin

Projektdetails:
In verschiedenen heterologen Systemen (E. coli, Pichia pastoris, Nicotiana tabacum) rekombinant exprimierte Lungenwurmproteine sollen in in vitro-Assays auf ihre Antigenität untersucht werden. Dabei wird die Reaktion jener Immunzellen untersucht, die grundsätzlich bei Infektionen eine initiale Rolle spielen, nämlich die der Dendritischen Zellen (DC). Die Maturation von stimulierten DC und ihre Fähigkeit, naive T-Zellen (TC) zu stimulieren und zur Proliferation anzuregen, gibt erste Hinweise über das Potential eines rekombinanten Proteins, das Immunsystem zu aktivieren. Darüber hinaus kann durch die Untersuchung von Zytokinprofilen im Kulturmedium auf die Richtung der Immunantwort (TH1/TH2) geschlossen werden. Mit Hilfe dieser Immunzellassays können somit gezielt immunstimulierende Lungenwurmproteine für spätere Vakzinierungsstudien ausgewählt werden.

Resultate:

Joekel, D., Hinse, P., Raulf, M. K., Schicht, S., Bäumer, W., Werling, D., Kremmer, E., Strube, C. (2015) Vaccination of calves with yeast- and bacterial-expressed paramyosin from the bovine lungworm Dictyocaulus viviparus. Parasite Immunology 37, 614-623

Kooperationspartner:

Dr. Dirk Werling, Royal Veterinary College, London

Prof. Dr. W. Bäumer, College of Veterinary Medicine, North Carolina State Universit, USA

Drittmittelprojekt: EU - Research Executive Agency, 100.000 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Lebensmitteltoxikologie

Projektdetails:
Eicosanoids and oxidative metabolites of other polyunsaturated fatty acids represent one of the most potent classes of endogenous cellular mediators. Although about 80% of pharmaceuticals influence the formation of these oxylipins, little is known in regard to alteration by food ingredients. The aim of this project is to investigate the effects of these compounds on endogenous oxylipin levels applying a targeted metabolomics approach. Numerous studies on the impact of nutrition on single eicosanoids have been carried out. Because biological effects arise from a multitude of oxylipins, this approach is incomplete. To solve this problem, we will simultaneously analyze the whole oxylipin pattern of all unsaturated fatty acids using liquid chromatography mass spectrometric methods (LC-MS). This metabolomics approach will provide a more complete description of the biological effects of food ingredients. ln a complementary approach, we will test the in vitro effect of food ingredients on the enzymes involved in the pathways of oxylipin formation, particularly their inhibition/activation, as well as their expression levels. For this purpose cell-free enzyme assays for the cyclooxgenase, lipoxygenase, cytochrome P450 and epoxide hydrolase pathways will be established. Pro- and anti-inflammatory effects of the compounds will be investigated in primary cell cultures cells followed by LC-MS read out. With these high-content screening tools, secondary plant metabolites contaminants and food additives will be investigated for modulation of oxylipin formation. The most active compounds will be tested in animal models for effects on regulatory lipids and on physiological end points including atherosclerosis, inflammation and pain. lt is proposed that these studies will lead to the discovery of food ingredients that alter regulatory lipids, provide understanding of the system involved, while providing new tools for the pharmacological and toxicological evaluation of xenobiotics.

Drittmittelprojekt: Deutsche Forschungsgemeinschaft, 110.300 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Lebensmitteltoxikologie
Institut für Physiologie und Zellbiologie

Projektdetails:
Für viele Zoonoseerreger spielt der Darm eine entscheidende Rolle bei der Etablierung der Infektion sowie bei der Erregerausscheidung und somit bei der Ausbreitung der Infektion. Während mehrere Zellkultursysteme, die aus der Maus, der Ratte oder dem Menschen stammen, verfügbar sind, besteht für Untersuchungen im porcinen Bereich bisher nur die Möglichkeit, Primärzellkulturen, Organkulturen oder Versuchstiere einzusetzen. Um die molekularen Mechanismen, die zur Infektion von Darmepithelzellen im Schwein führen, näher zu charakterisieren und somit neue Strategien zur Eindämmung von Infektionen beim Schwein zu entwickeln, sollen in einem ersten Schritt frisch isolierte Epithelzellen aus verschiedenen Darmabschnitten des Schweins mit Hilfe eines retroviralen Vektors, der die Gensequenz für das "SV 40 large T antigen" enthält, immortalisiert werden. Anschließend soll eine morphologische, biochemische und funktionelle Analyse der immortalisierten Zellen am Beispiel von enterotoxischen Escherichia coli und Mycobacterium avium ssp. hominissuis zeigen, ob sich die neu etablierten Zelllinien zur Untersuchung von Pathogenitätsmechanismen Zoonose-relevanter Erreger eignen.

Resultate:

http://gepris.dfg.de/gepris/projekt/197787377

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).