Forschung

Kliniken/Institute:
Klinik für Kleintiere

Projektdetails:
Kommerzielle Eisenoxid-Nanopartikel werden zurzeit als Kontrastmittel im Bereich der bildgebenden Diagnostik über Magnetresonanztomographie (MRT) für diverse Anwendungen genutzt. Über die verwendeten klinisch zugelassenen Eisenoxid-Nanopartikel können sowohl Zellen als auch Gewebe kontrastverstärkt visualisiert werden. Prinzipiell bieten Nanopartikel die Möglichkeit, gezielt spezifische Binder oder Effektormoleküle (z.B. siRNAs) zu koppeln und so ein gerichtetes Targeting von Zellen und Geweben zu ermöglichen. Somit besitzen gekoppelte Nanopartikelkonstrukte einen multiplen Charakter, der gleichzeitig ein gerichtetes Labelling, eine Modulierung von zellulären Prozessen als auch eine diagnostische Darstellung erlaubt.
In vorherigen in den Forschungslaboren der Klinik für Kleintiere durchgeführten Arbeiten wurde bereits an der Markierung und Visualisierung von Stammzellen, primären Zellen und Zelllinien mittels kommerzieller Eisenoxid-Nanopartikel gearbeitet. Diese Arbeiten wurden durchgeführt, um die Visualisierung von Zellen und Geweben über Eisenoxid-Nanopartikel vermittelte Kontrastverstärkung in vitro und in vivo mittels MRT zu verbessern und somit ein sensibleres Imaging von zelltherapeutischen und regenerativen Ansätzen zu erlauben.
In Erweiterung an die vorangegangenen Projekte werden nun neuartige am Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) generierte Nanopartikel (Eisen-, Gold-, Platin-Konjugate) und deren Effekte, wie beispielsweise deren Einfluss auf das Zellproliferationsverhalten nach definierten Zeitpunkten an verschiedenen Zelltypen charakterisiert und vergleichend zu kommerziellen Eisenoxid-Nanopartikeln evaluiert. Die Toxizität der Nanopartikelmarkierung auf die jeweiligen Zellen wird u. a. mittels Proliferationstests und Durchflusszytometrie bestimmt. Weiterhin werden definierte Nanopartikel-markierte Zellzahlen in Agar-Gewebephantome eingebettet und über Magnetresonanztomographie (MRT) bei Feldstärken von 3T bzw. 7T visualisiert, um minimal detektierbare Zellzahlen zu ermitteln.

Kooperationspartner:

Laser Zentrum Hannover e.V., Hannover, Gruppe Nanomaterialien, Dr. L. Saijti

Drittmittelprojekt: #

Kliniken/Institute:
Institut für Pathologie

Projektdetails:
Die durch den BeAn-Stamm des Theilervirus (TMEV) bei empfänglichen Mäusestämmen ausgelöste demyelinisierende Theilervirus-Enzephalomyelitis (TME) ist ein bedeutendes Modell für die humane Multiple Sklerose. Hierbei ist insbesondere die chronische progressive Demyelinisierung mit fehlender bzw. unvollständiger und erst spät einsetzende Remyelinisierung ein charakteristischer pathomorphologischer Befund sowohl bei den chronisch progressiven Verlaufsformen der MS als auch der TME. Eigene Untersuchungen des Transkriptoms bei der TME mittels Mikroarrays zeigten eine enge Assoziation zwischen der Herabregulierung der mRNS zahlreicher an der Cholesterobiosynthese beteiligter Gene und der chronisch progressiven Entmarkung. Cholesterol ist ein quantitativ und qualitiativ wichtiger Bestandteil der Myelinscheiden und die Cholesterobiosynthese stellt einen geschwindigkeitsbestimmenden Schritt im Rahmen der Myelinsynthese dar. Ausgehend von der Arbeitshypothese, dass es durch eine Inhibition der Cholesterolbiosynthese durch transkriptionelle Steuermechanismen zu einer Unterdrückung der endogenen Remyelinisierung und damit chronischen Demyelinisierung bei der TME kommt, stehen folgende Aspekte im Vordergrund des vorgesehenen Forschungsprojekts: (i) Quantitative Analyse der Lipid- und Proteinkomponenten der Myelin-scheiden bei der TME unter besonderer Berücksichtigung von Cholesterol, (ii) Untersuchung, inwieweit eine cholesterolreiche Fütterung die endogene Remyelinisierungskapazität bei der TME beeinflussen kann. Die Ergebnisse sollen zeigen, ob die Cholesterolbiosynthese ein mögliches Ziel für die Entwicklung einer die Remyelinisierung fördernden Therapie zur Behandlung von Entmarkungserkrankungen von Mensch und Tier ist.

Kooperationspartner:

Zentrum für systemische Neurowissenschaften, Hannover

Drittmittelprojekt: Friedrich-Ebert-Stiftung , 60.000 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Biochemie
Research Center for Emerging Infections and Zoonoses

Projektdetails:
Angesichts der bedrohlich zunehmenden Resistenzbildung der Krankheitserreger gegen bewährte Antibiotika und dem Auftauchen neuer Infektionserkrankungen ist die Antiinfektiva-Forschung gefordert, alternative Wirkstoffe zu entwickeln. Neben Antibiotika, können pharmazeutische Substanzen zum Einsatz kommen, die das Immunsystem des infizierten Patienten stärken, um gegen die Infektion anzukämpfen. Solche immunstärkenden Wirkstoffe finden sich häufig als Naturstoffe in traditionellen Heilpflanzen.
Im biologischen Screening sollen Naturstoffe von Medizinalpflanzen aus dem Regenwald Costa Ricas in Hinblick auf ihre immunstärkenden Eigenschaften getestet werden. Diese Naturstoffe werden von einer kooperierenden Arbeitsgruppe aus Huntsville, Alabama unter der Leitung von Prof. William Setzer, gesammelt und zur Verfügung gestellt. Chemisch werden die Extrakte durch analytische HPLC mit UV- und MS-Detektion auf neue, aber auch auf bekannte immun-modulierende Produkte hin untersucht. Die neuen Substanzen werden isoliert und in ihrer Struktur aufgeklärt. Gleichzeitig werden die gereinigten Produkte in vielfältigen biologischen Systemen auf ihre Wirkung und die zugehörigen biochemischen Wirkmechanismen hin geprüft.

Resultate:

Jerjomiceva N, Seri H, Yaseen R, de Buhr N, Setzer WN, Naim HY, von Köckritz-Blickwede M. Guarea kunthiana Bark Extract Enhances the Antimicrobial Activities of Human and Bovine Neutrophils. Nat Prod Commun. 2016 Jun;11(6):767-70.

Yaseen R, Blodkamp S, Lüthje P, Reuner F, Völlger L, Naim HY, von Köckritz-Blickwede M. Antimicrobial activity of HL-60 cells compared to primary blood-derived neutrophils against Staphylococcus aureus. J Negat Results Biomed. 2017 Feb 19;16(1):2. doi: 10.1186/s12952-017-0067-2.

 

In Vitro Testing of Crude Natural Plant Extracts from Costa Rica for Their Ability to Boost Innate Immune Cells against Staphylococcus aureus.

Yaseen R, Branitzki-Heinemann K, Moubasher H, Setzer WN, Naim HY, von Köckritz-Blickwede M.

Biomedicines. 2017 Jul 5;5(3). pii: E40. doi: 10.3390/biomedicines5030040.

Kooperationspartner:

Prof. William Setzer, University of Huntsville, Alabama

Kliniken/Institute:
Klinik für Kleintiere

Projektdetails:
Das Projekt befasst sich mit der klinischen Ganganalyse beim Hund und der Untersuchung wie sich die Gewichtsverteilung nach Amputation einer Gliedmaße beim Patienten verändert. Parallel zur Ganganalyse werden MRT-Untersuchungen der Gelenke der kontralateralen Gliedmaße durchgeführt, um das Auftreten von Veränderungen in den vermehrt belasteten Gelenken zu untersuchen. Hierfür werden zum Einen Untersuchungen an Patienten, bei denen z.B. auf Grund von Osteosarkomen eine Gliedmaße amputiert werden muss, durchgeführt. Zum Anderen wird am Beispiel des Beagles ein Amputationsmodell entwickelt, indem den Beaglen eine Gliedmaße hochgebunden wird und somit eine Amputation simuliert werden kann.

Drittmittelprojekt: #

Kliniken/Institute:
Institut für Pathologie

Projektdetails:
Die durch den BeAn-Stamm des Theilervirus (TMEV) bei empfänglichen Mäusestämmen ausgelöste demyelinisierende Theilervirus-Enzephalomyelitis (TME) ist ein bedeutendes Modell für die humane Multiple Sklerose. Die astrozytäre Narbenbildung und eine fehlende bzw. unvollständige und erst spät einsetzende Remyelinisierung stellen neben der Demyelinisierung einen klassischen pathomorphologischen Befund bei chronisch progressiven Verlaufsformen der MS und der TME dar. Eigene Untersuchungen des Transkriptoms bei der TME mittels Mikroarrays zeigten eine Aufregulation der mRNS zahlreicher an den Janus Kinase (JAK)/ Der Signal transducer and activator of transcription (STAT)-Signalwegen beteiligter Gene. Der STAT3-Signalweg induziert im Rahmen der physiologischen embryologischen Entwicklung glialer Vorläuferzellen eine Proliferation und astrozytäre Differenzierungsrich-tung. Ausgehend von der Arbeitshypothese, dass es durch eine Zytokin- oder Wachstumsfak-tor-vermittelte Aktivierung des STAT3-Signalweges zu der astrozytären Narbenbildung und gleichzeitigen Unterdrückung der endogenen Remyelinisierung bei der TME kommt, stehen folgende Aspekte im Vordergrund des vorgesehenen Forschungsprojekts: (i) Identifikation des zellulären Ursprungs des STAT3-Signals bei der TME unter besonderer Berücksichtigung der Astrozyten, (ii) Untersuchung, inwieweit eine Aktivierung des STAT3-Signalwegs eine astrozytäre Differenzierung von oligodendroglialen Vorläuferzellen (OPCs) in vitro begüns-tigt. Die Ergebnisse sollen zeigen, ob der STAT3-Signalweg ein mögliches Ziel für die Ent-wicklung einer Astrogliose-inhibierenden und die Remyelinisierung fördernden Therapie zur Behandlung von Entmarkungserkrankungen von Mensch und Tier ist.

Kooperationspartner:

Zentrum für systemische Neurowissenschaften, Hannover

Drittmittelprojekt: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Kliniken/Institute:
Institut für Pathologie

Projektdetails:
Die demyelinisierende Leukoenzephalitis ist die häufigste nervöse Manifestationsform der Hundestaupe und stellt eine schwer therapierbare Erkrankung in der Veterinärmedizin dar. In der Frühphase werden hierfür Virus-induzierte und nachfolgend immunpathologische Prozes-se für die Entmarkung im ZNS der betroffenen Tiere verantwortlich gemacht. Eine vergleich-bare Pathogenese liegt bei der Theilerschen murinen Enzephalomyelitis (TME)-Virus-Infektion der Maus vor. Die experimentelle TME der Maus ermöglicht somit die Hypothesen-gestützte Untersuchung der Fragestellung, ob eine Dysfunktion von regulatorischen T-Zellen (Treg) und eine Apoptoseresistenz von Leukozyten bei chronischen Virusinfektionen zu an-haltenden Entzündungsreaktionen mit Demyelinisierung beitragen. Hierzu wird die Vertei-lung von Treg und assoziierte Immunzell-Infiltrationen sowie deren Zytokin- und Toll-like-Rezeptor-Expression und Apoptose-Induktion bei der experimentellen TME und spontan auf-getretenen Hundestaupe mittels Immunhistologie und molekularbiologischen Methoden ver-gleichend analysiert. Weiterhin soll der Einfluss von Gliazellen auf die Immunmodulation und Apoptose von Leukozyten in In vitro-Experimenten näher charakterisiert werden. Die geplante Studie stellt einen innovativen Untersuchungsansatz zur Pathogeneseforschung der Staupeenzephalitis dar. Weiterhin bilden die Ergebnisse möglicherweise eine Grundlage für immunmodulatorische Therapieansätze bei der chronischen kaninen Staupeenzephalitis sowie anderen immunpathologischen ZNS-Erkrankungen.

Drittmittelprojekt: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Kliniken/Institute:
Institut für Pathologie

Projektdetails:
Traumatische Rückenmarkschäden durch Bandscheibenvorfälle sind eine der häufigsten neurologischen Erkrankungen beim Hund. Trotz Fortschritten in Diagnostik und Therapie ist die Behandlung in vielen Fällen schwierig. <em>In vivo</em>-Studien am Nagermodell zeigen, dass trans-plantierte Schwann-Zellen und olfaktorische Hüllzellen (olfactory ensheathing cells, OECs) axonales Wachstum und Remyelinisierung <em>in vivo</em> fördern. Unklar ist, ob kanine transplantierte Gliazellen ähnliche in vivo-Effekte vermitteln, und ob das kanine Rückenmark Nager-ähnliche degenerative Prozesse aufweist. Aufgrund fehlender Vergleichsstudien ist selbst am Nagermodell nicht geklärt, welcher der beiden Zelltypen das größere regenerative Potential besitzt, und inwieweit OECs der Riechschleimhaut als der klinisch zugänglichsten Quelle den Zellen des Bulbus vergleichbare Effekte vermitteln. In diesem Projekt wird zunächst die Degeneration, Regeneration und Reparation des adulten kaninen Rückenmarkes nach Verletzung detailliert morphologisch und molekular unter Berücksichtung von Gliazellproliferation, Zytokin-, MMP-, TIMP-, HIF- und Epo-Expression sowie der extrazellulären Matrix in vivo charakterisiert. Dies soll dazu dienen ein für die Zelltransplantation beim Hund optimales Zeitfenster zu definieren. Parallel dazu werden OECs des Bulbus olfactorius und der Riech-schleimhaut sowie Schwann-Zellen des Nervus fibularis kultiviert und erstmalig vergleichend die Eigenschaften von OECs und Schwann-Zellen bezüglich Proliferation, Antigenexpression und Neuritenwachstumsfördernder Aktivität in vitro und in vivo nach Transplantation in das verletzte Rückenmark der Ratte (Kooperation mit AG 5) bestimmt. Mit der Analyse des "Empfänger"-Gewebes Rückenmark und des "Spender"-Gewebes Glialzelle werden nicht nur bislang am Nagermodell erhobene Daten auf den Hund übertragen, sondern innovativ die Grundlage für die autologe Transplantation beim Hund gelegt.

Kliniken/Institute:
Klinik für Rinder
Institut für Tiergenomik

Projektdetails:
Lahmheiten gehören neben Euterentzündungen und Fruchtbarkeitsstörungen zu den dritthäufigsten Ursachen für finanzielle Verluste in der Milchviehhaltung. Zur deren Vermeidung sind effektive chirurgische Interventionen bei Klauenerkrankungen erforderlich. Fraglich ist jedoch bei vielen Behandlungsverfahren, ob diese zu einer ausreichenden Wiederherstellung der Klauenfunktion führen, zumindest sind hohe Rezedivraten zu verzeichnen. Ziel der Untersuchung an Patienten der Klinik für Rinder der TiHo ist, verschiedene Modifikationen von Operationsverfahren zu prüfen, in wie weit diese eine funktionelle Wiederherstellung ermöglichen. Im Rahmen der Studien kommen als Untersuchungsmethoden u.a. Kraft- und Druckverteilungsmessplatten zum Einsatz.

Kliniken/Institute:
Institut für Biochemie

Projektdetails:
Das protocadherin liver kidney colon (PLKC, CDHR2) ist ein Mitglied der Super-Familie der Cadherine und besitzt Eigenschaften eines Tumor-Suppressors, indem es Kontakt-Inhibition der Zell-Proliferation induziert. Weder der Mechanismus dieser Inhibition noch die physiologische Rolle dieses Proteins in den Geweben, in denen Expression nachgewiesen wurde, konnten bislang aufgeklärt werden.

Beide Fragestellungen werden mittels molekularbiologischen,
proteinbiochemischen und zellbiologischen Untersuchungen erarbeitet.

Kooperationspartner:

Prof. Dr. Marwan El-Sabban, Medical Faculty, American University of Beirut, Libanon;

PD Dr. Wilfried Kues, FLI, Mariensee

Drittmittelprojekt: DAAD , 50.000 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Biochemie

Projektdetails:
Lysosomal storage disorders are a heterogeneous group of more than 50 distinct inborn metabolic diseases affecting about 1 in 5000 to 7000 live births. The diseases often result from mutations followed by functional deficiencies of enzymes or transporters within the acidic environment of the lysosome, which mediate the degradation of a wide subset of substrates, including glycosphingolipids, glycosaminoglycans, cholesterol, glycogen, oligosaccharides, peptides and glycoproteins, or the export of the respective degradation products from the lysosomes. The progressive accumulation of uncleaved substrates occurs in multiple organs and finally causes a broad spectrum of different pathologies including visceral, neurological, skeletal and hematologic manifestations. Besides deficient lysosomal enzymes and transporters other defects may lead to lysosomal storage disorders, including activator defects, membrane defects or defects in modifier proteins. Our research focusses on two different lysosomal storage disorders: Niemann-Pick type C, and Fabry disease. Niemann-Pick Type C disease (NPC) is characterized by a defect in the trafficking of endocytosed cholesterol with sequestration of unesterified cholesterol in lysosomes and late endosomes, due to an autosomal recessive mutation in one or both of the genes NPC1 and NPC2. Other lipids also accumulate with variation between different tissues. The second disease analysed is Morbus Fabry, a lysosomal storage disease caused by an inherited deficiency of the lysosomal enzyme &#945;-galactosidase A (GAA), which facilitates the first step of glycosphingolipid degradation. The consequence of GAA dysfunction is the accumulation of glycosphingolipids, especially globotriaosylceramid (GB3), in blood vesicles as a preliminary step and furthermore in the lysosomes of different organs.
Our work emphasizes the potential implications of membrane trafficking defects on the pathology of these diseases, as many mutations interfere with correct lysosomal protein trafficking and alter cellular lipid homeostasis. Unraveling of these pathogenetic mechanisms constitutes an essential step towards designing therapeutic strategies, such as substrate reduction therapy as well as pharmacological chaperone therapy which directly aim to improve folding and lysosomal transport of misfolded mutant proteins.

Kooperationspartner:

Prof. Dr. Anibh Das, Leiter Pädiatrische Stoffwechselmedizin, Kinderklinik der MHH, Pädiatrie II, Carl-Neuberg Str. 1, 30625 Hannover