Forschung

Drittmittelprojekt: Volkswagenstiftung, 657.600 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Tierernährung
Institut für Lebensmittelqualität und -sicherheit

Projektdetails:
Eine potentiell flächendeckende Wiedervernässung der Moore zwecks Revitalisierung und CO2-Speicherung führt über die extensive Nutzung zum Anfall ligninreicher Primärbiomasse, die nicht effizient für die klassische Tierhaltung nutzbar ist. Diese Biomasse kann bisher maximal energetischen Zwecken dienen, was aber in Zukunft im Sinne einer ehrgeizigen Energiewende und Kreislaufwirtschaft nicht mehr zielführend ist. Im Rahmen diese Projektes soll die Lignozellulosestruktur der organischen Rohstoffe technisch durch Vorbehandlungen aufgebrochen werden und die dann insgesamt besser verdauliche Biomasse anschließend für eine dezentrale Insektenproduktion genutzt werden. Modellhaft sollen Standard-Insektenlarven (schwarze Soldatenfliege) und Spezialitäten (Mehlwurm, Grillen etc.) aufgezogen werden. So sollen skalierbar hochwertige Rohstoffe für die Heimtierernährung oder perspektivisch neuartige Lebensmittel produziert werden.

Kooperationspartner:

Deutsches Institut für Lebensmitteltechnik e.V., Quakenbrück

Dr. Kashif ur Rehman

Drittmittelprojekt: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), 155.950 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Pathologie

Projektdetails:
Beschreibung:
Das kanine Staupevirus (CDV) ist ein hochkontagiöses Morbillivirus, welches bei Hunden und Wildkarnivoren schwere systemische und respiratorische Erkrankungen verursacht. Das angeborene Immunsystem spielt eine zentrale Rolle in der Pathogenese verschiedener viraler Atemwegserkrankungen, allerdings ist das Wissen über pulmonale Abwehrmechanismen bei Hundestaupe noch lückenhaft. Das geplante Projekt basiert auf unseren Vorarbeiten, in denen gezeigt werden konnte, dass Zellen des angeborenen Immunsystems CDV transportieren und für die Infektion des respiratorischen Epithels verantwortlich sind. Außerdem führt eine Störung antiviraler Signalwege in Immunzellen zu einer verstärkten Freisetzung des Virus aus der Lunge. Im ersten Teil des Projekts soll der polarisierende Effekt von CDV auf Immunzellen in vitro näher untersucht werden. Hierzu werden phänotypische Veränderungen und immunologische Parameter von infizierten Lungen- und Blutmakrophagen sowie die Reifung von dendritischen Zellen mittels Durchflusszytometrie und globalen Transkriptomanalysen gemessen. Außerdem werden gemischte Leukozytenkulturen sowie Migrations-, Phagozytose- und Stickstoffmonooxid-Assays zur Bestimmung von virusbedingten funktionellen Störungen durchgeführt. Im zweiten Teil wird der Einfluss der Makrophagen-Polarität und der Reifung dendritischer Zellen auf den Viruseintritt in das respiratorische Epithel und die Fähigkeit modulierter Immunzellen das Virus auf Atemwegsepithelien zu übertragen, anhand von Air-Liquid-Interface-Kulturen und Lungengewebs-Präzisionsschnitten untersucht. Darüber hinaus werden zytopathische Effekte und ultrastrukturelle Veränderungen, wie virusinduzierte Zilienpathologien und Apoptosen, sowie die Regenerationsfähigkeit von infizierten Gewebskulturen bestimmt. Die Studien werden mechanistische Einblicke in die Dysfunktion der pulmonalen angeborenen Immunität bei CDV-Infektionen und deren Auswirkungen auf die Pathogenese der Krankheit liefern. Die Ergebnisse sollen damit zur Entdeckung therapeutischer Ansätze bei respiratorischen Infektionen und zur Verhinderung der Virusübertragung auf andere Wirte beitragen.

Drittmittelprojekt: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), 155.950 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Pathologie

Projektdetails:
Beschreibung:
Das kanine Staupevirus (CDV) ist ein hochkontagiöses Morbillivirus, welches bei Hunden und Wildkarnivoren schwere systemische und respiratorische Erkrankungen verursacht. Das angeborene Immunsystem spielt eine zentrale Rolle in der Pathogenese verschiedener viraler Atemwegserkrankungen, allerdings ist das Wissen über pulmonale Abwehrmechanismen bei Hundestaupe noch lückenhaft. Das geplante Projekt basiert auf unseren Vorarbeiten, in denen gezeigt werden konnte, dass Zellen des angeborenen Immunsystems CDV transportieren und für die Infektion des respiratorischen Epithels verantwortlich sind. Außerdem führt eine Störung antiviraler Signalwege in Immunzellen zu einer verstärkten Freisetzung des Virus aus der Lunge. Im ersten Teil des Projekts soll der polarisierende Effekt von CDV auf Immunzellen in vitro näher untersucht werden. Hierzu werden phänotypische Veränderungen und immunologische Parameter von infizierten Lungen- und Blutmakrophagen sowie die Reifung von dendritischen Zellen mittels Durchflusszytometrie und globalen Transkriptomanalysen gemessen. Außerdem werden gemischte Leukozytenkulturen sowie Migrations-, Phagozytose- und Stickstoffmonooxid-Assays zur Bestimmung von virusbedingten funktionellen Störungen durchgeführt. Im zweiten Teil wird der Einfluss der Makrophagen-Polarität und der Reifung dendritischer Zellen auf den Viruseintritt in das respiratorische Epithel und die Fähigkeit modulierter Immunzellen das Virus auf Atemwegsepithelien zu übertragen, anhand von Air-Liquid-Interface-Kulturen und Lungengewebs-Präzisionsschnitten untersucht. Darüber hinaus werden zytopathische Effekte und ultrastrukturelle Veränderungen, wie virusinduzierte Zilienpathologien und Apoptosen, sowie die Regenerationsfähigkeit von infizierten Gewebskulturen bestimmt. Die Studien werden mechanistische Einblicke in die Dysfunktion der pulmonalen angeborenen Immunität bei CDV-Infektionen und deren Auswirkungen auf die Pathogenese der Krankheit liefern. Die Ergebnisse sollen damit zur Entdeckung therapeutischer Ansätze bei respiratorischen Infektionen und zur Verhinderung der Virusübertragung auf andere Wirte beitragen.

Drittmittelprojekt: Landesbetrieb für Küstenschutz, Nationalpark und Meeresschutz Schleswig-Holstein, 49.580 EUR

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

Projektdetails:
Das ITAW führt seit mehr als 30 Jahren Forschung an Meeressäugern durch und verfügt mit über 50 Mitarbeitern im Institut am Standort Büsum über ausreichend hochqualifiziertes Fachpersonal. Ziel der Wissenschaftlerlnnen ist es, die Ökologie und Physiologie der marinen Säuger zu erforschen und die Einflüsse des Menschen auf die Tiere, ihrer Gesundheit und ihren Bestand zu beurteilen.
Im Rahmen des Projektes "Monitoring von Meeressäugerfunden" werden alle durch die Seehundjäger ausgefüllten Meldebögen digitalisiert und in eine Datenbank überführt. Diese Meldebögen werden von den schleswig-holsteinischen Seehundjägern für jeden gefundenen Meeressäuger, sowohl für kranke als auch tote Tiere, ausgefüllt und enthalten Daten zu Funddatum, Ort, Tierart und Zustand des Tieres/Kadavers. Diese Daten werden jährlich zusammengefasst und evaluiert, um Trends in Strandungszahlen für die drei heimischen Meeressäugerarten zu untersuchen und auf Ihre mögliche Ursache hin zu bewerten. Ferner werden die Daten regelmäßig mit den Daten der am ITAW untersuchten Fälle verschnitten. So wird eine umfassendere und objektivere Bewertung der Situation der heimischen marine Säugerpopulation ermöglicht. Dazu können komplexere wissenschaftliche Evaluationen als bisher vorgenommen werden und die daraus resultierenden Ergebnisse können direkt durch zuständige Behörden für die Weiterentwicklung bestehender Managementpläne genutzt werden.

Drittmittelprojekt: DFG, 482.000 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Mikrobiologie Zentrum für Infektionsmedizin
Institut für Biochemie

Projektdetails:
Streptococcus suis kolonisiert häufig den oberen Respirationstrakt von Schweinen, kann aber auch schwere systemische Erkrankungen, wie Meningitis und Septikämie, verursachen. Die Pathogenese einer S. suis-Infektion sowie die Rolle der Virulenzfaktoren, vor allem des Poren-bildenden Toxins Suilysin (SLY) und der D-Alanin-D-Alanyl-Carrier-Ligase (DltA), sind nach wie vor nicht vollständig geklärt. Bislang weiß man, dass SLY verschiedene Wirtszellen durch Porenbildung schädigt und eine entzündliche Immunantwort auslöst. Die D-Alanylierung von Lipoteichonsäuren in der Zellwand durch DltA macht S. suis widerstandsfähiger gegenüber antimikrobiellen Peptiden (AMPs) und der Phagozytose durch Neutrophile.
Unser Ziel ist es, die Rolle von SLY und DltA während der Kolonisierung des porzinen Atemtraktes durch S. suis, seiner Ausbreitung über den Blutkreislauf und der Invasion des Zentralnervensystems zu klären. Dabei werden wir uns auf ihren Einfluss auf die Interaktion zwischen Monozyten/Makrophagen und Neutrophilen fokussieren. Wir stellen die Hypothese auf, dass die Wirtskompartimente die Expression von sly und dltA unterschiedlich beeinflussen und umgekehrt, dass SLY und DltA die angeborene Immunantwort des Wirtes beeinflussen, indem sie die Interaktion zwischen den Immunzellen modulieren und so zum Schutz von S. suis vor Abwehrmechanismen des Immunsystems beitragen.
Um dies zu untersuchen, werden wir komplexe Zellkultursysteme verwenden, die die drei Hauptkompartimente des Wirtes sehr genau nachbilden: eine Co-Kultur von ausdifferenzierten primären porzinen respiratorischen Epithelzellen und Alveolarmakrophagen, porzine Präzisionslungenschnitte, ein rekonstituiertes Vollblut-System und das Blut-Zerebrospinalflüssigkeit-Barriere-Modell. Diese Modelle werden mit einem S. suis Serotyp 2 Wildtyp-Stamm (wt), den isogenen Deletionsmutanten Δsly, ΔdltA und ΔdltAΔsly, sowie den entsprechenden komplementierten Mutanten infiziert.
Zunächst werden wir die sly- und dltA-Expression in den drei Kompartimenten mittels quantitativer real time-PCR und Western Blotting analysieren. Danach werden wir die Antwort der Monozyten/Makrophagen und Neutrophilen auf eine Infektion mit dem S. suis wt und den jeweiligen Mutanten untersuchen. Dabei werden wir uns auf die Bildung von Neutrophil Extracellular Traps und reaktiven Sauerstoffspezies, die Phagozytoseaktivität und die Freisetzung von bestimmten Zytokinen und AMPs konzentrieren. Zum Schluss werden wir untersuchen, wie infizierte Monozyten/Makrophagen Neutrophile, im Hinblick auf ihr Transmigrationsverhalten, ihre Phagozytoseaktivität und ihre Immunreaktion, beeinflussen und umgekehrt.
Die genauere Untersuchung der angeborenen Immunantwort auf eine Infektion mit S. suis in den drei unterschiedlichen Wirtskompartimenten wird uns ein besseres Verständnis darüber vermitteln, wie sich S. suis von einem harmlosen Kommensalen zu einem invasiven Erreger entwickeln kann und welche Rolle dabei SLY und DltA spielen.

Kooperationspartner:

Dr. Sophie Öhlmann (Institut für Bakteriologie und Mykologie, Veterinärmedizinische Fakultät, Universität Leipzig)

Drittmittelprojekt: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) , 322.642 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Pharmakologie Toxikologie und Pharmazie

Projektdetails:
Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eisenbasierter Werkstoffe mit antibakterieller Wirkung als innovative Implantatwerkstoffe zur Vermeidung von Implantat-Infektionen. Diese stehen dem Nutzen der Implantate gegenüber und sind mit erheblichen Belastungen von Patient*innen und Folgekosten verbunden. Bei Infektionen entsteht auf der Implantatoberfläche ein Biofilm, der die verursachenden Keime vor dem Immunsystem und Therapien schützt. Auch bei hohen medizinischen Standards kann eine Infektion nicht vollständig ausgeschlossen werden, sodass die zunehmende Verbreitung von u.a. multiresistenten Keimen Fortschritte in der Medizintechnik gefährdet. Derzeit eingesetzte inerte Werkstoffe sind meist ohne Berücksichtigung der Infektionsproblematik entwickelt worden. Daher werden zunehmend verschiedene Ansätze zur Modifikation von Implantaten, z. B. durch die Freisetzung von antibakteriell wirksamen Silberionen, adressiert. Im Rahmen des beantragten Forschungsprojektes sollen oberflächennahe Phasen einer degradierbaren Silberlegierung in Kombination mit einem inerten eisenbasierten Implantatwerkstoff eingestellt und genutzt werden, um eine angepasste Silberkonzentration zur Infektionsvermeidung freizusetzen. Geringe Dosen sind ausreichend, da die Ionen direkt am Zielort frei werden und so die abschirmende Wirkung des Biofilmes umgangen werden kann. Die vollständige Unlöslichkeit von Eisen und Silber ineinander ermöglicht die Einstellung dieser Silberphasen, erschwert aber im Gegenzug die Prozessierung. Pulvermetallurgische Verfahren, wie das pulverbettbasierte selektive Laserstrahlschmelzen (LPBF), ermöglichen die Verarbeitung von pulverförmigen Mischungen der einzelnen Materialkomponenten. Im eisenbasierten, inerten Werkstoff 316L sollen mittels LPBF gezielt oberflächennahe Phasen einer degradierbaren, im Eisen unlöslichen, funktionalen Silberlegierung eingestellt werden, die in einer gezielten Freisetzung von Silberionen resultieren. Um die Biokompatibilität von freigesetzten Degradationspartikeln zu untersuchen, sollen Primärzellen (Osteoblasten) und Zelllinien (u.a. Fibroblasten und Endothelzellen) für die Untersuchung herangezogen werden. In den Zellen werden mögliche Stressreaktionen auf den Legierungskontakt durch die Freisetzung von Entzündungsmediatoren und Veränderungen im Zellstoffwechsel erfasst. Um antibakterielle Eigenschaften der Legierung näher zu charakterisieren, werden darüber hinaus verschiedene Szenarien einer Co-Inkubation von Bakterien und Zellen untersucht.

Resultate:

https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/538437364?language=en

Drittmittelprojekt: Verbände, 54.000 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Pharmakologie Toxikologie und Pharmazie

Drittmittelprojekt: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), 179.695 EUR

Kliniken/Institute:
AG Vektor-assoziierte Biodiversität und Infektion

Projektdetails:
Die Untersuchung des Immunsystems von Tieren in ihrem natürlichen Umfeld gewinnt immer mehr an Bedeutung. Neben den natürlich auftretenden Faktoren, die das Immunsystem beeinflussen, unterstreichen speziell die steigenden Umweltbelastungen, denen Tiere ausgesetzt sind, die Wichtigkeit des Forschungsfeldes der Ökoimmunologie. Auch auf Stechmücken, die wichtigsten Vektoren für verschiedene Krankheitserreger, haben Umweltbedingen einen starken Einfluss auf die Entwicklung, sowie auf das Immunsystem und die Vektorkompetenz. Eine wichtige Umweltbedingung ist die Belastung mit Schadstoffen, die infolge ihrer weit verbreiteten Verwendung stark an Bedeutung zugenommen hat. Dieses Projekt befasst sich mit der Analyse von Brutgewässern von Stechmücken, deren Belastung mit verschiedenen Schadstoffen und der Interaktion zwischen Belastung und Vektorkompetenz der Stechmücken. Im ersten Arbeitspaket werden Freilandproben
entnommen und analysiert, wobei die häufigsten Schadstoffe in Laborversuchen auf ihre Wirkung auf Stechmückenlarven getestet werden und mittels Dosis-Wirkung-Experimenten eine subletale Dosis dieser Stoffe für die weiteren Experimente zu ermitteln. Im zweiten Arbeitspaket werden Verhaltensversuche zur Eiablage von weiblichen Stechmücken auf Schadstoff belasteten Wasserproben durchgeführt und Larven in den in Arbeitspaket 1 definierten Testwassern aufgezogen, um ihre Entwicklung unter Schadstoffeinfluss zu untersuchen. Zusätzlich werden Transkriptomanalysen durchgeführt, um Veränderungen in
der Genexpression der Larven aufgrund der Schadstoffbelastung zu erforschen. Das dritte Arbeitspaket untersucht die Vektorkompetenz von Stechmückenlarven für das West-Nil-Virus
nach Exposition gegenüber verschiedenen Schadstoffen während ihrer Entwicklung. Es werden sowohl Larven mit WNV infiziert und in den schadstoffhaltigen Gewässern aufgezogen um im
adulten Stadium die Virusübertragung auf Blutproben zu messen, als auch nicht infizierte Larven untersucht, die nach Aufzucht in diesen Testwassern als Adulte infiziert und die
Viruslast im Speichel und die Viruskinetik gemessen. Die Erkenntnisse aus diesen Untersuchungen sollen dazu beitragen, das Verständnis für die Wechselwirkungen zwischen Umweltbelastung und Vektorkompetenz zu verbessern.

Kooperationspartner:

RPTU Kaiserslautern-Landau, Institut für Umweltwissenschaften

Drittmittelprojekt: H. Wilhelm Schaumann Stiftung, 5.000 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Physiologie und Zellbiologie

Projektdetails:
Die Fütterung von Nutztieren hat einen großen Einfluss auf unsere Umwelt. Sowohl die eingesetzten Ressourcen als auch die ausgeschiedenen Stoffwechselprodukte machen es erforderlich, die physiologischen Prozesse im Stoffwechsel von Nutztieren genau zu verstehen. Insbesondere im Hinblick auf das "One Health"-Konzept müssen Wege entwickelt werden, um trotz wachsender Weltbevölkerung und knapper werdender Ressourcen die Gesundheit von Mensch und Tier sowie die Nahrungsmittelversorgung zu sichern und gleichzeitig die Belastung der Umwelt zu minimieren. Aufgrund ihrer Fähigkeit zum Phosphorrecycling (P) und der Stickstoffverwertung (N) durch die Mikroorganismen des Vormagens stellen insbesondere Wiederkäuer eine interessante Modellgruppe dar, um die N- und P-Gehalte im Futter auf ein Minimum zu reduzieren. Die geplanten Studien sollen zu einem besseren Verständnis der angepassten Stoffwechselprozesse bei P- und N-reduzierter Fütterung beitragen und sich insbesondere auf die Regulation des Aminosäuretransports in der Leber unter Stressbedingungen konzentrieren.

Drittmittelprojekt: Bundesministerium für Bildung und Forschung / DLR, 182.810 EUR

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

Projektdetails:
Antimikrobiellen Resistenzen sind ein weltweites Gesundheitsrisiko mit komplexen, undurchsichtigen
Übertragungswegen zwischen Menschen, Tieren und der Umwelt. Die spezielle Rolle von Wildtieren und der Umwelt in Bezug auf die Entstehung, Unterhaltung, Verbreitung und Übertragung von resistenten Bakterien und Resistenzgenen ist weitestgehend unbekannt. In dem Projekt MARRES werden resistente Bakterien von Kegelrobben und Seehunden aus der Nord- und Ostsee, sowie aus Meerwasser (Umwelt-DNA) bestimmt, um eine zielgerichtete Untersuchung dieser beiden marinen Ökosysteme durchzuführen. Hierfür werden modernste mikrobiologische Verfahren, Genom und Metagenom Sequenzierungen angewendet. Die Auswertung von bereits veröffentlichten menschlichen und tierischen Daten zu antimikrobiellen Resistenzen aus den Untersuchungsgebieten, aber auch im globalen Zusammenhang, sollen die in diesem Projekt gewonnen Ergebnisse aus einem weitestgehend unerforschten Gebiet in einen One-Health-Kontext bringen. Der Ansatz umfasst dabei drei One-Health Sektoren in marinen Ökosystemen (Umwelt-DNA, Topprädatoren, Menschen), die eine große Bedeutung im Bereich der Weltgesundheit haben. Er verspricht relevante Informationen zu Übertragungswegen von resistenten Bakterien, einschließlich Pathogenen, und Resistenzdeterminanten zwischen Menschen, Wildtieren und der Umwelt. Eine Datenbank zu Antimikrobiellen Resistenzen von Meeressäugern der Ostsee wird entsprechend den FAIR Prinzipien erstellt werden. Langfristig soll dieses Projekt den Grundstein für ein transnationales Netzwerk von Antibiotika-Resistenz-Experten und Meeresbiologen in Europa legen. Die Einführung einer harmonisierten Antibiotika-Resistenz-Überwachung im Ökosystem Meer wird bedeutend zu den Maßnahmen beitragen, die auf eine Verbesserung der Resistenzlage hinarbeiten, und damit die öffentliche Gesundheit fördern.

Kooperationspartner:

Project coordination: Prof. Dr. Christa Ewers, Institute of Hygiene and Infectious Diseases of Animals, Justus Liebig University Giessen, Germany

Dr. Iwona Pawliczka vel Pawlik, University of Gdańsk, Institute of Oceanography, Hel Marine Station, Poland

Prof. Modestas Ruzauskas, Lithuanian University of Health Sciences, Microbiology and Virology Institute, Lithuania

Žilvinas Kleiva, PhD, Lithuanian Sea Museum, Lithuania

Martin Hölzer, Robert Koch Institute, Germany