Forschung

Drittmittelprojekt: University of Tripoli, Libya; Institut für Pathologie, TiHo

Kliniken/Institute:
Institut für Pathologie

Projektdetails:
Die extrazelluläre Matrix (EZM) des zentralen Nervensystems (ZNS) unterscheidet sich in mehrfacher Hinsicht von der anderer Organe. Während Kollagene, Fibronektin und Laminin in den meisten Geweben die Hauptmasse der Extrazellularsubstanz ausmachen, finden sich diese Moleküle in Gehirn und Rückenmark nur in relativ geringem Ausmaß. Allerdings sind sie im ZNS in Form von Basalmembranen maßgeblicher Bestandteil der so genannten Blut-Hirn- Schranke, deren Integrität für die Aufrechterhaltung der Organ-Homöostase ausschlaggebend ist. Quellen für die EZM-Moleküle können generell alle ortsständigen neuronalen und glialen Zellen sein, gerade für die Produktion der faserförmigen, an Basalmembranen beteiligten Glykoproteine spielen jedoch auch Endothelzellen eine wichtige Rolle. Die demyelinisierende Staupeenzephalitis stellt aufgrund morphologischer und teils pathogenetischer Kriterien ein wichtiges Tiermodell für humane demyelinisierende Erkrankungen des ZNS dar. So zeigen viele Komponenten der EZM im Rahmen der Multiplen Sklerose charakteristische Veränderungen in ihrem Syntheseumfang und Verteilungsmuster. Dabei können unterschiedliche Reaktionen in Abhängigkeit von der Plaqueform bzw. dem Stadium der MS-Läsion beobachtet werden. Über die Zusammensetzung und die Alterationen des EZM im Verlaufe einer Staupeenzephalitis ist jedoch nur wenig bekannt. Mittels dieser Studie sollen daher Rückschlüsse auf die Bedeutung einzelner EZM-Komponenten und ihrer Alterationen für pathogenetischeProzesse im Rahmen der Staupeenzephalitis gezogen werden.

Kooperationspartner:

University of Tripoli, Libya;

Kliniken/Institute:
Institut für Pathologie

Projektdetails:
Dystonia musculorum (DM) ist eine neurodegenerative Erkrankung, welche durch eine Mutation im Dystonin-Gen entsteht. Die Erkrankung tritt beim Menschen und bei der Maus auf und wird auch als hereditäre sensorische autonome Neuropathie bezeichnet. Mäuse mit einer solchen Genmutation zeigen starke Bewegungsstörungen und versterben in einem Alter von 3 bis 4 Wochen.
In dieser Studie soll eine neue, spontan aufgetretene Mutation bei C57BL/6N-Mäusen klinisch und morphologisch sowie auf DNA- und Proteinebene charakterisiert werden.
Die Untersuchungen werden an 13 bis 22 Tage alten Tieren durchgeführt. Es soll die Identifizierung und molekulare Charakterisierung des betroffenen Genomabschnitts erfolgen. Zudem soll mittels eines polyklonalen Antikörpers im Western Blot das Dystonin-Protein bei erkrankten Mäusen und Kontrolltieren im Hirnstamm detektiert werden. Die degenerativen Veränderungen im Gehirn und Rückenmark wird mit Antikörpern, die gegen das Amyloidvorläuferprotein (amyloid precursor protein, APP), phosphoryliertes (pNF) und nicht-phosphoryliertes (nNF) Neurofilament gerichtet sind, immunhistologisch auf axonale Schäden untersucht. Zudem soll eine transmissionselektronenmikroskopische Untersuchung Aufschluss über mögliche ultrastrukturelle Veränderungen geben. Die Phänotypisierung der Mäuse beinhaltet zudem eine histologische Untersuchung der peripheren Organe (inkl. lymphatischer Organe, endokriner Organe sowie Organe des Gastrointestinaltrakts sowie des Urogenital- und Respirationstrakts).

Kooperationspartner:

Dr. Ulrike Teichmann; Max Planck Institute for Biophysical Chemistry; Am Fassberg 11; 37077 Göttingen

Kliniken/Institute:
Anatomisches Institut

Projektdetails:
In vivo und in vitro Untersuchungen zum Nachweis immunzellvermittelter Ausschüttung von Zytokinen

Kooperationspartner:

Prof. Dr. Akio Miyamoto, Universität Obihiro, Japan

Drittmittelprojekt: #

Kliniken/Institute:
Institut für Pathologie

Projektdetails:
Axonale Schäden sind wesentlich an demyelinisierenden, entzündlichen bedingten Erkrankungen des zentralen Nervensystems (ZNS) beteiligt. Neben seiner Bedeutung für die Veterinärmedizin hat die durch das kanine Staupevirus (canine distemper virus, CDV) ausgelöste Staupeenzephalitis einen hohen Stellenwert als spontan auftretende Modellerkrankung für die Multiple Sklerose (MS) beim Menschen erlangt. Untersuchungen über die Pathogenese von Axonschädigungen ergaben Hinweise auf eine wesentliche Beteiligung des axonalen Zytoskeletts und axonaler Transportmechanismen an deren Entstehung. Während die klinische Bedeutung des entstehenden Axonschadens bei den genannten Erkrankungen unstrittig ist, bedarf das Verständnis der zu Grunde liegenden Mechanismen weiterer Aufklärung.
In dieser Studie sollen die axonalen Schäden bei der Staupeenzephalitis untersucht werden, um weitere Einblicke in die Pathogenese bei diesem Tiermodell zu gewinnen und diese möglicherweise auf die Situation bei humanen Erkrankungen übertragen zu können.

Kliniken/Institute:
Klinik für Kleintiere
Klinik für Pferde
Anatomisches Institut

Projektdetails:
Mit einer Mortalitätsrate von etwa 0,24 % ist die Narkose des Pferdes im Vergleich zur Humanmedizin (narkoseassoziierte Mortalität 0,0001%) um ein Vielfaches risikoreicher. Der Großteil der Komplikationen ist dabei auf eine verminderte Perfusion auch in Kombination mit einer vorliegenden Hypoxie zurückzuführen.
Hämodynamische Parameter wie die Herzfrequenz und der arterielle Blutdruck sind unter Klinikbedingungen wenig-invasiv zu erheben, geben aber auch nur eingeschränkt Informationen über die globale und regionale Perfusion. Besser geeignet scheint hier die Bestimmung des Herzminutenvolumens oder die direkte Messung der peripheren Perfusion. Dies ist jedoch nur unter großem technischem Aufwand möglich.
Verschiedene Studien haben bereits den Einfluss unterschiedlicher Medikamente und Narkosetechniken auf die Kreislaufsituation und die muskuläre Perfusion untersucht jedoch wurde in keiner dieser Studien der Einfluss der Anästhesie auf die Perfusion des Gastrointestinaltraktes untersucht.
Vor allem Beim Pferd gehören die gastrointestinalen Erkrankungen immer noch zu den häufigsten Mortalitätsursachen. Auch nach einer Allgemeinanästhesie kommt es häufig zu Komplikationenin diesem Bereich, die vor allem auf Motilitätsstörungen (z.B. POI) zurückzuführen sind.
Unterschiedliche Anästhesietechniken werden im Rahmen dieser Studien bezüglich ihres Einflusses auf die globale Perfusion (Thermodilution, Lithiumdilution) und die Mikroperfusion (Skelettmuskulatur, Spanchnikusgebiet) mithilfe von Infrarotspektroskopie und Laserdoppler Technik untersucht.

Resultate:

L. Wittenberg-Voges, K. Hopster, S. Kästner (2018)

Effects of alpha-2-agonists with and without the peripheral alpha-2-antagonist MK-467 on microperfusion of the gastrointestinal tract of horses in general anaesthesia.

Vet Anaesth Analg. 2017 Sep 15. pii: S1467-2987(17)30349-5

 

Dancker, Ch., K. Hopster, K. Rohn, S. Kästner (2018)

Effects of dobutamine, dopamine, phenylephrine and noradrenaline on systemic haemodynamics and intestinal perfusion in isoflurane anaesthetised horses. Equine Vet J. 50, (1): 104-110.

 

Hopster, K, Stephan Neudeck, Liza Wittenberg-Voges, Sabine BR. Kästner (2017) The relationship between intestinal and oral mucosa microcirculation in anaesthetized horses. Vet Anaesth Analg. https://doi.org/10.1016/j.vaa.2017.07.005

 

Hopster, K, Liza Wittenberg-Voges, Sabine B.R. Kästner (2017)

Xylazine infusion in isoflurane-anesthetized and ventilated healthy horses: Effects on cardiovascular parameters and intestinal perfusion. Can J Vet Res. 81(4):249-254.

 

Hopster, K., L. Wittenberg-Voges, F. Geburek, Ch. Hopster-Iversen, S.B.R. Kästner (2017) Effects of controlled hypoxemia or hypovolemia on global and intestinal oxygenation and perfusion in isoflurane anesthetized horses receiving an alpha-2-agonist infusion. BMC Veterinary Research 2017 13:361.

Kooperationspartner:

Prof Outi Vaino, Universität Helsinki

Dr Marja Raekallio, Universität Helsinki

Drittmittelprojekt: DAAD

Kliniken/Institute:
Institut für Zoologie

Projektdetails:
The Phyllostomidae are the largest, and a highly diverse, bat family in the Neotropics due to an adaptive radiation to different diets ranging from insects to small vertebrates, blood, fruit, pollen, nectar and blossoms. Three common frugivorous bat species, C. perspicillata, C. castanea and C. sowellii, occur sympatrically and feed predominantly on Piperaceae in their natural habitat, which implies that they compete for the same food resources. The present project addresses the microhabitat use of the three species in order to investigate the mechanisms to avoid direct competition. We study the choice of food sources focusing on the effects of food quantity and the accessibility of food resources. In addition, we investigate direct inter- and intraspecific competition during feeding.

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: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Kliniken/Institute:
Institut für Pathologie

Projektdetails:
Eigene umfangreiche molekulare Untersuchungen der letzten Jahre haben gezeigt, dass die Ursache der GM1-Gangliodose beim Alaskan Husky in einer 19-Basenpaar (bp) - Duplikation innerhalb des kaninen sauren und beta-Galaktosidase-Gens (GLB1) liegt. Dieser genetische Defekt hat eine dramatische Reduktion der sauren Beta-Galaktose-Aktivität bei homozygotisch kranken Tieren zur Folge.
Ausgehend von diesen Befunden bildet die Hypothese, dass eine Reparatur des mutierten Gens mittels Zinkfingernukleasen (ZFN) induzierten DNA-Doppelstrangbrüche und homologer Rekombination (DSB-HR) mit einer spezifischen DNA Matrix möglich ist, die Grundlage für die vorgesehene Studie. Während die meisten Ansätze zur Behandlung von lysosomalen Speicherkrankheiten zur Zeit auf der Wiederherstellung des normalen Phänotyps des Wildtypgens abzieht, finden sich nur wenige Studien, die eine Reparatur des defekten Gens anstreben. Diese klassischen Wiederherstellungstherapieansätze weisen allerdings spezifische Nachteile auf, z.B. ein abnormales Expressionsniveau, aleatorisches Einfügen des exogenen Gens, sowie die Notwendigkeit einer regelmäßigen Wiederholung der Therapie zur Aufrechterhaltung des Wildtyp-Phänotyps auf. In diesem Zusammenhang stellt die Wiederherstellung des Wildtyp-Phänotyps durch Geneditierung eine innovative dauerhafte Alternative dar. Es ist das Ziel dieses Projektes die Wiederherstellung des Wildtyp-Beta-Galactosidase-Gens in einem kaninen Modell der GM1-Gangliodose in vitro durchzuführen und die Validität dieses therapeutischen Ansatzes aufzuzeigen. Hierzu sollen polycistronische Expressionsvektoren, die ZNF und Repairtemplates beinhalten, mittels eines lentiviralen Vektors in kanine Fibroblasten eingeführt und die mutierte Gensequenz repariert werden. Die erfolgreiche Umsetzung dieses Versuchsvorhabens wird Wege für neue therapeutische Strategien zur Behandlung von Erbkrankheiten beim Menschen und Tier aufzeigen.

Kliniken/Institute:
Klinik für Kleintiere
Fachgebiet Allgemeine Radiologie und Medizinische Physik

Projektdetails:
Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) ist eine Technik, die die lokalisierte Darstellung neuraler Aktivität im ZNS ermöglicht. Hierzu nutzt die fMRT eine Änderung der Sauerstoffsättigung des Blutes in aktiven Gehirnarealen. Wir wenden diese Technik zur Überprüfung der Hörfunktion und Untersuchung des auditorischen Systems von Hunden an und vergleichen sie mit etablierten Untersuchungstechniken wie der Elektroaudiometrie. Zu diesem Zweck wurden in einer Studie zehn Beagle im Magnetresonanztomographen untersucht. Während dieser Untersuchungen wurden den Hunden verschiedene akustische Stimuli vorgespielt, um so eine Aktivierung entlang der Hörbahnen der Hunde auszulösen. Verschiedene funktionelle MRT-Sequenzen und Reizparadigmen wurden hierbei auf ihre Eignung zur Durchführung von fMRT-Messungen beim Hund untersucht. Zusätzlich zu diesen Messungen wurde eine elektroaudiometrische Untersuchung der Hörfunktion der Hunde durchgeführt. Mit dieser Methode gelang es einen für die Durchführung auditorischer fMRT-Messungen beim Hund geeigneten Versuchsaufbau zu finden. Mit diesem ließ sich eine durch die akustische Stimulation ausgelöste Signaländerung verschiedener Strukturen der Hörbahn des Hundes (Colliculi caudales, Nuclei geniculati mediales, auditorischer Cortex) nachweisen.

Eine in der Humanmedizin etablierte Technik bei der Auswertung von Daten aus funktionellen MRT-Studien ist die Normalisierung. Bei der Normalisierung werden die Daten verschiedener Probanden auf ein Modell-Gehirn übertragen, so dass diese Daten gemeinsam ausgewertet werden können. Durch diese Technik lassen sich auch kleine Aktivierungen nachweisen, so dass eine genauere Differenzierung der Funktionen einzelner Gehirnareale möglich ist. Zudem lassen sich die Ergebnisse verschiedener Studien nach Übertragung der Studiendaten auf ein Modell-Gehirn besser vergleichen. Um eine solche Normalisierung auch bei fMRT-Studien am Gehirn des Hundes zu ermöglichen, wurde aus den anatomischen MRT-Daten der zehn Beagle ein dreidimensionales MRT-Modell des Gehirns des Beagles entwickelt. Anhand dieses Modells erfolgt nun eine Gruppenanalyse der vorliegenden funktionellen Daten. Hierbei wird auch untersucht, ob der Einsatz verschiedener akustischer Stimuli (Weißes Rauschen, Kammfilterrauschen mit verschiedenen Frequenz-Peaks) zu einer Aktivierung verschiedener Regionen im Gehirn des Beagles führt. Anhand dieser Untersuchung sollen die Bereiche im Gehirn des Hundes identifiziert werden, die für die frequenzspezifische Wahrnehmung zuständig sind.

Auf diesem Wege hoffen wir neue Informationen zur funktionellen Neuroanatomie und den Erkrankungen des Hörapparates des Hundes zu erhalten.

Kooperationspartner:

Medizinische Physik der Carl von Ossietzky-Universität Oldenburg, Dr. S. Uppenkamp

Kliniken/Institute:
Klinik für Pferde

Projektdetails:
Die intraläsionale Therapie von equinen Sehnenschäden mit autologem thrombozytenreichem Plasma (PRP) führte tierexperimentell zu einem qualitativ verbesserten Narbengewebe. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die kontrollierte Überprüfung des Erfolges einer PRP-Behandlung von natürlich entstandenen degenerativen Schäden der oberflächlichen Beugesehne bei Pferden. Dabei werden klinische, ultrasonographische und prognostische Parameter überprüft, und die innovative ultrasonographische Gewebecharakterisierung kommt zum Einsatz.

Resultate:

Geburek, F., Gaus, M., van Schie, H.T.M., Rohn, K., Stadler, P.M. Effect of intralesional platelet-rich plasma (PRP) treatment on clinical and ultrasonographic parameters in equine naturally occurring superficial digital flexor tendinopathies - a randomized prospective controlled clinical trial. BMC Vet. Res. 2016, 7. Sept.; 12(1): 191.

https://bmcvetres.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12917-016-0826-1

Kooperationspartner:

Prof. Dr. H. van Schie, Utrecht