Forschung

Drittmittelprojekt: Stipendium der Universität Mahanakorn Bangkok, Thailand an Sucheera Chotikatum, 45.000 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Biochemie

Projektdetails:
Ulcerative colitis (UC), characterized by the chronic inflammation of the colon, can extend to the terminal ileum through the influx of colonic content via an inflamed ileoceacal valve (1). Ample evidence from in vivo and in vitro studies confirm that under these circumstances the gut mucosa integrity and functions, carried by intestinal brush border membrane (BBM) enzymes, are altered and might contribute to the pathogenesis of UC (2). Although both the activities and expressions of BBM are decreased in UC, the mechanism(s) by which this occurs is not yet elucidated. The endoplasmic reticulum (ER) plays a crucial role in the synthesis, correct folding and sorting of proteins, and is the main calcium (Ca2+) reservoir in the cell (3, 4). The link between ER proper function and ER Ca2+ levels is tight. This stems from the fact that the activity of most ER chaperones, ensuring the proper folding of proteins transiting the ER, requires high Ca2+ levels (5). A chronic decrease in ER Ca2+ levels can, therefore, lead to misfolded proteins accumulation and eventually to ER stress. Unresolved ER stress leads to intestinal inflammation and is a general feature of UC epithelium (6). Despite the available data on the dysfunction of BBM in UC, until now there are no current attempts to address ER stress and Ca2+ in the observed dysfunction.

The objective of the proposed research is to study using in vitro and in vivo models, the role of Ca2+ signaling in ER stress, hallmark of UC, and how this is linked to the dysfunction of the intestinal epithelial cells.

Kooperationspartner:

Prof. Dr. Marwan El-Sabban, Department of Anatomy, Cell Biology, and Physiological Sciences, Faculty of Medicine, American University of Beirut, Beirut, Lebanon.

Drittmittelprojekt: Industrie (Veterinärpharmazeutika und Impfstoffe), 240.000 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Biochemie

Kliniken/Institute:
Klinik für Pferde

Projektdetails:
Untersuchung von Betulinsäurederivaten zur lokalen Therapie des equinen Melanoms

Kooperationspartner:

Prof. R. Paschke, Biozentrum Universität Halle

Kliniken/Institute:
Klinik für Pferde
Institut für Pathologie
Institut für Biometrie Epidemiologie und Informationsverarbeitung

Projektdetails:
Ziel der Arbeit ist die vergleichende Darstellung der Facettengelenke des Warmblutpferdes mittels Röntgen, Ultraschall und Computertomographie. Dabei sollen sowohl die Darstellbarkeit von Pathologien als auch die Wertigkeit der unterschiedlichen bildgebenden Verfahren evaluiert werden, um die Diagnostik im klinischen Alltag zu verbessern.

Drittmittelprojekt: BMEL, Projektträger BLE, 244.126 EUR

Kliniken/Institute:
Klinik für Geflügel

Projektdetails:
In diesem Projekt sollen neue innovative bestandsspezifische Impfstoffe zur Immunprophylaxe beim Geflügel entwickelt werden, welche durch vereinfachte Applikationsverfahren zu einer Verbesserung des Gesundheitsstatus beim Nutzgeflügel führen sollen. Der Gebrauch von Antibiotika soll dadurch erheblich verringert und das Risiko der Entstehung antibiotikaresistenter Erreger deutlich gesenkt werden.

Resultate:

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/03079457.2017.1408895

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/03079457.2019.1660305

Kooperationspartner:

Ripac-Labor GmbH, Potsdam

Institut für Chemie und Physikalische Chemie, Universität Potsdam

Heidemark Mästerkreis GmbH & Co KG, Haldensleben

SMB Services in Molecular Biology GmbH, Rüdersdorf

Drittmittelprojekt: DFG (STE 1428/4-1, BI 262/18-1), 145.045 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Physiologie und Zellbiologie

Projektdetails:
Heutige Organismen enthalten Information über ihre phylogenetische Entstehung in den Sequenzen der Proteine und Nucleinsäuren. Daher basiert die moderne Systematik nun vor allem vergleichenden DNA-Sequenzanalysen. Es gibt allerdings einen bedeutenden Mangel an anderen, nicht molekularen Merkmalen mit phylogenetischer Bedeutung, die die molekular basierte Systematik bestätigen oder korrigieren können, und Unklarheiten beseitigen helfen. Da die Zellkommunikation eine wichtige Rolle in der Funktion eines Organismus spielt, kann die Analyse der Verteilung von Botenstoffen zusätzliche Einsichten in die Evolutionsgeschichte liefern. Viele Arten des Tierreichs benützen Acetylcholin als Transmitter an der Synapse zur Skelettmuskulatur. Im Gegensatz dazu konnte bei einigen Arthropodenarten Glutamat als exzitatorischer Transmitter an neuromuskulären Synapsen identifiziert werden. Das Projekt wird die Hypothese testen, dass die schnellen exzitatorischen Motoneuronen im Stamm der Arthropoden ausschließlich glutamaterg sind. Mittels elektrophysiologischer und zytochemischer Techniken sowie Immunfärbungen wird untersucht, ob dieses Merkmal eine Synapomorphie der Euarthropoda oder möglicherweise der Panarthropoda (Euarthropoda, Onychophora, Tardigrada) ist. Periphere Inhibition durch GABAerge Motoneurone ist innerhalb der Evertebraten weit verbreitet, scheint aber in mehreren Gruppen zu fehlen. Um zu testen, ob solche zellspezifischen chemischen Eigenschaften als Merkmale zur Charakterisierung systematischer Gruppierungen dienen können, wird in diesem Projekt die histologische Färbung cholinerger, GABAerger und glutamaterger Marker mit Elektrophysiologie an der neuromuskulären Synapse bei Arthropoden und einigen Outgroup-Spezies kombiniert. Als Ziel des Projekts wird angestrebt, einen Satz von etablierten Neurotransmittern an der neuromuskulären Synapse bereitzustellen, die als Merkmale für phylogenetische Analysen herangezogen werden können.

Resultate:

Zusammenfassung der Projektergebnisse

 

In contrast to the vertebrates and many other phylogenetic groups which use acetylcholine as chemical messenger at the neuromuscular junction, in some well-studied crustacean and insect preparations glutamate has been shown as the excitatory transmitter. However, it is currently unknown whether glutamate acts as neuromuscular transmitter in other arthropod lineages. In this cytochemical/immunofluorescence investigation, we studied potential neurotransmitters in ventral ganglia and neuromuscular junctions of selected species of Myriapoda, Chelicerata, basal Hexapoda. and pterygote insects. We could co-localize glutamate with synapsin labelling in synaptic boutons on skeletal muscles in all studied arthropod specimens. Acetylcholine esterase (AChE) activity as a marker for cholinergic synapses was found abundantly in the central nervous systems, but not at neuromuscular junctions. Our data indicate that glutamate, and to a lesser extent, GABA are most likely neurotransmitters at arthropod neuromuscular junctions, whereas acetylcholine is very unlikely to play a role in neuromuscular transmission. As outgroup we localized AChE at the neuromuscular junctions of the Annelida Platynereis, Lumbricus and Eisenia. Together with our previous findings of mixed cholinergic/glutamatergic neuromuscular innervations in the onychophoran sister group, the new data support our hypothesis of the skeletal neuromuscular transmitter glutamate as a phylogenetic character of Arthropoda. During the evolution of rapid arthropod locomotion, GABAergic inhibitory neuromuscular transmission may have been an advantageous character, but is missing in several taxa. We found neuromuscular GABA labelling in all non-holometabolous hexapods. In chelicerates we found GABA in spider and scorpion, but not pseudoscorpion NMJs. In Myriapods, we found GABA in walking leg NMJs, but body wall NMJs displayed GABA-immunoreactivity only in Chilopoda. In addition to revealing glutamate and GABA as the most likely neurotransmitters at the neuromuscular junction, we made the surprising discovery of GABA and its biosynthetic enzyme glutamate decarboxylase (GAD) in sensory neurons of a centipede. Some arthropod mechanosensory neurons may not only use acetylcholine as a common neurotransmitter, but GABA is also a candidate. This is in line with published data from other labs on neurotransmitter diversity in the arthropod sensory system, showing histaminergic mechanosensory neurons in Drosophila and a spider. To address neurochemical characters the central nervous system, we investigated the morphology of identifiable serotonin-containing neurons in the wingless hexapod taxa Archeognata and Zygentoma. Comparisons with the patterns of serotonin-containing neurons in major tetraconate taxa suggested a close phylogenetic relationship of Remipedia, Cephalocarida, and Hexapoda. A recently published phylogenomic analysis considered Remipedia as the sole crustacean sister group of Hexapoda. Using a lipophilic dye, we traced the remipedian olfactory projection neuron pathway up to the hemiellipsoid bodies. All parts of the hemiellipsoid body expressed the catalytic subunit of the cAMP-dependent protein kinase A, an enzyme particularly enriched in in insect mushroom bodies. Moreover, immunofluorescence of the GAD enzyme revealed a cluster of GABAergic interneurons in the hemiellipsoid body, reminiscent of the characteristic feedback neurons of the mushroom body. These findings support the hypothesis of homology between remipedian hemiellipsoid bodies and hexapod mushroom bodies, despite differences in the neuroanatomical architecture and the malacostracan ground pattern of the olfactory pathway.

http://gepris.dfg.de/gepris/projekt/249531961

Kooperationspartner:

Dr. Heiko Meyer, Laser Zentrum Hannover

Drittmittelprojekt: Ministerium für Energiewende, Landwirtschaft, Umwelt, Natur und Digitalisierung, 147.634 EUR

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

Projektdetails:
Ziel ist es seit 2014 jährlich einen genauen Überblick über die Anzahl der tot aufgefundenen und beigefangenen Schweinswale zu erhalten. Es sollen zu allen Tieren die biologischen Grunddaten wie Alter, Geschlecht, Gewicht, Fundort, Funddatum sowie Besonderheiten registriert werden. Diese Daten sind wichtig da sie an ASCOBANS, ICES und die IWC weitergeleitet werden. Daher sollen einheitliche und überprüfte Datensätze produziert werden.
Weiter sollen an frischtoten Schweinswalen neue Untersuchungsmethoden zur Erkennung von Beifängen erforscht werden, mit besonderem Fokus auf Erkennung von Beifängen und der Überprüfung des Gesundheitszustandes. Für die Beifangdiagnostik sollen neue Methoden aus der Forensik getestet werden um eine sichere Überprüfung zu ermöglichen. Dafür sollen frische Beifänge schnellstmöglich nach dem Tod obduziert und histologische, immunzytochemische und mikrobiologische Untersuchungen durchgeführt werden. Um möglichst viele beigefangene Schweinswale zu erhalten soll eine enge Kooperation mit den Fischern etabliert und diese bei der Abgabe der Tiere unterstützt werden.

Resultate:

Für das Projekt Beifang- und Gesundheitsbewertung von Schweinswalen

Assessment of by-catch and health of harbour porpoises wurden von 2014 bis 2017 zwischen 172 und 318 tote Schweinswale aus der Nord- und Ostsee untersucht. In dem gesamten Untersuchungszeitraum gab es bei den Schweinswalen keine Hinweise für ein seuchenhaftes Infektionsgeschehen. Die Anzahl der abgegebenen Beifänge schwankte stark zwischen den Untersuchungsjahren, mit der höchsten Anzahl in 2016. Zusätzlich wurden Beifangverdachtsfälle unter den gestrandeten Schweinswalen identifiziert, die darauf hindeuten, dass nicht alle Beifänge abgegeben werden. Weitere Todesursachen waren Septikämien, Bronchopneumonien und ein perinataler Tod. Die toten Tiere sind mit verschiedenen Bakterien belastet, unter denen auch zoologischen Erreger waren, so dass immer Hygienemaßnahmen eingehalten werden müssen.

Die Untersuchungen zeigen, dass es sehr wichtig ist, die Schweinswale auf den Gesundheitszustand zu untersuchen. Die gewonnenen Informationen werden für ASCOBANS, ICES und den nationalen IWC zur Verfügung gestellt. Sie sind wichtig für die Beurteilungen zur Erstellung der FFH-Berichte. Da sich der Lebensraum der Schweinswale in der Nord- und Ostsee weiterhin verändern wird und die Tiere anthropogenen Einflüssen sowie Interaktionen mit Menschen ausgesetzt sind, ist es wichtig, die Tiere auch in den kommenden Jahren eingehend auf ihren Gesundheitszustand hin zu untersuchen.

Drittmittelprojekt: MELUND, 42.480 EUR

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

Projektdetails:
Die Kegelrobben- und Seehundbestände haben im Jahr 2014 einen Höchststand im Wattenmeer erreicht.
In dem Projekt soll untersucht werden wie sich die Bestände weiterentwickeln und ob die Zunahme einen Einfluss auf den Gesundheitszustand der Robben hat. Es soll untersucht werden ob die parasitäre, virologische und mikrobielle Belastung, an den Küsten Schleswig Holsteins, sterbender Kegelrobben sich verändert hat. Hierfür werden die im festgelegten Untersuchungszeitraum geborgenen und an das ITAW zur Untersuchung verbrachten Kegelrobben vollständig seziert. Die Tiere werden vermessen, gewogen und pathologisch untersucht. Darüber hinaus werden histologische, parasitologische, virologische und mikrobiologische Untersuchungen in Kooperation mit der Pathologie der TiHo und der Justus-Liebig Universität in Gießen durchgeführt. Die Ergebnisse werden mit den Erkenntnissen der letzten Jahre verglichen um die Entwicklung des Gesundheitszustandes zu bewerten.
Ferner soll die Entwicklung der Habitatnutzung erforscht und bewertet werden. Hierzu sollen Seehundjäger geschult und Daten die sie zur Habitatnutzung erheben ausgewertet werden. Da Kegelrobben eine wandernde Population darstellen, sollen die Daten mit den Nachbarländern ausgetauscht werden. Von besonderer Bedeutung sind hier das Trilaterale Wattenmeersekretariat (CWSS) und die Trilaterale Seehundexpertengruppe (TSEG).

Resultate:

Die Kegelrobbenbestände in Schleswig-Holstein nehmen in Nord- und Ostsee seit einigen Jahren immer weiter zu. Die Untersuchungsergebnisse der letzten Jahre zeigen, dass im Magen-Darm-Trakt Magenwürmer Pseudoterranova decipiens und Contracaecum osculatum, die zoonotisch relevante Leberegelart Pseudamphistomum truncatum, die bei Ostsee-Kegelrobben schwere Leberveränderungen hervorrufen kann, aber auch Acanthocephala (Corynosoma spp.) im Darm gefunden werden. Letztere haben ebenfalls eine gesundheitliche Bedeutung bei Tieren aus der Ostsee und sind mit chronischen, entzündlichen Veränderungen vor allem im Dickdarm assoziiert. Weiterhin wurden Enteritis, Enzephalitis, Dermatitis, Hepatitis, Gastritis und Septikämien, sowie perinataler Tod diagnostiziert. Weiterhin wurden verschiedene Bakterien gefunden, zu denen auch zoonotische Erreger wie Erysipelothrix rhusiopathiae gehören. Daher ist es sehr wichtig, dass die Hygienemassnahmen strikt eingehalten werden. Die Ergebnisse aus den Gesundheitsuntersuchungen der Kegelrobben, die in den Gewässern der Ost- und Nordsee in Schleswig-Holstein gefunden wurden sind ein wichtiger Beitrag für mehrere Abkommen, so z.B. Trilaterale Wattenmeerabkommen, HELCOM und OSPAR und sind wichtig weiter fortzuführen.

Drittmittelprojekt: BfN, 570.920 EUR

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

Projektdetails:
Das Monitoring und die Zustandsbewertungen mariner Wirbeltiere dient als Grundlage für die Erfüllung der Natura 2000-Berichtspflichten und den regionalen Meeresübereinkommen OSPAR, der Helsinki-Konvention sowie der Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (MSRL). Die Berichtsanforderungen für die deutsche Nord- und Ostsee betreffen insbesondere Seevögel, marine Säugetiere und Fische. Als Voraussetzung für die Bewertungen sollen Datenerhebungen im langfristig angelegten Biodiversitätsmonitoring mit Schwerpunkt in der "Ausschließlichen Wirtschaftszone" (AWZ) erfolgen.
Das Aufgabenspektrum wird in fachspezifische Teilaufgaben gegliedert und von Nachunternehmen mit den jeweils erforderlichen Kompetenzen wissenschaftlich umgesetzt.
Das ITAW übernimmt das Monitoring und die Bewertung von Meeressäugetieren. Regelmäßig werden mittels standardisierter, fluggestützer Erfassungen Daten zur Verteilung und Dichte von marinen Säugetieren erhoben. Das Vorhaben greift auf in den zurückliegenden Jahren erstellten Untersuchungsergebnisse zurück und führt die Aufgaben mit erweiterten Parametern fort.
Die Ergebnisse des Vorhabens sollen dem Bundesamt für Naturschutz (BfN) als wissenschaftliche Basis für die Erfüllung der Berichtspflichten sowie weiterer Vollzugsaufgaben (z.B. Bewertung von anthropogenen Eingriffen) in der AWZ dienen.

Resultate:

Im Rahmen des Projekts TopSpace wurden von 2014 bis 2017 Schweinswalerfassungen der deutschen Nord und Ostsee durchgeführt. Dabei konnte die in den Vorjahren beobachteten Verteilungsmuster bestätigt werden, die Zahl an Schweinswalen wurde in den Sommermonaten auf durchschnittlich 35.000 Tieren geschätzt. Die FFH Gebiete Sylter Aussenriff und Borkum Riffgrund erwiesen sich auch während dieses Projekts als Kerngebiete der Schweinswale und bleiben die einzigen Gebiete in der deutschen Nordsee, in denen wir seit Jahren regelmößig eine überdurchschnittlich hohe Zahl von Mutter Kalb Paaren beobachten können. In der Ostsee rechnen wir im Sommer mit etwa 3.000 Tieren, vor allem das Gebiet um Fehmarn zeichnet sich durch Mutter Kalb Sichtungen und überdurchschnittlich hohe Dichten aus. Die Daten zum Monitoring finden sich neuerdings als interaktive Karte in visuell ansprechender Weise unter https://geodienste.bfn.de/schweinswalmonitoring?lang=en aufbereitet.

 

Gilles, A., S. Viquerat, E. A. Becker, et al. 2016. Seasonal habitat-based density models for a marine top predator, the harbor porpoise, in a dynamic environment. Ecosphere 7:e01367.

https://geodienste.bfn.de/schweinswalmonitoring?lang=en

Kooperationspartner:

CAU

Drittmittelprojekt: Deutsche Forschungsgemeinschaft, 143.800 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Physiologie und Zellbiologie

Projektdetails:
Schweine sind in ihrer Ernährung und dem Aufbau des Verdauungstrakts dem Menschen sehr ähnlich und stehen bezogen auf die intestinale Nährstoffaufnahme dem Menschen deutlich näher als Nager. Letztere werden aber überwiegend als Studienobjekte für Transportvorgänge im Darm genutzt, auch wenn bei ihnen bereits deutliche Unterschiede zum Menschen gefunden wurden. Aufgrund der Zunahme an ernährungsbedingten oder -bezogenen Erkrankungen wird es immer wichtiger Tiermodelle zu nutzen, die den speziellen evolutionären Anpassungen an menschliche Ernährung entsprechen. Ob das Schwein aber tatsächlich Verdauungsmechanismen entwickelt hat, die auf funktioneller und regulativer Ebene mit den menschlichen übereinstimmen, ist in vielen Details noch ungeklärt. Unsere Arbeitsgruppe konnte beim Schwein Unterschiede in der Effizienz der Glucoseaufnahme abhängig vom Dünndarmsegment (Jejunum vs. Ileum) beobachten, die aber nicht mit dem jeweiligen lokalen Vorkommen des Transporters SGLT1 erklärbar sind, der als ein besonders wichtiges Element in der intestinalen Glucoseaufnahme zu sehen ist. Im Fokus dieses Projektantrags steht die kurzfristige Modulation der SGLT1 vermittelten Aufnahme des essentiellen Energieträgers Glucose in den zwei unterschiedlich reaktiven Abschnitten des porcinen Dünndarms durch induzierte Aktivierung oder Hemmung von drei Proteinkinasen. Die Erfassung der Effekte geschieht funktionell mit Hilfe von transportphysiologischen Untersuchungen in Ussingkammern und der Messung von Aufnahmeraten eines Glucoseäquivalents in Bürstensaummembranvesikel. Zusätzlich werden Veränderungen in den Expressionshöhen und Phosphorylierungsgraden intrazellulärer Signalmoleküle und des SGLT1 ermittelt. Die Aufklärung der Bedeutung von Proteinkinasen für die apikale Präsenz und Aktivität des SGLT1 beim Schwein soll neben einer Absicherung dieses Tiermodells für verdauungsrelevante Fragestellungen beim Menschen auch einen grundsätzlichen Beitrag zum besseren Verständnis regulativer Mechanismen der intestinalen Glucoseaufnahme leisten.

Resultate:

https://dl.sciencesocieties.org/publications/jas/abstracts/94/supplement3/238

http://gepris.dfg.de/gepris/projekt/249232356