Forschung

Drittmittelprojekt: DFG, 498.400 EUR

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

Projektdetails:
Die equine rezidivierende Uveitis beim Pferd (ERU) ist die Hauptursache für Erblindungen bei Pferden und 10 % der europäischen Pferde sind davon betroffen. Da die klinischen und immunpathologischen Merkmale von ERU denen der Autoimmun-Uveitis des Menschen sehr ähnlich sind, wird ERU als ein wichtiges Modell für diese angesehen. Als Ursache für ERU werden in der Literatur verschiedene Hypothesen beschrieben. Zum einen werden Infektionen mit Leptospira interrogans, aber auch andere bakterielle, parasitäre oder virale Infektionen diskutiert. Unabhängig von der auslösenden Ursache gibt es zahlreiche Hinweise, dass es sich bei ERU um eine immunvermittelte Erkrankung handelt. Im Körper kommt es nach der Bekämpfung der Primärinfektion zu einer Überreaktion des Immunsystems als Antwort auf aktivierte Immunzellen. Neben Lymphozyten können diese Immunzellen auch neutrophile Granulozyten sein. Neutrophile Granulozyten haben verschiedene antimikrobielle Funktionen, wozu auch die Fähigkeit zählt, neutrophile extrazelluläre DNA-Netze (NETs) freizusetzen. NETs sind extrazelluläre DNA-Fasern mit assoziierten Proteasen und antimikrobiellen Peptiden, die von aktivierten Neutrophilen freigesetzt werden. NETs ermöglichen das Einfangen eindringender Krankheitserreger, können aber bei massiver Freisetzung auch zu schädlichen Autoimmunreaktionen des Wirts beitragen.
Das hier vorgestellte Forschungsprojekt soll wesentliche Erkenntnisse über die Beteiligung von NETs an der Pathogenese der ERU liefern. Aus den Ergebnissen des ersten Teiles unsere Studie haben wir Hinweise auf eine Beteiligung von NETs an der Pathogenese von ERU mit schädlichen Auswirkungen ableiten können. Insgesamt konnten wir zeigen, dass NETs mit dem Schweregrad der Erkrankung korrelieren, die Blutzellen der Netzhaut zu schädigen scheinen und Autoantikörper gegen NET-Proteine induziert werden. Wir stellen die Hypothese auf, dass diese Autoantikörper die NETs vor dem Abbau durch DNasen schützen könnten, was zu ihrer Persistenz und möglicherweise zu neuen Krankheitsschüben führt. Im aktuellen Projekt wollen wir daher untersuchen, ob und wie die Phase der Erkrankung (klinischen, entzündungsfreien Phasen und akuten, entzündlichen Phasen) die zelluläre Beteiligung und die Freisetzung extrazellulärer DNA beeinflusst. Auf der Grundlage unserer bisherigen Daten stellen wir außerdem die Hypothese auf, dass neben den Neutrophilen auch andere Zelltypen eine Rolle bei der Freisetzung extrazellulärer DNA während des Fortschreitens der ERU spielen, was ein Zusammenspiel zwischen verschiedenen Immunzellen ermöglicht. Daher werden wir die Freisetzung von ETs (extrazelluläre DNA-Netze) durch andere Immunzellen als Neutrophilen und ihr Zusammenspiel mit adaptiven Immunzellen untersuchen. Da die Verwendung von Gentamicin bei der Behandlung von ERU-Patienten gut etabliert ist, soll außerdem der Einfluss von Gentamicin in unterschiedlichen Konzentrationen und in Verbindung mit verschiedenen Stimuli auf die Immunzellen von Pferden bestimmt werden, wobei der Schwerpunkt auf der ET-Freisetzung liegt.

Drittmittelprojekt: Niedersächsisches Ministerium für Wissenschaft und Kultur (MWK), 324.000 EUR

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

Projektdetails:
Ziel dieses Teilprojektes ist die Weiterentwicklung und Optimierung eines 3D-Lungenepithel-Zellkulturmodells
zur Untersuchung von viralen und bakteriellen Infektionen und die Wirkungsweise von immunmodulatorischen Substanzen auf Infektionsverlauf und zellbiochemische Prozesse. Eine erhöhte
Komplexität des Modellsystems unter Anwendung physiologischer bzw. pathophysiologischen
Sauerstoffbedingungen und mikrofluidischer Systeme ermöglicht die Annäherung des in vitro-Systems
an die in vivo Situation und wird nachhaltig helfen die Versuchstieranzahl zu reduzieren. Die
Komplexität des Infektionsmodells wird durch physiologisch relevante Sauerstoffbedingungen (definierte
gewebsspezifische hypoxische Bedingungen) und durch 3D-Co-Kultivierung von humanen
oder tierischen pulmonalen Epithelzellen und Neutrophilen Granulozyten erheblich erhöht. Zusätzlich
soll der Einsatz von Primärzellen sowie induzierten pluripotenten Stammzellen eine langfristige
Optimierung liefern.

Drittmittelprojekt: Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE), 134.128 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Tierhygiene Tierschutz und Nutztierethologie

Projektdetails:
Die Verbesserung der Biosicherheit und der Gesamthygiene von Masthuhnbetrieben, Verbesserung der Tiergesundheit von Masthühnern, Minimierung des Einsatzes von Antibiotika, Wissenstransfer zwischen Masthuhnbetrieben mit niedrigem und hohem ABE und Optimierung von Risikobereichen anhand des Wissenstransfers.
Es soll ein intensiver Austausch von Erfahrungen zwischen Landwirten, die einen unterschiedlich hohen ABE haben erfolgen. Somit sollen Betriebe, die zu Beginn des Projektes eine hohe Notwendigkeit des Einsatzes von Antibiotika haben, lernen, welche Parameter sie optimieren können und sollten, um die Tiergesundheit zu verbessern und den Einsatz von Antibiotika zu minimieren. Faktoren des Betriebsmanagements, die einen potentiellen Einfluss auf die Tiergesundheit und daraus folgenden notwendigen ABE haben, werden in den praktischen Phasen des Projektes evaluiert und erhoben. Diese Faktoren gliedern sich in jeweilige Arbeitspakete (AP), hierzu gehören die Biosicherheit des Betriebes und das Hygienemanagement (bearbeitet von FLI & UROS), die Reinigung und Desinfektion (UROS), die Tiergesundheit und Stall- bzw. Herdenmanagement (TiHo und LMU), sowie der Wissenstransfer (UROS).
In dem Projekt werden somit Betriebe eingebunden, die bereits durch innovative Maßnahmen, einem optimierten Management und einer Verbesserung der Haltungsbedingungen ihren Antibiotikaeinsatz minimieren konnten. Zusätzlich werden Betriebe aufgefordert sich zu beteiligen, die Interesse an einer Verbesserung der Tiergesundheit und der Minimierung des Antibiotikaeinsatzes haben und von anderen Betrieben lernen möchten.

Kooperationspartner:

Uni ROS; Prof. Helen Louton

LMU München; PD Dr. Elke Rauch

FLI Insel Riems; PD Dr. Nicolai Denzin

Drittmittelprojekt: Umweltbundesamt, 306.051 EUR

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

Projektdetails:
Die Plastikverschmutzung ist mittlerweile weltweit bekannt und stellt ein allgegenwärtiges Problem für jedes Ökosystem dar. 2021 lag die jährliche Kunststoffproduktion bei 390,7 Millionen Tonnen. Man unterscheidet zwischen Makroplastik (> 5 mm), Mikroplastik (MP; < 5 mm) und Nanoplastik (im Nanometerbereich).
Diese Kunststoffpartikel gelangen über verschiedene Wege in die Meeresumwelt, z. B. über Abwässer, atmosphärischen Transport, Meeresströmungen, Deponien und Fischerei-aktivitäten. Einmal in der Umwelt, wird Makromüll in kleinere Partikel zerlegt, weil die Polymerstruktur durch Photodegradation (UV), Hydrolyse, mechanischen Abrieb, biologischen Abbau (Mikroorganismen) oder Biofouling (Besiedlung von Kunststoffen durch Mikroben) geschwächt wird.
Die Polargebiete galten lange als vom Menschen weitgehend unbeeinflusste Regionen der Erde. Auch wenn es sich um eine nicht stark besiedelte Region handelt, wurden in diesem Ökosystem in einer Vielzahl von Kompartimenten wie der Wassersäule, dem Schnee, dem Meereis und den Tiefseesedimenten MP nachgewiesen. Die Erhöhung der Temperatur im Zuge des Klimawandels und die damit verbundene Eisschmelze bringen diverse Probleme mit sich - neben dem Anstieg des Meeresspiegels, führt die zunehmende Abnahme des Meereises dazu, dass das Mikroplastik wieder freigesetzt wird, welches durch die Eisvorkommen bis dato gebunden war. Dieses ist nun "verfügbar" und gelangt in das sensible Ökosystem - die Folgen sind noch nicht abschätzbar. Das Vorkommen von Mikroplastik in der Arktis führt dazu, dass Arten der Polregion nun vermehrt einem anthropogen verursachten Problem konfrontiert sind - das Vorkommen von Meeresmüll bzw. Mikroplastik und seine Folgen. Dies beinhaltet auch arktische Völker, deren Nahrungsgrundlage ebenfalls das Fleisch- und Fettgewebe von Meeressäugetieren umfasst.
Ziel des Projektes ist es, valide Daten zur Mikroplastik- und assoziierte Schadstoffbelastung von Meeressäugetieren aus arktischen Gewässern zu erhalten und somit den Kenntnisstand in diesem sensiblen Lebensraum zu verbessern. Die erworbenen Kenntnisse sind der Grundstein für erforderliche, zukünftige Trendanalysen, die nötig sind, um ein effektives MP-Monitoring in arktischen Gewässern zu ermöglichen. Dabei werden die folgenden für die Arktis charakteristischen Arten untersucht: Schweinswale (Phocoena phocoena), Ringelrobbe (Pusa hispida), Kegelrobbe (Halichoerus grypus), Seehund (Phoca vitulina), Klappmütze (Cystophora cristata) Bartrobbe (Erignathus barbatus) und Eisbär (Ursus maritimus). Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Etablierung einer Methode zur Sichtbarmachung von MPs im Gewebe. Dazu werden Gewebestücke von Magen-Darm-Trakt präpariert und sowohl histologisch als auch mittels konfokalem Mikroskop untersucht. Mit Hilfe verschiedener Färbetechniken wird dann potentielles Mikroplastik im Gewebe identifiziert. Ein wichtiger Schritt, um die Transportwege vom Mikroplastik besser nachvollziehen zu können und Eintragspfade zu verifizieren.
Die Proben stammen von verschiedenen Kooperationspartnern wie zum Beispiel der Universität Island und dem norwegischem Polarinstitut. Die Schadstoffanalyse wird von der Universität Siena durchgeführt.

Kliniken/Institute:
Institut für Biometrie Epidemiologie und Informationsverarbeitung

Projektdetails:
Im Hofgut Neumühle werden kontinuierlich Daten zur Gesundheit und Leistung von Milchkühen erhoben und in verschiedenen elektronischen Datenhaltungssystemen gelagert. Es kommen immer wieder wissenschaftliche Fragestellungen auf, die mit Hilfe einer Analyse der vorliegenden Daten geklärt werden sollen (sog. Sekun-därdatenanalyse). Bevor diese Datenanalyse möglich ist, soll eine Übersicht über die zur Verfügung stehenden Datenquellen, den primären Erhebungszielen, den enthaltenen Daten sowie den Metadaten, die die vorhandenen Daten beschreiben, erstellt werden.
Dazu wird zunächst vor Ort die Entstehung der Daten nachvollzogenen sowie verstanden und dokumentiert, zu welchem (ursprünglichen/primären) Zweck sie er-hoben werden. Es werden Auszüge aus den Datenquellen erstellt, die der Erstellung o.g. Übersicht dienen sollen. Diese Auszüge werden weiter analysiert anhand von Anwendungsbeispielen. Als ein wichtiger Aspekt der Arbeit sollen die Implikationen für nachfolgende Sekundärdatenanalysen dargelegt und diskutiert werden.

Kooperationspartner:

Hofgut Neumühle (Theresa Scheu)

Drittmittelprojekt: Industrie (Stalleinrichtung/Tierhaltungsbedarf), 196.665 EUR

Kliniken/Institute:
Klinik für Pferde
Institut für Tiergenomik

Projektdetails:
Die Objektivierung von Lahmheiten und anderen Gangstörungen erfolgt bei Pferden zunehmend sensorgestützt. Die Erfassung der Bodenreaktionskräfte, die der Huf auf den Untergrund ausübt, bildet dabei den Goldstandard und ist bislang nur aufwendig erfassbar. Mit Hilfe eines Druckmessschuhs, der an den Hufen des Pferdes angebracht wird, sollen der Druck der Hufe auf den Untergrund und ihre Position im Raum in der Bewegung ermittelt werden. Es erfolgt dabei ein Vergleich mit etablierten kinetischen (Druckmessplatte) und kinematischen Verfahren (Equinosis Lameness LocatorTM).

Resultate:

Keller, J., Jung, K., Geburek, F. Equine Lameness Detection and Monitoring with an Instrumented Hoof Boot.

In: Proceedings of the 5th Scientific Meeting of the European College of Veterinary Sports Medicine and Rehabilitation, ECVSMR; Cordoba, Spain, October 16-18, 2024; in print

 

Geburek, F., Jung, K., Keller, J. Bewegungsanalyse mit instrumentierten Hufschuhen - was ist möglich?

In: Tagungsband des DVG-Vet-Congress 2024 - 7. Internationaler Kongress zur Pferdemedizin / Tagung der DVG-Fachgruppe Pferdekrankheiten, 1.- 2. November 2024, Berlin, Verlag der DVG Service GmbH, Gießen, ISBN 978-3-86345-736-5, S. 44-46

 

Geburek, F. Objective gait analysis with instrumented hoof boots: What is possible?

In: British Equine Veterinary Association (BEVA) Congress 2025, September 10- 13, 2025, Birmingham, United Kingdom, p. 161

 

Keller, J. Validierung und klinische Anwendung eines mit Druck- und Lagesensoren ausgestatteten Hufschuhs bei Pferden. Dissertation, Tierärztl. Hochsch. Hannover, 2025; Cuvillier Verlag, Göttingen.

 

Geburek, F., Kopf, A.-K., Jung, K., Hassenstein, M., Keller, J. In-vivo validation of an instrumented hoof boot for gait analysis equipped with pressure sensors and an inertial measurement unit.

In: Proceedings of the 71st AAEP Annual Convention, December 6-10, 2025; American Association of Equine Practitioners, Denver, CO, USA, p. 90-91

Kliniken/Institute:
Klinik für Pferde
Institut für Physiologie und Zellbiologie
Institut für Pathologie

Projektdetails:
Das Ziel dieser prospektiven, randomisierten klinischen Studie ist der Vergleich zwischen der fortlaufenden Lembert Nahttechnik und den Lembert Einzelheften für die Jejunojejunostomie anhand von post-operativen Verlaufsparametern. Des Weiteren wird eine histomorphologische und immunohistologische Untersuchung von den Resektionsenden vorgesehen, um mittels tiefgehender Charakterisierung dieses Gewebes weitere Faktoren für das Auftreten von postoperativen Dünndarmlähmungen oder Versagen der Anastomose zu identifizieren.

Drittmittelprojekt: VolkswagenStiftung, 700.000 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Pharmakologie Toxikologie und Pharmazie
Institut für Virologie

Projektdetails:
Aviäre Influenza beim Menschen ist gekennzeichnet durch eine schwere Pneumonie mit massiver Inflammation und hoher Sterblichkeit. Wir konnten kürzlich das CYP19A1 Gen als einen wichtigen Faktor bei der geschlechtsspezifischen Lungeninflammation bei SARS-CoV-2 infizierten Hamstern sowie in einer humanen COVID-19 Kohorte zeigen. CYP19A1 kodiert für das Enzym Aromatase, welches Testosteron-zu-Estradiol umwandelt und somit zur Aktivierung von zahlreichen Östrogen-abhängigen inflammatorischen Signalkaskaden in der Lunge führt. Im Hamstermodell konnten wir zeigen, dass die Behandlung mit Letrozole, einem klinisch zugelassenen CYP19A1 Inhibitor, die eingeschränkte Lungenfunktion bei männlichen Tieren wiederherstellen kann. In Vorversuchen konnten wir zudem zeigen, dass eine aviäre H7N9 Infektion ebenfalls zu einer massiven Hochregulierung der CYP19A1 Expression in der Lunge infizierter Tiere führt. Deshalb stellen wir die Hypothese auf, dass eine Östrogen-vermittelte Aktivierung von inflammatorischen Signalkaskaden in der Lunge eine wichtige Rolle bei der Erkrankungsschwere einnimmt. In diesem Versuchsvorhaben werden wir im Hamstermodell den therapeutischen Einsatz von klinisch zugelassenen Medikamenten, welche die Östrogensynthese (Aromatase-Inhibitoren) oder die Östrogen-vermittelte Genaktivierung (Östrogen-Antagonisten, SERMS und SERDs) inhibieren, gegen aviäre Influenza evaluieren. Diese Daten werden neue Einblicke in Östrogen-vermittelte Entzündungsprozesse in der Lunge nach einer respiratorischen Virusinfektion geben. Zudem können die erhobenen Befunde wertvolle Hinweise zu neuen Behandlungsstrategien gegen andere entzündliche Lungenerkrankungen liefern.

Kooperationspartner:

Evotec

Drittmittelprojekt: MWK Niedersachsen, 184.200 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Pathologie

Projektdetails:
Die Kryokonservierung von ex vivo und in vitro Kultursystemen des Respirationstraktes verschiedener Spezies ist eine bislang wenig erforschte Methode, welche den Nutzen dieser Modelle als Ersatz und Ergänzung von Tierversuchen aber deutlich steigern könnte. Daher sollen im vorliegenden Teilprojekt primäre Zell- und Gewebekulturen wie Nasenschleimhaut-Explantate, Air-Liquid Interface Kulturen aus trachealen Epithelzellen und Lungenpräzisionsschnitte von ausgewählten Spezies wie Frettchen, Hund, Maus und Schwein mittels verschiedener Gefriermedien kryokonserviert und nach dem Auftauen morphologisch, funktionell sowie anhand einer Transkriptomanalyse untersucht und mit nicht kryokonservierten Kulturen verglichen werden. Insbesondere die Zilienmorphologie und funktionalität der Kultursysteme soll dabei im Mittelpunkt stehen und durch softwaregestützte Videoanalysen näher charakterisiert werden. Die gewonnenen Erkenntnisse sowie die generierten Kulturen sollen Projektpartnern des Verbundes und darüber hinaus anderen Arbeitsgruppen über die gesamte Förderperiode zur Verfügung stehen.

Kooperationspartner:

Forschungskooperation mit der Medizinischen Hochschule Hannover: "Mikro-Replace-Systeme"

Drittmittelprojekt: DFG, 372.000 EUR

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

Projektdetails:
Der Begriff "innate immune memory" beschreibt das Phänomen, dass Zellen des angeborenen Immunsystems auf ein Pathogen oder ein Pathogen/Mikroben-assoziiertes molekulares Muster (PAMP/MAMP) anders reagieren, wenn sie vorher Kontakt mit diesem PAMP oder anderen Pathogenen hatten. Die stärkere Sekundärreaktion wird als Ausdruck eines Trainings des angeborenen Immunsystem oder als "trained innate immunity" bezeichnet, deren Induktion ein vielversprechendes prophylaktisches Konzept darstellt. Um dies für das Rind nutzbar zu machen, fehlen entscheidende Grundlagenkenntnisse über die Biologie relevanter, zu trainierender Immunzellen: die Monozyten und die aus ihnen differenzierenden Makrophagen. So ist noch unbekannt, inwieweit das hormonelle Profil und zirkulierende Stoffwechselmetaboliten von Kühen unterschiedlicher Leistungs- und Reproduktionsstadien die Monozyten/Makrophagen-Differenzierung und Polarisierung beeinflussen und wie dies das Reaktionsverhalten auf eine Stimulation mit Erreger-stämmigen Molekülen steuert und ihr innate immune training beeinflusst. Vor diesem Hintergrund soll im Projekt analysiert werden, wie sich die Zusammensetzung boviner monozytärer Subpopulationen, deren Transkriptom, das Expressionsmuster von C-Typ-Lektin-Rezeptoren (CLRs) und ihre Trainierbarkeit durch CLR-Liganden im Verlauf der Trächtigkeit und in verschiedenen Leistungsstadien verändert und gesteuert wird. Ergänzt wird dies durch mechanistische Analysen von epigenetischen Modifikationen und Effektorfunktionen myeloider Zellen nach innate immune training über CLR-Liganden. Die Analysen des CLR-vermittelten Trainings und der Monozyten/Makrophagen-Polarisierung erfolgen bei Kühen in den zentralen Lebensphasen, der Hochlaktation und der Spätträchtigkeit, um zu prüfen, wann bei der Kuh Differenzierungs-steuernde immunmodulatorische Strategien Wirksamkeit zeigen, die auf dem innate immune training-Prinzip beruhen. Im Projekt werden grundlegende Erkenntnisse über die CLR-abhängige Modulation von Monozyten- und Makrophagen-Funktionen gewonnen, die in der Prophylaxe peripartaler Infektionserkrankungen und im rationalen Design Leistungs-angepasster immunmodulatorischer Konzepte Anwendung finden können.