Forschung

Drittmittelprojekt: Nds. Ministerium für Wissenschaft und Kultur, 248.000 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Physiologie und Zellbiologie
Institut für Lebensmittelqualität und -sicherheit

Projektdetails:
Der Darm spielt für viele vom Tier auf den Menschen übertragbare Erkrankungen (sog. Zoonosen) eine entscheidende Rolle. Sowohl in der Etablierung einer Infektion, als auch für die Ausscheidung von Pathogenen und der damit potentiell verbundenen Ausbreitung einer Infektion. Während verschiedene auf Zellkulturen basierende In-vitro-Systeme für die Erforschung von Krankheitsmechanismen bei Mäusen, Ratten und dem Menschen zur Verfügung stehen, ist für die Untersuchung solcher Vorgänge bei Nutztieren (z. B. bei Schweinen, Rindern oder Geflügel) immer noch die Verwendung von direkt aus dem Tier entnommenen Primärzell- oder Organkulturen oder sogar der Einsatz von Tieren notwendig. Aus diesem Grund sind neue Ansätze zur Entwicklung von In-vitro-Modellen zur Erforschung zugrundeliegender molekularer Mechanismen von Infektionen bei Nutztieren von großem Interesse, insbesondere vor dem Hintergrund, dass Nutztiere häufig Träger bzw. Überträger zoonotischer Krankheitserreger sind. Der Zweck des vorliegenden Projektes besteht daher darin, ein Modell des Darms zu entwickeln, indem erstmalig die sog. "Colon-Simulations-Technik" (Cositec) mit der "Ussing-Kammer-Technologie" verknüpft wird. Dabei wird intakte Darmschleimhaut von Nutztieren in Ussing-Kammern eingespannt und zeitgleich mit dem Inhalt des Cositec-Systems inkubiert, so dass eine Konfrontation des Darmepithels mit dem physiologischen Darminhalt erfolgen kann. Die Kombination dieser beiden gut etablierten Methoden ermöglicht es so, ein In-vitro-Modell zu entwerfen, dessen Bedingungen weitestgehend mit den In-vivo-Verhältnissen übereinstimmen. In einem ersten Schritt werden die Vitalität und Funktionalität des Darmepithels in diesem System anhand von morphologischen, biochemischen und funktionellen Analysen überprüft (z. B. mittels Histologie, PCR oder Nährstoffaufnahme). Von großer Bedeutung ist dabei, dass das für alle Analysen verwendete Darmgewebe nicht von Versuchstieren stammt, sondern stets auf konventionellen Schlachthöfen gewonnen wird. So kann auf den Einsatz von Versuchstieren vollständig verzichtet werden. Im darauffolgendem Schritt soll eine Inkubation des Darmepithels mit Zoonoeserregern (z. B. enterotoxische und enteropathogene E. coli) erfolgen, um Infektionsmechanismen dieser Pathogene und deren Auswirkungen auf den Darm genauer untersuchen zu können. Sollte dieses neue System funktionieren, würde es, abgesehen von der Erforschung von Infektionserkrankungen, eine Vielzahl von weiteren Nutzungsmöglichkeiten bieten. Dazu gehören beispielsweise physiologische, toxikologische oder auch pharmakologische Fragestellungen. Weiterhin könnten in diesem Modell auch Zellkulturen des Darmes eingesetzt werden, was die Verwendung von tierischem Material größtenteils überflüssig machen würde. Insgesamt würde eine erfolgreiche Etablierung dieses Systems eine deutliche Abnahme der Versuchstierzahlen zur Folge haben.

Resultate:

https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0256143

Drittmittelprojekt: Bundesministerium für Bildung und Forschung - BMBF, 105.500 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Pathologie

Projektdetails:
The prevention of Middle East respiratory syndrome (MERS)-coronavirus (CoV) infection in camels by vaccination has been proven under experimental conditions, involving a dual application mode (combined intramuscular and mucosal application). The most relevant next steps will involve optimizations and simplifications of the immunization scheme, as well as proof of immunity under conditions of natural exposure. Detailed pathological workup and comparison of vaccinated vs. non-vaccinated camels will form an elemental part of these studies. Whether vaccination will lead to limited virus dissemination and reduced inflammatory reactions in immunized animals will therefore be investigated by pathological workup in this project. All obtained pathological findings will be correlated with data on virus shedding in saliva and nasal swabs determined during the vaccination trial.

Kooperationspartner:

D. Muth, C. Drosten, Institut für Virologie, Berlin

A. von Brunn, Max von Pettenkofer Institut München

S. Hippenstiel, Charité and T. Wolff, Robert Koch Institut, Berlin

F. Weber, Institut für Virologie, Gießen (with contribution by J. Ziebuhr)

V. Thiel, Institut für Virologie, Universität Bern/CH

A. Volz, G. Sutter, Institut für Virologie, LMU München

V. Herder, W. Baumgärtner, A. Osterhaus, Tierärztliche Hochschule Hannover

U. Wernery, Central Veterinary Research Laboratory, Dubai

A. Karlas, Max Planck Institut für Infektionsbiologie Berlin

S. Pöhlmann, Deutsches Primatenzentrum Göttingen

P. Nagy, J. Juhasz, Dubai Camel Industries and Products

Drittmittelprojekt: Deutsche Forschungsgemeinschaft Bonn, 221.200 EUR

Kliniken/Institute:
Institut für Virologie

Projektdetails:
Bei Atemwegsinfektionen von Mensch und Tier lassen sich häufig mehr als ein Erreger nachweisen. Sekundäre Infektionen können den Krankheitsverlauf erschweren. Die grundlegenden molekularen Interaktionen zwischen Erregern und Wirt bei Co-Infektionen sind aber nur wenig untersucht. Um ein in vitro Co-Infektionsmodell zu benutzen, das möglichst nahe an die in vivo-Situation heranreicht, haben wir ein "Air-liquid-interface"-Kultursystem für porzine Atemwegszellen etabliert und damit die Influenzavirus-Infektion differenzierter respiratorischer Epithelzellen untersucht. Dabei zeigte sich, dass die Infektion zu einem Verlust der zilientragenden Zellen führt. Der Verlust wird kompensiert durch Basalzellen, die zu spezialisierten Zellen differenzieren. Diese Zellen halten die Barrierefunktion des Epithels aufrecht, verfügen über eine längere Zeitspanne über keine Zilien. Deshalb können sie nicht zum Reinigungssystem der Atemwege beitragen. Außerdem haben die noch nicht enddifferenzierten Zellen ein anderes Expressionsmuster von Oberflächenproteinen. Daraus folgt unsere Arbeitshypothese, dass die in der Regeneration befindlichen Infektionsherde besonders anfällig für Sekundärinfektionen sind. Im beantragten Projekt wollen wir deshalb untersuchen, wie anfällig Atemwegsepithelzellen nach einer Influenzavirus-Infektion für Sekudärinfektionen sind. Dabei werden wir uns in unserem fokussierten Projekt auf virale Sekundärfektionen beschränken.

In der ersten Phase des Projekts wird durch verschiedene Methoden untersucht, in welchem Ausmaß beim porzinen Atemwegsepithel während der Regeneration nach einer Influenzavirus-Infektion sich die Oberflächenproteine ändern. Unser besonderes Augenmerk gilt einem Virusrezeptor, der porzinen Aminopeptidase N (pAPN), die als Rezeptor für das porzine respiratorische Coronavirus (PRCoV) fungiert. Danach wird vergleichend analysiert, wie sich eine Vorinfektion durch Influenzaviren auf eine nachfolgende Infektion durch PRCoV auswirkt. Die zweite Modellinfektion betrifft das Virus des porzinen reproduktiven und respiratorischen Syndroms (PRRSV). Dieses Virus nutzt Makrophagen als primäre Zielzellen. Wir werden untersuchen, inwieweit nach einer Influenza-Infektion die Adhärenz der PRRSV-infizierten Makrophagen an das Atemwegsepithel gesteigert wird und ob die adhärierenden Makrophagen die PRRSV-Infektion über die Barriere des Atemwegepithels hinweg verbreiten können. Schließlich wird noch untersucht, ob die mit Schweinezellen erhaltenen Ergebnisse auch für humane Zellen Gültigkeit haben.
Die Ergebnisse werden zeigen, inwieweit sich nach einer Influenzavirus-Infektion die Infektionsbedingungen für Sekundärerreger verbessern. Dadurch erwarten wir eine Vertiefung der Kenntnisse über die Interaktionen zwischen Erreger und Wirt bei Co-Infektionen.

Kliniken/Institute:
Klinik für Pferde
Klinik für Rinder

Projektdetails:
Pferde, die am Equinen Metabolischen Syndrom (EMS) oder an der Pituitary Pars Intermedia Dysfunction (PPID) leiden, entwickeln im Zuge dieser Erkrankung eine endokrinologische Störung des Glukose- und Insulinstoffwechsels in Form einer Insulin Dysregulation (ID). Hierbei kommt es zu einer übermäßigen
Ausschüttung von Insulin nach Kohlenhydrataufnahme, einer basalen
Hyperinsulinämie (pathologischer Insulinüberschuss im Blut) oder auch einer peripheren Insulinresistenz, wobei die Aufnahme von Zuckern aus dem Blut in die Zelle gestört ist. Pferde, die an einer ID leiden, haben ein erhöhtes Risiko Hufrehe zu entwickeln und neigen dazu eine regionale oder generalisierte Adipositas (Fettleibigkeit) zu entwickeln. Durch die Untersuchung verschiedener Proteine, die maßgeblich an der Insulinsignalkaskade beteiligt sind, unter nicht- stimulierten und stimulierten Bedingungen, soll versucht werden die zugrundeliegenden Pathomechanismen für dieses Risiko bei Pferden mit EMS oder PPID näher zu charakterisieren. Aufgrund der hohen
Bedeutung dieser Stoffwechselerkrankung beim Pferd ist es unabdingbar das Verständnis der ID als Kardinalsymptom von EMS und PPID auch auf molekularer Ebene voran zu treiben um mit diesen Erkenntnissen kausale Therapieansätze entwickeln zu können.

Kooperationspartner:

Prof. Dr. Korinna Huber, Institut für Nutztierwissenschaften, Fg. Funktionelle Anatomie der Nutztiere, Universität Hohenheim, Stuttgart

Kliniken/Institute:
Klinik für Heimtiere Reptilien und Vögel

Projektdetails:
Zunehmend werden die Folgen des Einsatzes auf die Umwelt und den Populationsrückgang verschiedener Vogelspezies, wie dem Mauersegler, sichtbar.Mit diesem Hintergrund sollen Organe von Mauerseglern retrospektiv (Jahre 2009 - 2016) und prospektiv (Jahre 2017 - 2018) auf ausgewählte Pestizide untersucht und ein möglicher Einfluß auf den Gesundheitszustand dieser Vögel überprüft werden.

Resultate:

https://www.mdpi.com/2306-7381/8/5/87

Drittmittelprojekt: Industrie (Veterinärpharmazeutika und Impfstoffe), 25.000 EUR

Kliniken/Institute:
Klinik für Pferde

Projektdetails:
Oral glycemic challenge tests are recommended for diagnosis of insulin dysregulation in equines. Several different protocols are used, but all of them have limitations in terms of palatability, ease of use in the field, not fully disclosed composition and/or region specific availability. The aim of the study is to evaluate new carbohydrate formulations and test their palatability and accuracy as oral glycemic challenge test for assessment of insulin dysregulation in equines.

Kliniken/Institute:
Klinik für Heimtiere Reptilien und Vögel
Anatomisches Institut

Projektdetails:
Kombination einer klinischen bildgebenden Arbeit in der Klinik für Heimtiere, Reptilien, Zier- und Wildvögel; Bildgebende Untersuchungen des Respirationstraktes klinisch gesunder Bartagamen (Pogona spp.) unter Berücksichtigung beeinflussender Parameter in Kombination mit anatomischen und histopathologischen Betrachtungen des Respirationstraktes der Bartagamen; Gemeinschaftsprojekt und Kooperation mit dem Anatomischen Institut.

Kliniken/Institute:
Institut für Zoologie

Projektdetails:
Many animals use colorations in antipredator strategies. Cryptic coloration conceals the animal on its natural substrate while bright aposematic coloration is paired with unpalatability, for example conveyed by toxins, and functions as warning signal. Geographic variation in coloration shades or patterns have been interpreted as local adaptations to the prevailing local substrates and predator classes. Yellow bellied toads are particularly exciting study objects since they present a cryptic grey-brown coloration in their dorsum, but a highly contrasting yellow-black pattern on their bellies. The toads also possess highly poisonous bombinatoxins in their skin and use a deimatic display, the so-called Unkenreflex, when a predator is close. We studied variation in the cryptic and aposematic coloration in three local populations in Southern Lower Saxony. We found the toads to be most cryptic dorsally on their local substrates, while the internal aposematic contrast on the belly remained constant. Furthermore we investigate whether the toads are able to change their dorsal coloration when placed on substrates of different colorations (darker and brighter substrates). In the next steps, we will analyze whether toads from different localities and substrates differ in their capacities of coloration plasticity and which genes show differential expression (e.g. genes involved in the production of melanin) while the animals adapt their cryptic coloration to their current substrate. Finally we will carry out predation experiments with clay model toads in the field to find out whether the adaptation of cryptic coloration to the local substrate helps to decrease the attack risk by predators.

Resultate:

Preißler KP, Rodríguez A, Pröhl H (2021) Evidence for coloration plasticity in the yellow-bellied toad, Bombina variegata. Ecology and Evolution, 11: 17557-17567. https://doi.org/10.1002/ece3.8391

Kooperationspartner:

Kathleen Preißler, TU Braunschweig

Kliniken/Institute:
Institut für Tiergenomik

Projektdetails:
Weiterentwicklung bioinformatischer Algorithmen für Meta-Analysen und Netzwerk-Meta-Analysen basierend auf hoch-dimensionalen Daten aus Transkriptom-, Proteom- und anderen Omics-Experimenten.

Resultate:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jrsm.1337

https://bmcgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12864-018-4914-4

Drittmittelprojekt: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit, 856.344 EUR

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

Projektdetails:
Ziel des Projektes ist es die Auswirkungen, mittels Mariner Vibratoren künstlich erzeugter Schallwellen, auf das Verhalten von Großwalen zu untersuchen. Die Arktis ist in ständiger Veränderung durch die anthropogene Nutzung und den Klimawandel welche einen großen Einfluß auf die dort lebenden Tiere haben. Der Einsatz von Ölexplorationsaktivitäten und somit von seismischen Airguns wird in den Gewässern vor Island voraussichtlich in naher Zukunft steigen.

Die Feldarbeiten in dem Projekt sollen in Nordost-Island um die Stadt Husavik durchgeführt werden. In dieser Region, besonders in der Skjalfandi Bucht, werden in den Sommermonaten regelmäßig viele Bartenwalarten gesichtet. Der Blauwal (Balaenoptera musculus) gilt als ikonische Walart dieser Gewässer. Die Auswirkugen von seismischen Airguns sollen jedoch auch auf andere Bartenwalarten wie Buckelwale (Megaptera novaeangliae) oder Zwergwale (Balaenoptera acutorostrata) die in dem Gebiet vorkommen, untersucht werden. Alle Arten die um Husavik gesichtet werden, sind auch in der Antarktis heimisch. Somit sind die Studien über die Auswirkungen von Marinen Vibratoren auf freilebende Wale um Husavik auch übertragbar auf die Antarktis.

Die Reaktionen verschiedener Bartenwalarten, auf künstlich erzeugte Schallwellen von Marinen Vibratoren, (MV) sollen in ihrem Nahrungsgebiet untersucht werden. Die Bartenwale werden mit akustischen Rekordern besendert, die in der Lage sind akustische Daten, hochaufgelöste Daten zur Bewegung des Tieres sowie Umweltparameter zu den Tauchgängen aufzunehmen. Eine Computersoftware erzeugt Tieffrequente, künstliche Schallsignale, die mittels einem Unterwasserlautsprecher (Argotec) projiziert werden. Dadurch können wir vor und während die synthetischen Signale abgespielt werden, Daten zur Bestimmung der Schwimmrichtung, Schwimmgeschwindigkeit, Tauchprofil und Vokalisation erheben. Zusätzlich wird das Tier auch visuell erfasst und Verhaltensänderungen protokolliert.

Resultate:

Schall ist das sensorische Signal, das sich am weitesten im Ozean ausbreitet. Es wird von der Meeresfauna verwendet, um die Meeresumwelt zu erfassen und für die intra- und interspezifische Kommunikation bei Meerestieren, von Wirbellosen bis hin zu Großwalen. Vormals unberührte Regionen wie die Arktis unterliegen derzeit einem schnellen Wandel, der durch anthropogene Nutzung und globale Erwärmung getrieben wird. Die Arktis ist für viele Meeresorganismen von zentraler Bedeutung, beispielsweise für die nahrungssuchende Blauwale. Da intensive Schallemissionen wie sie bei der Öl- und Gasexploration vorkommen, große Auswirkungen auf Meeressäuger haben können, ist es wichtig, nach alternativen Schallquellen zu suchen. Ziel des Projekts ist es, die Reaktionen von Blauwalen auf synthetisch erzeugte akustische Signale von Marine Vibratoren (MV) in ihren Nahrungsgründen zu untersuchen. Das Verhalten von Blauwalen wurde mit akustischen und bewegungsbasierten Aufnahmegeräten gemessen, die den empfangenen Schallpegel am Tier sowie dessen Tauchparameter aufzeichneten. Ein Unterwasserlautsprecher (Argotec-Schallquelle, SS-2) wurde verwendet, um die Tiere tieffrequenten Geräuschen ähnlich denen von MVs auszusetzen, während die Verhaltensreaktionen an den besenderten Tieren gemessen wurden. Darüber hinaus wurden visuelle Beobachtungen und akustische Bojen verwendet, um weitere Verhaltensreaktionen aufzuzeichnen. Der Quellschallpegel des Lautsprechers betrug 180-188 dB re 1 μPa in 1 m Entfernung, wobei die gemessenen Empfangspegel in verschiedenen Bereichen während der kontrollierten Expositionsversuchen analysiert wurden. Der maximale Abstand zum Lautsprecher, in der Verhaltensreaktionen einschließlich akustischer Reaktionen erwartet werden, wurde gemäß dem NMFS (2022) Verhaltensreaktionskriterium für Meeressäuger von 120 dB re 1 μPa auf 11,1 km modelliert. Während der Schallexposition wurden Veränderungen im Verhalten der Blauwale in Bezug auf die an der Oberfläche verbrachte Zeit (< 2 m Wassertiefe) für die Dauer des Tauchgangs und die Zeit nach dem Tauchgang festgestellt. Besenderte Tiere suchten vor der Schallexposition kontinuierlich nach Nahrung, stoppten die Nahrungssuche jedoch kurzzeitig während sie dem MV-Schall ausgesetzt warenund zeigten in dieser Zeit Tauchgänge ohne Nachrungssuchverhalten. Wir beobachteten, dass Blauwale die Amplitude, Dauer, Wiederholungsrate und Frequenz ihres Rufsignals veränderten, was als Kompensationsmechanismus für erhöhte Umgebungsgeräusche interpretiert werden kann. Diese Fähigkeit, Maskierungsgeräusche durch Anpassung ihrer Vokalisierung zu überwinden, ist von entscheidender Bedeutung um trotz des Vorhandenseins von vibroseismischen Schallsignalen zu kommunizieren. Diese Reaktionen traten bei Walen innerhalb des 11-km-Reaktionsradius auf. Trotz des Fehlens direkter Vergleichsstudien kann davon ausgegangen werden, dass die Reaktionen der Blauwale auf MVs wahrscheinlich weniger schwerwiegend sind als bei anderen Schallquellen (wie z.B. Airguns) die für die Öl- und Gasexploration eingesetzt werden. Diese Studie unterstreicht aber auch, dass beim Einsatz von MVs in geringerer Entfernung von Blauwalen mit Vorsicht vorgegangen werden muss.