Tiergesundheit – Reproduktive Fitness


Aufklärung von Determinierungsprozessen der Immunabwehr, natürlicher Infektionsbarrieren sowie der reproduktiven Fitness – Voraussetzung für die Sicherung von Tiergesundheit und Zuchterfolg

Eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Krankheiten und reproduktive Fitness bilden die wesentlichen Voraussetzungen für eine balancierte Nutztierhaltung. Beide Merkmalskomplexe nehmen als Vitalitätsmerkmale eine zentrale Stellung bei der Erzeugung tierischer Produkte ein, da sie wichtige Fitnessparameter der Nutztiere und zudem limitierende Faktoren für Fortschritte in der Zucht darstellen. Deshalb stehen Forschungsarbeiten zur Fruchtbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Krankheiten im Mittelpunkt der Projekte dieses Programmbereiches.

Im Vergleich zu den Produktionsmerkmalen war der Zuchtfortschritt für diese Merkmale trotz zunehmender Berücksichtigung im Zuchtziel gering. Gründe dafür sind zum einen das Fehlen geeigneter Merkmale zur Schätzung des genetischen Potentials für diese Merkmalskomplexe und zum anderen negative Korrelationen zwischen Leistungs- und funktionalen Merkmalen.

Mit den Forschungsprojekten sollen die genetischen, endokrinologischen und physiologischen Grundlagen der Ausprägung und Vererbung von Merkmalen der Fruchtbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Krankheiten untersucht und Wechselwirkungen endogener und exogener Faktoren für die Merkmalsausprägung aufgeklärt werden.

Die Ausprägung von Leistungs- und Fruchtbarkeitsmerkmalen wird durch Veränderungen des endokrinen Gleichgewichtes beeinflusst. Deshalb werden physiologische Auslenkungen genutzt, um Hinweise auf die Interaktionen zwischen dem Leistungszustand des Gesamtorganismus und den hormonellen Regelkreisen zu gewinnen.

Als ratenlimitierende Prozesse hinsichtlich der reproduktiven Fitness bilden Untersuchungen zur Regulation von fruchtbarkeitsrelevanten Differenzierungsprozessen während der Keimzell- und Embryonalentwicklung unter besonderer Berücksichtigung des Neohormon- und embryo-maternalen Signalling sowie zur hormonellen Homöostase einen Schwerpunkt im Rahmen dieses Programmbereiches.

Im Rahmen des zweiten Schwerpunktes "Widerstandsfähigkeit gegenüber Krankheiten" werden Determinierungsprozesse der immunologischen Regulation sowie der Ausbildung natürlicher Infektionsbarrieren in Hinsicht auf ihre ontogenetische Entwicklung und ihre Modulation durch exogene und endogene Einflüsse untersucht. Insbesondere beleuchtet der Schwerpunkt Mechanismen der angeborenen Abwehr und der Wirt-Pathogen Interaktion zur Etablierung des Immunschutzes vor Infektionskrankleiten.

Mechanismen der angeborenen Abwehr stellen eine frühe Verteidigungslinie gegen eine Vielzahl von Erregern (z.B. bei Faktorenkrankheiten) dar, deren genetische Steuerung zur Ausbildung eines umfassenden Immunschutzes untersucht wird. Adaptive Abwehrmechanismen sind gekennzeichnet durch spezifische Wirt-Pathogen-Interaktionen, deren Effekte auf die Rekrutierung und Modulation verschiedener Immunfaktoren untersucht werden.

Die molekulare Charakterisierung von Genvarianten physiologischer Schlüsselfaktoren dient einer züchterischen Verbesserung der Immunkompetenz. Das Verständnis ihrer funktionalen Modulation wird Hinweise zur Gestaltung adäquater Umwelten geben.

Schwerpunkte

Genetische und physiologische Grundlagen der reproduktiven Fitness

Merkmale der Fruchtbarkeit zeichnen sich durch eine hohe individuelle, art- und rassenabhängige phänotypische Variation aus. So ist die Anzahl der Nachkommen pro Zeiteinheit von Umweltfaktoren und endogenen Eigenschaften des Muttertieres, des Vatertieres, des Embryos/Fetusses sowie deren Interaktionen abhängig. Aus der Vielzahl der Einflussfaktoren wird mit dem Forschungsschwerpunkt auf die Analyse endogener Einflüsse auf die Fortpflanzung fokussiert.

In diesem Forschungsschwerpunkt werden relevante fruchtbarkeitsassoziierte Gene in ganzheitlichen Analysen charakterisiert. Hierfür werden einerseits die hochselektierten Mauslinien des FBN eingesetzt und andererseits beim Rind neue Schlüsselgene aus relevanten Zielgeweben isoliert und ihr Zusammenwirken analysiert. Physiologische Funktionen der Reproduktion unterliegen einer endokrinen Steuerung durch Steroid- und Neohormone.

Übergeordnete molekular- und epigenetische Mechanismen der Steuerung ihrer Synthese, ihre Rhythmik und Kinetik ihrer Ausschüttung sowie Mechanismen der Signaltransduktion werden analysiert, um Ursachen für Variation in Reproduktionsmerkmalen zu identifizieren und Maßnahmen zur Beeinflussung von Fruchtbarkeitsmerkmalen abzuleiten.

Entwicklungskompetente Eizellen und vitale Embryonen sind eine Grundvoraussetzung für die Reproduktion von Tieren sowie für die erfolgreiche Anwendung von reproduktions-biologischen Verfahren. Unter dieser Prämisse werden in diesem Forschungsschwerpunkt die natürlichen Reifungsprozesse von Oozyten charakterisiert, um relevante Beurteilungskriterien für deren Entwicklungskompetenz zu erarbeiten.

Darüber hinaus ist ein vertieftes Verständnis der Interaktionen zwischen Mutter und Embryo/Fetus notwendig, um die Ursachen aufzuklären, die zum Verlust von Embryonen/Feten bzw. zu einer eingeschränkten Vitalität von Nachkommen führen.

Deshalb werden Prozesse der embryo-maternalen Interaktion durch die Charakterisierung der trächtigkeitsassoziierten molekularen Signaltransduktion im Endometrium von Sauen und stoffliche Aspekte des Signaltransfers zwischen Mutter und Konzeptus beim Schwein aufgeklärt.

Grundlagen der Regulation der angeborenen und erworbenen Immunabwehr

Mit Blick auf Aspekte des Tierschutzes, der Produkt- und Produktionsqualität und Wirtschaftlichkeit der Tierproduktion ist die Bewahrung der Gesundheit unserer Nutztiere von herausragender Bedeutung für die Tierhaltung.

Krankheiten entstehen durch spezifische Infektionserreger, aber auch durch sogenannte Faktorenkrankheiten, die gekennzeichnet sind durch die Beteiligung wechselnder Erregerspektren und weiterer abiotischer Faktoren.  Mechanismen der angeborenen unspezifischen Abwehr als eine frühe Verteidigungslinie gegen eine Vielzahl von Erregern und die Initiation einer spezifischen Immunantwortsind entscheidend für die Pathenogenese einer Infektion.

Spezifische Krankheitsbilder und Infektionen und experimentelle immunologische Stimulation werden modellhaft genutzt, um die Mechanismen der Pathogen-spezifischen und unspezifischen Abwehr zu untersuchen.  Dabei werden die Struktur von Schlüsselgenen der Abwehrmechanismen und deren Funktion und Interaktion bei der Wirt-Pathogen/Antigen-Interaktion beleuchtet. Wechselwirkungen zwischen den funktionalen Merkmalen der Immunantwort und Leistungsmerkmalen werden bei den Tiermodellen berücksichtigt und merkmalsassoziierte Genvarianten identifiziert.

Die molekulare Charakterisierung von Genvarianten physiologischer Schlüsselfaktoren dient einer züchterischen Verbesserung der Immunkompetenz. Das Verständnis ihrer funktionalen Modulation wird Hinweise zur Gestaltung adäquater Umwelten geben. Auf dieser Basis werden auch neue Wege für Prophylaxe und Diagnose gesucht.


Prof. Dr. Klaus Wimmers Programmbereichssprecher
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