Beschreiben Sie die Projektziele (z. B. Erforschung wissenschaftlicher Unbekannter oder Deckung eines wissenschaftlichen oder klinischen Bedarfs).
Mangelnde körperliche Ertüchtigung und/oder erhöhte Energiezufuhr über die Nahrung führen bei Menschen und Mäusen zu Übergewicht. Übergewicht wiederum führt zu makroskopischen und mikroskopischen Veränderungen im Fettgewebe. Im Zuge dieser Veränderungen kommt es zu einer chronisch niedrigschwelligen Entzündungsreaktion. Ausgelöst wird diese Entzündungsreaktion durch das Anwachsen der Fettzellen, die schließlich platzen und Lipide sowie Cholesterol in die Umgebung abgeben. Dadurch können Blutgefäße und die Leber verfetten und Stoffwechselerkrankungen entstehen.
Die Reste der toten Fettzellen im Gewebe locken mehr Immunzellen an und lösen zunächst lokal eine Entzündungsreaktion aus. Diese Entzündungsreaktion ist gekennzeichnet durch das zusätzliche Einwandern von Immunzellen in das Gewebe und die Vermehrung dieser Immunzellen, welche selbst entzündliche Substanzen produzieren und somit die Entzündungsreaktion noch verstärken. Bleibt dieser Entzündungsreaktions-Kreislauf unbehandelt, kommt es auf Dauer zu systemischen Komplikationen, da beispielsweise auch das Herz-Kreislaufsystem durch die Entzündung angegriffen werden kann.
Bei Übergewicht sorgen platzende Fettzellen für die Freisetzung von Lipiden, die sich dann in Gefäßen und Geweben ablagern. Allerdings gibt es auch Immunzellen, die dieser Entwicklung entgegenwirken können: Lipid-Assoziierte-Makrophagen (LAM)-Zellen, also große Fresszellen, welche die Fettzellen unter physiologischen Bedingungen umlagern. Die LAM-Zellen beugen dadurch dem Platzen der Fettzellen vor und können eventuell austretende Lipide aufnehmen und abbauen. Mit einer ausreichenden Menge an LAM-Zellen könnte also Hypercholesterinämie, Typ 2 Diabetes mellitus, der Fettleber sowie Herz-Kreislauferkrankungen vorgebeugt werden. Ziel des Projektes ist es, angereicherte LAM-Zellen in übergewichtige, stoffwechselkranke Mäuse zu transferieren, um herauszufinden, inwieweit LAM-Zellen als Therapeutikum gegen krankhaftes Übergewicht und Stoffwechselstörungen infrage kommen.
Welcher potenzielle Nutzen dürfte sich aus diesem Projekt ergeben? Erläutern Sie, wie das Projekt die Wissenschaft voranbringen oder welcher Nutzen sich letztlich für Menschen, Tiere oder die Umwelt ergeben könnte. Bitte gegebenenfalls zwischen kurzfristigem Nutzen (während der Projektlaufzeit) und langfristigem Nutzen (der sich nach Abschluss des Projekts ergeben könnte) unterscheiden.
Der zu erwartende Nutzen des Projekts ergibt sich aus dem besseren Verständnis der LAM-Zell-Biologie und deren aktive Rolle als anti-entzündliches, stoffwechsel-schonendes Therapeutikum bei krankhaftem Übergewicht und Stoffwechselerkrankungen.
Zunächst müssen dabei drei offene Fragen geklärt werden: I) Inwieweit ist die immunologische und die metabolische Aktivität der LAM-Zellen voneinander entkoppelt? II) Wie lassen sich LAM-Zellen in vitro gezielt stimulieren und anreichern? III) Welche Rolle spielen vermehrte LAM-Zellen in vivo?
Diese Fragen sollten sich innerhalb der Projektlaufzeit beantworten lassen.
Damit sollte sich mittelfristig ein Nutzen für die Tiere ergeben, denn sobald LAM-Zellen in vitro gezielt stimuliert und angreichert werden können, werden deutlich weniger Spendertiere benötigt, um funktionale LAM-Zellen in großen Mengen zu gewinnen.
Langfristig könnten die in diesem Projekt gewonnen Erkenntnisse zur besseren Behandlung von Stoffwechselerkrankungen beim Menschen führen.
LAM-Zellen sind in Maus und Mensch enorm konserviert, weswegen davon auszugehen ist, dass sich die Erkenntnisse dieses Projekts in gewissem Maße auf die Behandlung entzündlicher und stoffwechselbezogener Erkrankungen beim Menschen übertragen lassen. Damit liefert dieses Projekt einen ersten Schritt hin zur klinischen Anwendung von LAM-Zellen bspw. im Einsatz gegen Typ 2 Diabetes mellitus.
Zu erwartender Schaden
Bei welchen Verfahren werden die Tiere üblicherweise verwendet (z. B. Injektionen, chirurgische Eingriffe)? Geben Sie die Anzahl und die Dauer dieser Verfahren an.
Um die Rolle der LAM-Zellen bei Übergewicht und Diabetes untersuchen zu können, werden Tiere für in Summe maximal 25 Wochen auf eine Hochfettdiät gesetzt. Alternativ wird ein ernährungsunabhängiges genetisches Mausmodell für Übergewicht und Diabetes verwendet. Außerdem wird ein Knockout-Mausmodell verwendet, in dem klassische LAM-Zellen ausgeschaltet sind. Dann werden den Mäusen LAM-Zellen intraperitoneal injiziert. Außerdem wird ein Glukose-Toleranz-Test durchgeführt, bei dem Glukose ebenfalls intraperitoneal injiziert wird und die Schwanzvene punktiert wird zur Bestimmung der Glukose-Konzentration im Blut. Die Körperfettwerte der Mäuse werden einmalig bestimmt mittels Magnetresonanzbildgebung. Am Ende der Experimente werden die Mäuse unter Narkose getötet und ihre Organe werden zellulär, molekular und biochemisch charakterisiert.
Welche Auswirkungen/Schäden sind für die Tiere zu erwarten (z. B. Schmerzen, Gewichtsverlust, Inaktivität/eingeschränkte Mobilität, Stress, ungewöhnliches Verhalten) und wie lange halten diese Auswirkungen an?
Im Laufe der Versuche kommt es zur Ausbildung von Übergewicht bei Mäusen. Insulin-Konzentrationen im Serum steigen ebenso wie der Blutzuckerspiegel. Das genetische Diabetes-Mausmodell zeigt außerdem Polyphagie, Polyurie und Polydipsie. Durch das Übergewicht kann es zu eingeschränkter Mobilität kommen. Ansonsten sind Injektionen und Blutentnahmen aus der Schwanzvene ohne Narkose vorgesehen. Über den Verlauf der Experimente wird die Gesamtbelastung als mäßig eingeschätzt.
Welche Arten sollen verwendet werden und wie hoch ist die Anzahl der zu verwendenden Tiere? Welche Schweregrade werden erwartet und wie hoch ist die Anzahl der Tiere je Schweregrad (nach Art)?
Art
Gesamtzahl
Geschätzte Anzahl je Schweregrad
Keine Wiederherstellung der Lebensfunktion
Gering
Mittel
Schwer
Mäuse (Mus musculus)
1581
0
549
1032
0
Was geschieht mit den am Leben bleibenden Tieren am Ende des Verfahrens?
Art
Geschätzte Anzahl der Tiere, die erneut verwendet, in den Lebensraum/das Haltungssystem zurückgebracht oder privat untergebracht werden.
Erneut verwendet
Zurückgebracht
Privat untergebracht
Begründen Sie den geplanten Verbleib der Tiere nach Abschluss des Verfahrens.
Alle Mäuse werden am Ende der Experimente getötet. Die Organe werden zur molekularen, zellulären und biochemischen Charakterisierung entnommen.
Anwendung des Grundsatzes der Vermeidung, Verminderung und Verbesserung (3R-Prinzip)
1. Vermeidung
Geben Sie an, welche tierversuchsfreien Alternativen in diesem Bereich verfügbar sind und warum sie nicht für die Zwecke des Projekts angewendet werden können.
Das Fettgewebe ist aus systembiologischer Perspektive sehr interessant, weil bei den immunologischen und metabolischen Prozessen viele Zelltypen und Gewebe involviert sind. Dementsprechend können allerdings die hier geplanten Untersuchungen in Zellkulturen nur unzufriedenstellend untersucht werden, weil Regelkreise zwischen den Organen fehlen. Insbesondere die Bestimmung der physiologischen, systemischen Parameter - die klinischen äußerst relevant sind - kann in vitro nicht erreicht werden, leider auch nicht auf "Fett-Organoiden" mit Explantaten. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache sind die Tierversuche dieses Projekts alternativlos.
2. Verminderung
Erläutern Sie, wie die Anzahl der Tiere für dieses Projekt festgelegt wurde. Beschreiben Sie die Schritte, die unternommen wurden, um die Anzahl der zu verwendenden Tiere zu verringern, sowie die Grundsätze für die Konzeption von Studien. Beschreiben Sie gegebenenfalls die Praktiken, die während des gesamten Projekts angewandt werden, um die Anzahl der Tiere, die entsprechend den wissenschaftlichen Zielen verwendet werden sollen, so gering wie möglich zu halten. Diese Praktiken können z. B. Pilotstudien, Computermodelle, die gemeinsame Nutzung von Geweben und die erneute Verwendung umfassen.
Um die Gesamtzahl der Tierversuche und der dabei benötigten Tiere zu minimieren, wird bei der Planung der Experimente darauf geachtet, pro Maus möglichst viele verschiedene Parameter zu erfassen. Das bezieht sich bspw. auf die Messung verschiedener Organe (Blut, Fett, Leber, Herz), isolierter Zelltypen (Fettzellen + Immunzellen), und auf verschiedene molekulare Ebene (Transkriptom + Proteom). Die Versuche wurden biometrisch so geplant, dass - gegeben der zu erwartenden Messgrößen und -Varianzen - bei minimaler Versuchstierzahl trotzdem Hypothesen statistisch valide überprüft werden können. Außerdem versuchen wir stets durch Computermodelle Daten so zu normalisieren, dass sie mit publizierten Werten verglichen werden können und damit das benötigte Messspektrum weiter eingrenzen. So minimieren wir die Anzahl an Versuchstieren, die benötigt werden, um informative Daten zu generieren und wissenschaftlichen Fortschritt zu erzielen.
3. Verbesserung
Nennen Sie Beispiele für spezifische Maßnahmen (z. B. verstärkte Überwachung, postoperative Betreuung, Schmerzbehandlung, Training der Tiere) in Bezug auf die Verfahren, um die Auswirkungen auf das Wohlergehen der Tiere (Schäden) so gering wie möglich zu halten. Beschreiben Sie die Mechanismen zur Einführung neuer Verbesserungsmethoden während der Projektlaufzeit.
In diesem Projekt werden Empfängertieren in zwei Teilexperimenten intraperitoneal injiziert. Es wird im Nachgang durch verstärkte Überwachung darauf geachtet, dass sich dabei keine Komplikationen, wie Entzündungen der Einstichstelle ergeben. Um Stress zu vermeiden, wird das sogenannte "Tunnel-Handling" angewandt, und die Mäuse werden unmittelbar nach Injektion/Blutentnahme, wieder in ihre normalen Käfige mit Streu und Nistmaterial, also ihre gewohnte Umgebung, zurückgesetzt. Die geplanten Hochfettdiät stellt eine ungesunde, aber keinesfalls unangenehme Lebensweise des Menschen nach.
Bitte erläutern Sie die Wahl der Arten und entsprechenden Lebensabschnitte.
Da die Ergebnisse der in diesem Projekt geplanten Tierversuche letztendlich auf den Menschen übertragen werden sollen, werden Mäuse als Versuchstiere verwendet. Mäuse ähneln den Menschen in Bezug auf den Energiestoffwechsel in einer Weise, wie es weniger schmerzempfindliche und dem Menschen weiter entfernt verwandte, wechselwarme Tierarten wie Fische oder Wirbellose nicht tun. Für die Versuche werden adulte Mäuse ab dem Alter von acht Wochen verwendet, weil es dann nicht mehr zu entwicklungsbiologischen Veränderungen des Fettgewebe kommt, und der Einfluss der LAM-Zellen damit besser kontrolliert werden kann. Die bisweilen lange Versuchsdauer von bis zu 25 Wochen erlaubt überdies einen Rückschluss auf Effekte des Alterungsprozesses, der im Fettgewebe einer niedrigschwelligen Entzündungsreakton gleicht. Damit sind die Tiere ideal geeignet, um Übergewicht bei Erwachsenen besser zu verstehen.
Für die rückblickende Bewertung vorgeschriebenes Projekt
Projekt für RB vorgeschrieben?
Frist für RB
Gründe für die rückblickende Bewertung
Umfasst schwere Verfahren
Verwendung von nichtmenschlichen Primaten
Anderer Grund
Erläuterung des anderen Grundes für die rückblickende Bewertung
Zusätzliche Felder
Nationales Feld 1
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Nationales Feld 2
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Nationales Feld 3
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Nationales Feld 4
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Nationales Feld 5
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Projektbeginn
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Projektende
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Datum der Projektgenehmigung
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ICD-Code 1
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ICD-Code 2
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ICD-Code 3
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Link zur vorherigen Version der NTP außerhalb des Systems der Europäischen Kommission