Quantifizierung der Expression von CD200 und CD200R auf Mikroglia von adulten und neonatalen Mäusen
Kennung der NTP
NTS-DE-492033 v.1, 29-04-2024
Nationale Kennung der NTP
Das Feld wird nicht veröffentlicht.
Land
Deutschland
Sprache
de
Übermittlung an die EU
Das Feld wird nicht veröffentlicht.
Ja
Projektdauer in Monaten
36
Schlüsselbegriffe
Neugeborenes
Mikroglia
Neuroinflammation
Sepsis
CD200
Projektziel(e)
Grundlagenforschung: Nervensystem
Grundlagenforschung: Immunsystem
Ziele und zu erwartender Nutzen des Projekts
Beschreiben Sie die Projektziele (z. B. Erforschung wissenschaftlicher Unbekannter oder Deckung eines wissenschaftlichen oder klinischen Bedarfs).
Die neonatale Sepsis ist eine häufige und schwere Komplikation bei der Behandlung von Neu- und Frühgeborenen. Sie geht mit einer hohen Mortalität und einem hohen Risiko von Folgeschäden einher. Insbesondere die periventrikuläre Leukomalazie, eine inflammatorische Hirnschädigung, welche oft infolge einer neonatalen Sepsis bei Frühgeborenen entsteht führt zu lebenslangen Beeinträchtigungen der betroffenen Patienten. Neu- und Frühgeborene sind aufgrund eines veränderten Funktionszustandes des Immunsystems besonders prädisponiert für die Entwicklung einer Sepsis und damit verbundener inflammatorischer Hirnschädigungen. Die Behandlung der neonatalen Sepsis erfolgt mit Antibiotika. Bisher gibt es keine Ansätze, mit denen die verlängerte Entzündungsreaktion, die im Rahmen der neonatalen Sepsis beobachtet wird, verhindert werden kann.
CD200 und CD200R sind regulatorische Rezeptoren auf Immunzellen, die überschießende Immunreaktionen unterdrücken. In adulten Mäusen konnte gezeigt werden, dass das Vorhandensein von CD200 vor einer verstärkten Mortalität im Rahmen einer Sepsis schützt. Unsere eigenen Vordaten zeigen, dass Immunzellen von Neugeborenen weniger CD200R exprimieren und weniger CD200 sezernieren als Immunzellen von Erwachsenen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine gestörte CD200/CD200R-Achse bei Neugeborenen möglicherweise dazu beiträgt, dass sie im Rahmen von Infektionen zu überschießenden Immunreaktionen neigen, aufgrund derer es zur Entwicklung postinflammatorischer Folgeerkrankungen kommen könnte
CD200 und CD200R werden neben Immunzellen auch auf Nervenzellen exprimiert wo sie bei adulten Mäusen vor einer verstärkten neuronalen Entzündungsreaktion schützen. Bisher ist nichts über die Rolle von CD200 und CD200R im Rahmen der inflammatorischen Hirnschädigung bei Neugeborenen bekannt.
In dem hier beantragten Versuchsvorhaben soll die Expression von CD200 und CD200R vergleichend auf Mikrogliazellen adulter und neugeborener Mäuse nach bakterieller Stimulation in vitro untersucht werden.
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.
Die neonatale Sepsis ist eine der wichtigsten Ursachen für Morbidität und Mortalität in der Neugeborenen-Periode. Die Inzidenz der Sepsis liegt bei Reifgeborenen (? 37 Schwangerschaftswochen, SSW) bei etwa 0.05% und steigt bei Frühgeborenen mit sehr niedrigem Geburtsgewicht (very low birth weight infants, VLBWI, Geburtsgewicht <1500g) auf bis zu 36% an. Die häufigsten Erreger der neonatalen Sepsis sind Gruppe B Streptokokken (GBS, Streptokokkus agalactiae) und Escherichia coli (E. coli).
Neugeborene und vor allem Frühgeborene sind im Vergleich zu Erwachsenen viel anfälliger für Infektionen; dies zeigt sich in einem im Vergleich zu Erwachsenen ca. 8x höheren Risiko von Frühgeborenen, an einer Sepsis zu erkranken. Neben der erhöhten Anfälligkeit für Infektionen scheint auch die Beendigung der Entzündungsreaktion bei Neugeborenen gestört zu sein. Dies wird als ?sustained inflammation? bezeichnet. Diese verlängerte Entzündungsreaktion nach anfänglicher Aktivierung kann zur Entwicklung postinflammatorischer Erkrankungen wie der bronchopulmonalen Dysplasie (BPD), einer schweren chronischen Lungenerkrankung Frühgeborener, und der periventrikulären Leukomalazie (PVL), einer inflammatori¬schen Schädigung der weißen Gehirnsubstanz mit der Folge oft schwerer psychomotorischer Entwicklungsstörungen, beitragen und damit das Langzeit-Outcome der Frühgeborenen entscheidend beeinflussen.
Immun-Checkpoint Moleküle (ICM) sind inhibitorische Rezeptoren, die von Immunzellen exprimiert werden und eine wichtige Rolle u.a. bei der Regulation von Entzündungsantworten spielen. CD200 (OX2) und sein Rezeptor CD200R (OX2-R) sind ICM, die insbesondere auf myeloiden Zellen exprimiert werden. Neben Immunzellen wird CD200/CD200R auch auf anderen Zellen exprimiert darunter auf Zellen des zentralen Nervensystems, insbesondere auf Mikroglia-Zellen. Mikroglia-Zellen sind multifunktionale Gliazellen des Gehirns und werden zu den Gewebs-Makrophagen gezählt. Sie spielen unter anderem eine wichtige Rolle in der Vermittlung der Neuroinflammation. Über die Rolle von CD200/CD200R bei der Entstehung inflammatorischer Hirnschädigungen beim Neugeborenen im Zusammenhang mit der neonatalen Sepsis ist bisher nichts bekannt. Die Ergebnisse aus diesem Projekt könnten dazu beitragen die Entstehung inflammatorischer Hirnschädigung bei Neugeborenen mit Sepsis besser zu verstehen und dabei helfen neue therapeutische Ansätze zur Behandlung der Neuroinflammation verursacht durch Sepsis zu entwickeln.
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.
Im Rahmen einer Pilotstudie soll die Expression von CD200 und CD200R auf Mikrogliazellen von adulten und neonatalen Mäusen nach in vitro Stimulation mit Bakterien untersucht werden.
Hierzu erfolgt eine Isolation von Mikroglia aus Gehirnen adulter und neonataler Mäuse. Die Tötung der Tiere zur Gehirnentnahme erfolgt bei neugeborenen Versuchstieren durch Dekapitation mittels Scherenschlag. Adulte Tiere werden in eine tiefe Narkose versetzt, um die Tiere mittels intrakardialer Punktion und Perfusion mit eisklatem PBS zu perfundieren und im Anschluss mittels Dekapitation mit Scherenschlag zu töten und das Gehirn zu entnehmen. Die Zellen aus den Gehirnen werden dann in vitro kultiviert und mit Bakterien stimuliert. Als Stimuli werden Gruppe B Streptokokken (GBS) und E. coli verwendet, da dies die häufigsten Erreger der Neugeborenensepsis sind. Es wird dann die durchflusszytometrische Analyse der Mikroglia zur Quantifizierung der Expression von CD200 und CD200R durchgeführt.
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?
Die Tiere werden ohne vorherige Behandlung getötet, daher sind keine Auswirkungen/Schäden zu erwarten.
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)
36
36
0
0
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.
Es gibt keine überlebenden Tiere.
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.
Die Rolle von CD200 und CD200R für die Entstehung der inflammatorischen Hirnschädigung beim Neu- und Frühgeborenen ist bisher nicht untersucht. Unsere eigenen in vitro Versuche an humanen Proben deuten darauf hin, dass CD200/CD200R eine Rolle bei der Inflammation im Rahmen der neonatalen Sepsis spielen. Versuche an humanen Mikroglia oder murinen Zelllinien zu unserer Fragestellung sind nicht möglich, da keine neonatalen Zelllinien existieren. Untersuchungen zum differentiellen Einfluss einer bakteriellen Stimulation auf die Expression von CD200 und CD200R auf Mikroglia von Neugeborenen und Erwachsenen sind daher nur an frisch isolierten Zellen möglich.
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.
Es soll untersucht werden, welche Rolle das Immun-Checkpoint-Molekül CD200 in der Pathogenese der inflammatorischen Hirnschädigungen beim Neugeborenen spielt.
Der Versuch wird als explorative Studie durchgeführt. Hierfür werden jeweils die Gehirne 6 adulter Weibchen und 6 adulter Männchen, sowie 12 weiblicher und 12 männlicher Jungtiere analysiert. Es sollen Tiere beider Geschlechter verwendet werden, da beim Menschen geschlechtsspezifische Unterschiede in der Sepsis-Anfälligkeit und dem Auftreten von postinflammatorischen Hirnschädigungen bekannt sind und dies auch bei Mäusen bestätigt werden konnte. Die Versuchstiere sollen 1:1 auf beide Geschlechter verteilt werden.
Es wurde die Mindest-Tierzahl gewählt, von der wir wissen, dass diese Gruppengröße notwendig ist um trotz
vorhandener Variabilität der Messwerte zu einem zuverlässigen Mittelwert zu kommen.
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.
Die Haltung der Tiere erfolgt in Gruppenhaltung. Die Tiere erhalten ausreichend Zellstoff und Unterschlüpfe, sowie Zuchtfutter und Wasser ad libitum. In der Tierhaltung herrscht standardisiertes Klima und ein Tag/Nacht Lichtzyklus. Sie erhalten Enrichment in Form von Häuschen, Zellstoff und Einstreu, welches auch zum Nagen dient.
Die Methoden des Tierversuches werden so gewählt, dass den Versuchstieren möglichst wenig Schmerzen und Leiden zugefügt werden. Es wird regelmäßig überprüft, ob es schonendere Methoden gibt, mit denen das Versuchsziel ebenfalls erreicht werden kann, welche ggf. übernommen werden, sofern im laufenden Versuch nicht mit Einfluss auf die Ergebnisse gerechnet werden muss.
Bitte erläutern Sie die Wahl der Arten und entsprechenden Lebensabschnitte.
Es sollen Wechselwirkungen des sich entwickelnden Immunsystems/Gehirns mit Krankheitserregern untersucht werden. Ziel ist es, Erkenntnisse zu gewinnen, die möglichst gut auf den Menschen übertragbar sind. Daher muss eine Tierart gewählt werden, deren Immunsystem/Gehirn sich ähnlich wie beim Menschen entwickelt. Daher müssen für die Versuche Säugetiere verwendet werden. Säugetiere, deren artspezifische Fähigkeit, unter den Versuchseinwirkungen zu leiden weniger stark entwickelt ist, als die von Mäusen sind uns nicht bekannt. Daher und weil aus vielerlei Untersuchungen zur neonatalen Sepsis und zu inflammatorischen Hirnschädigungen bekannt ist, dass sich Ergebnisse aus Tierversuchen mit Mäusen gut auf die Vorgänge im menschlichen Organismus übertragen lassen, wurden für die Versuche Mäuse gewählt.
Als Tierlinie für die Versuche wird die Linie C57BL/6J verwendet, da aus dieser Tierlinie sämtliche Vordaten zum Mausmodell der neonatalen Sepsis aus unserer Arbeitsgruppe stammen. Es soll die Rolle von CD200 und CD200R im Rahmen der Neuroinflammation bei neonataler Sepsis untersucht werden. Es werden daher neugeborene Mäuse verwendet. Als Vergleichstiere sollen adulte Tiere untersucht werden. Es sollen Tiere beider Geschlechter verwendet werden. Da beim Menschen geschlechtsspezifische Unterschiede in der Sepsis-Anfälligkeit und dem Auftreten von postinflammatorischen Hirnschädigungen bekannt sind und dies auch bei Mäusen bestätigt werden konnte sollen die Versuchstiere 1:1 auf beide Geschlechter verteilt werden.
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
Das Feld wird nicht veröffentlicht.
Nationales Feld 3
Das Feld wird nicht veröffentlicht.
Nationales Feld 4
Das Feld wird nicht veröffentlicht.
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
Das Feld wird nicht veröffentlicht.
ICD-Code 3
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Link zur vorherigen Version der NTP außerhalb des Systems der Europäischen Kommission