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Forschung2018-04-24T18:20:35+00:00

PerformaNat forscht auf dem Gebiet der Transportphysiologie, des epithelialen Transportes und der Immunantwort. Unser besonderes Augenmerk gilt dabei der Aufnahme von Nährstoffen aus dem Futter und dem Einfluss pflanzlicher Stoffe auf das Immunsystem.

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Hintergrund

Die klassische Futtermittelforschung befasst sich mit der optimalen Zusammensetzung des Futters sowie mit technischen Verfahren, die die Haltbarkeit und die Verdaulichkeit des Futters verbessern. Auch die genaue Zusammensetzung der enthaltenen Nährstoffe ist ein wichtiger Teil dieses Forschungsbereiches.

PerformaNat beschäftigt sich hingegen vor allem mit der Frage, wie diese Nährstoffe aus dem Futter aufgenommen werden. Dazu ist es notwendig, die zugrunde liegenden Transportmechanismen im Magen-Darm-Trakt zu verstehen. Auf Zellebene sind unterschiedliche Transportprozesse an der Aufnahme von Nährstoffen beteiligt. Mithilfe verschiedener Verfahren kann z.B. untersucht werden, ob Stoffe über Kanäle in die Zelle transportiert werden oder ob sie parazellulär – also zwischen den Zellen hindurch – befördert werden.

PerformaNat forscht daran, wie diese Transportprozesse beeinflusst werden können, um durch eine optimierte Nährstoffaufnahme die Tiergesundheit zu verbessern. Vor allem verschiedene pflanzliche Wirkstoffe stehen dabei als Modulatoren des Nährstofftransports im Fokus.

Die Produktentwicklung erfolgt sowohl in Labor- als auch in Fütterungsstudien.

Produktentwicklung

In den hauptsächlich auf Monokulturen basierenden Futtermischungen für Nutztiere sind Komponenten aus Kräutern, Gewürz- und Heilpflanzen nur noch selten enthalten. PerformaNat untersucht vor allem, welchen Effekt Wirkstoffe pflanzlicher Herkunft auf die Aufnahme von Nährstoffen aus dem Futter haben und wie sie in der Tierhaltung eingesetzt werden können. Der Schwerpunkt bei der Entwicklung liegt vor allem auf Produkten, die die Tiergesundheit verbessern können.

Bei der Produktentwicklung steht die Identifizierung der zugrunde liegenden Transportmechanismen an erster Stelle. Dafür werden mit molekularbiologischen und immunhistochemischen Methoden die am Transport beteiligten Strukturen charakterisiert. Es stehen außerdem verschiedene Methoden zur Verfügung, bei denen die Transportprozesse einzelner Zellen oder auch Zellverbänden des Magen-Darm-Traktes untersucht werden können: Mithilfe der Patch-Clamp Technik und der ionensensitiven Mikroelektrode können gezielt Substanzen auf ihre spezifische Wirkung auf den Nährstofftransport getestet werden. Im nächsten Schritt wird mittels Ussing-Kammermethode die Dosis-Wirk-Beziehung potentieller Wirkstoffe in groß angelegten Versuchen mit vitalem Gewebe näher untersucht.

Im Anschluss an die Studien im Labor erfolgen Fütterungsstudien im Tier, bei denen der Einfluss der zuvor getesteten Wirkstoffe auf den Stoffwechsel der Tiere untersucht wird. Dafür werden neben Leistungsparametern vor allem auch Stoffwechselparameter erfasst, da die Versorgung mit Nährstoffen wie z.B. Calcium oder Magnesium für das Auftreten von Stoffwechselerkrankungen relevant sind.

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Tight junctions im Pansenepithel

Analytik

Im Vordergrund steht die Identifizierung von Biomarkern, welche Rückschlüsse auf den Stoffwechsel von Tieren und dessen Beeinflussung zulassen. Hierzu kommen  chromatographische Techniken wie z.B. HPLC oder Säulenchromatografie zum Einsatz. Diese Technik ermöglicht es, Substanzgemische aufzutrennen, zu identifizieren und anschließend quantitativ zu bestimmen. Zur Senkung der Nachweisgrenze oder zur Detektion schwer nachweisbarer Analyten werden chemische Modifikationen eingesetzt. Zudem werden Nachweisreaktionen durchgeführt, die direkte Messungen von Ionenkonzentrationen ermöglichen.

Zusätzlich werden neue Wirksubstanzen chemisch charakterisiert und quantifiziert um diese für Entwicklung von Futtermittelzusätzen zu nutzen.

Molekularbiologie

Im Mittelpunkt der molekularbiologischen Forschung stehen Untersuchungen hinsichtlich immunmodulatorischer Eigenschaften von Futtermittelzusätzen. Dazu erfolgen unter anderem umfangreiche Screenings potenziell antiinflammatorischer oder antioxidativer Pflanzenstoffe in Zellkulturmodellen oder ex vivo Experimenten. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem Magen-Darm-Trakt und dem darmassoziierten lymphatischen Gewebe. Neben Expressionsanalysen von Cytokinen, Chemokinen und anderen immunrelevanten Biomarkern mittels q-RT-PCR, erfolgen zusätzlich Untersuchungen mit Hilfe von Western Blots, ELISAs, Immunhistochemie und weiteren molekularbiologischen Methoden

Transportphysiologe

Wie funktioniert die Resorption von Nährstoffen aus dem Magen-Darmtrakt? Dies ist eines der Hauptforschungsthemen von PerformaNat.

An isolierten Zellen wird untersucht, wie bestimmte Kanäle Nährstoffe wie Calcium oder Natrium transportieren. Es kommen elektrophysiologische und fotometrische Methoden zum Einsatz. So können unterschiedliche Wirkstoffe dosisabhängig auf ihre Wirkung untersucht werden. Um so realistisch wie möglich die Situation im Tier untersuchen zu können, wird auch mit isolierten Geweben vom Magen-Darmtrakt gearbeitet, die in der sogenannten Ussingkammer untersucht werden können. Diese Technik ermöglicht es, die Gewebe mehrere Stunden vital zu halten und den Nährstofftransport von der Darm- zur Blutseite zu untersuchen. Das Gewebe kann anschließend molekularbiologisch untersucht werden. So kann z.B. untersucht werden, ob ein Agonist, der die Calciumresorption aktiviert, gleichzeitig die Expression der aktivierten Kanäle erhöht.

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