Weltweit ist eine rasante Zunahme des Artensterbens auch bei der Klasse Aves zu verzeichnen. Die durch Umweltzerstörung und unzählige andere menschliche Einflüsse (z. B. illegaler Handel mit teuren Wildvögeln) am meisten betroffene Tierordnung stellen die Papageienvögel dar. Derzeit ist fast ein Drittel der Papageienpopulation vom Aussterben bedroht. Eine Möglichkeit, diesen Trend aufzuhalten, besteht in der gezielten und effektiven Nachzucht bedrohter Arten in der Obhut des Menschen mit dem Ziel einer späteren Wiederauswilderung. Leider waren solche Bemühungen bisher oft erfolglos. Ein Grund hierfür besteht in dem nahezu vollständigen Fehlen fundierter wissenschaftlicher Untersuchungen zum Reproduktionsstatus, der Spermagewinnung, -analyse und -konservierung und zur künstlichen Besamung für die Ordnung der Papageien (Psittaciformes). Ziel dieses Projektes ist daher die Erarbeitung von nicht invasiven Methoden zur Bestimmung der Reproduktionssituation verschiedener Papageienspezies. Darüber hinaus soll bei diesen Vögeln eine effektive Gewinnung von Sperma sowie dessen genaue Beurteilung und optimale Nutzung langfristig etabliert werden.
Die Anwendung von Methoden der assistierten Reproduktion hat ein großes Potential für die Arterhaltung von gefährdeten Spezies. Der Iberische Luchs ist die am stärksten bedrohte Katzenart weltweit (IUCN Red List). Seit 2000 werden die Bemühungen zur In-situ-Conservation durch ein wissenschaftliches Erhaltungszuchtprogramm unterstützt. Der Erfolg des Zuchtprogrammes ist aber stark vom Wissen über die Reproduktion, wie auch von geeigneten Methoden zum Reproduktionsmanagement abhängig. Die künstliche Besamung als eine Methode der assistierten Reproduktion kann derzeit nicht angewandt werden, da Luchse ganzjährig persistierende Gelbkörper ausbilden, die eine artifiziell induzierte Ovulation verhindern. Ziel des Projektes ist eine vergleichende Analyse von luteotropen und luteolytischen Faktoren im Gelbkörper (corpus luteum, CL) der Hauskatze und des Eurasischen Luchses zur Aufklärung des Funktionszyklus von Gelbkörpern bei diesen Katzenarten. Es sollen auf histologischer, molekularbiologischer und proteinchemischer Ebene Faktoren der Anbildung (nach der Ovulation), der Funktion (z. B. Vergleich zwischen trächtigen und pseudoträchtigen Hauskatzen) sowie der Regression dargestellt werden. Beim Luchs werden Ovarien aus dem gesamten Jahresverlauf mit Schwerpunkt auf die Zuchtsaison untersucht. Wir gehen von der Hypothese aus, dass das Phänomen der persistierenden Gelbkörper beim Luchs mit einer zeitlichen Entkopplung der funktionellen von der strukturellen Luteolyse einhergeht.
Laborstudien Der direkte Einfluss hochfrequenter elektromagnetischer Felder auf entnommene Spermien von Menschen und Tieren wurde seit 1999 in etwa 20 Laborstudien untersucht. Die meisten Laborstudien weisen in unterschiedlichem Ausmaß methodische Mängel auf. Angesichts der Ergebnisse der Laborstudien ist davon auszugehen, dass eine realistische Belastung mit elektromagnetischen Feldern eines Handys nicht zu einer Schädigung von Spermien und einer Beeinträchtigung der Fruchtbarkeit führt. Der direkte Einfluss hochfrequenter elektromagnetischer Felder auf entnommene Spermien von Menschen und Tieren wurde seit 1999 in etwa 20 Laborstudien untersucht. Die meisten fanden mindestens in einem der untersuchten Parameter eine signifikante Veränderung unter dem Einfluss elektromagnetischer Felder, wobei häufig viele andere Parameter unverändert blieben. Studien weisen methodische Mängel auf Die meisten Laborstudien weisen in unterschiedlichem Ausmaß methodische Mängel auf. Quellen elektromagnetischer Felder: Einige Studien verwendeten kommerzielle Mobiltelefone statt Expositionsanlagen als Quellen elektromagnetischer Felder, was dem heutigen Stand der Technik und damit der guten wissenschaftlichen Praxis nicht entspricht. Spezifische Absorptionsrate : Mehrfach wurde die Spezifische Absorptionsrate ( SAR ) nicht angegeben, welche die vom Gewebe aufgenommene Energie in Watt pro Kilogramm ( W/kg ) beschreibt. Ohne diese Angabe ist eine Bewertung der beobachteten Veränderungen nicht möglich. Kontrollen: Die meisten Studien verwendeten Kontrollen, zum Beispiel außerhalb der Expositionsanlage oder in einem anderen Raum. Um aber den Qualitätskriterien einer guten wissenschaftlichen Praxis zu entsprechen, muss auch eine Scheinexposition in der Expositionsanlage mit ausgeschalteten elektromagnetischen Feldern erfolgen. Sonst besteht die Möglichkeit, dass noch andere Umgebungseinflüsse zwischen den befeldeten Proben und den Kontrollen unterschiedlich waren und die beobachteten Effekte verursachten. Verblindung: Nur wenige Studien wurden verblindet durchgeführt. Verblindet bedeutet, dass die Wissenschaftler, die die Proben auswerteten, nicht wussten, welche befeldet worden waren und welche nicht. Dies ist eine wichtige Maßnahme, um zum Beispiel bei visuellen Auswertungen subjektive Einflüsse zu minimieren. SAR -Werte oberhalb der Grenzwertempfehlung: Mehrere Studien arbeiteten bei SAR -Werten oberhalb der Grenzwertempfehlungen, bis zu 27 W/kg . Hier ist davon auszugehen, dass die beobachteten Effekte thermisch waren, da Spermien besonders temperaturempfindlich sind. Studien, die eine Expositionsanlage verwendeten und den SAR -Wert angaben Neuere Studien, die diese Qualitätskriterien erfüllen, werden im Folgenden näher beschrieben: Falzone et al. [1] fanden bei 2 W/kg (dies entspricht der Empfehlung der Internationalen Kommission zum Schutz vor nichtionisierender Strahlung - ICNIRP für den Teilkörpergrenzwert) keinen Einfluss auf sämtliche Parameter der Spermienbeweglichkeit. Bei 5,7 W/kg war die Zahl beweglicher Spermien unverändert, deren Geschwindigkeit aber geringer. Weder bei 2 noch bei 5,7 W/kg wurden oxidativer Stress, veränderte enzymatische Aktivität oder ein vorzeitiger programmierter Zelltod bei den Spermien beobachtet [2] . In einer weiteren Folgestudie [3] waren die Spermien bereits bei 2 W/kg morphologisch verändert, ihre Vitalität blieb aber unverändert. Dies ist nicht nachvollziehbar, da morphologisch veränderte Spermien meistens weniger lebensfähig sind. Deswegen wurde dieses Ergebnis von anderen Wissenschaftlern angezweifelt [4] . De Iulis et al. [5] beobachteten bei steigenden SAR -Werten im Bereich von 0,4 bis 27,5 W/kg ein Absinken der Beweglichkeit und Lebensfähigkeit von Spermien sowie oxidativen Stress. Der Einfluss war dosisabhängig und begann bei einer Befeldungsdauer von 16 Stunden ab etwa 1 W/kg . Eine chinesische Arbeitsgruppe [ 6 ] beobachtete an einer Zelllinie von Spermatozyten der Maus bei 180 MHz bei SAR -Werten von 1 und 2 W/kg keinen Effekt, bei 4 W/kg kam es nach 12 Stunden zu oxidativem Stress, gefolgt von einer DNA Schädigung. Es traten keine DNA -Strangbrüche auf. Es kam zu Veränderungen im Proteinhaushalt, aber nicht zum verstärkten Zelltod. In zwei Folgestudien wurde gezeigt, wie zelleigene metabolische Prozesse den oxidativen Stress [ 7 ] und die DNA -Schäden [ 8 ] wieder einschränken können. Eine weitere Studie an Spermatozyten der Maus [ 9 ] bei bis zu 1,5 W/kg und 1800 MHz zeigte keine DNA Schäden, aber ebenfalls oxidativen Stress, vermittelt durch Mitochondrien. Dieser konnte von den Spermatozyten wieder neutralisiert werden, ohne dass es zu DNA Schäden kam. Zwei qualitativ hochwertige Studie wurden in Japan durchgeführt [10, 11 ] . In der ersten Studie [10] wurde das Sperma von 50 gesunden Probanden untersucht. Exponiert wurde in einer hochwertigen Expositionsanlage. Es erfolgten verblindet eine Scheinexposition und Expositionen von einer Stunde bei 2 W/kg und 6 W/kg . Der Temperaturanstieg betrug 0,16 °C bzw. 0,24 °C . Es wurden mehrere Parameter der Spermienbeweglichkeit sowie oxidativer Stress untersucht. Die Exposition zeigte keinen Einfluss. Die zweite japanische Studie [11] untersuchte den Verlauf der Befruchtung und die frühe Embryogenese bei Mäusen. Verwendet wurde wieder eine hochwertige Expositionsanlage. Entnommene Eizellen und Spermien wurden bei 1,95 GHz und 2 mW/g für einen Stunde exponiert oder scheinexponiert. Dies ist mehr als beim Tragen eines Handys in der Hosentasche auftritt. Die Exposition erfolgte verblindet. Es wurde kein Einfluss elektromagnetischer Felder auf die künstliche Befruchtung und die nachfolgende Embryogenese gefunden und auch keine Chromosomen-Aberrationen. Thermische Effekte? Die Autoren aller Studien, die Effekte fanden [2-9] , behaupten, dass es sich nicht um thermische Effekte handeln könne, da die Proben gekühlt wurden. Es ist aber anzunehmen, dass bei einer Erwärmung durch elektromagnetische Felder und gleichzeitiger Kühlung die Wärmegradienten anders sind, als wenn keine Erwärmung und Kühlung stattfindet. Da Spermien besonders wärmeempfindlich sind, ist vor allem oberhalb der Grenzwertempfehlungen ein thermischer Effekt zu erwarten. Generell gilt, dass eine Erwärmung der Hoden und Spermien um mehr als 2 °C beziehungsweise über 39 °C schädlich ist, wobei die Schädigung vorübergehend ist. Untersuchungen in realistischen Szenarien – zum Beispiel ein Handy in der Hosentasche – haben gezeigt, dass die SAR -Werte deutlich unter 1 W/kg liegen und die durch elektromagnetische Felder verursachte Erwärmung der Hoden im Bereich von etwa 0,01 °C liegt. Diese Erwärmung wird als gesundheitlich unbedenklich bewertet. Auch angesichts der genannten Ergebnisse aus Laborstudien ist davon auszugehen, dass eine realistische Belastung mit elektromagnetischen Feldern eines Handys nicht zu einer Schädigung von Spermien und einer Beeinträchtigung der Fruchtbarkeit führt. Gleichzeitig zeigen die Laborstudien, dass vor allem oxidative Schäden, die durch eine Exposition mit mehreren W/kg verursacht werden können, durch die natürlichen zellulären Prozesse wieder repariert werden. Literatur (Volltext oft gebührenpflichtig) [1] Falzone N, Huyser C, Fourie F, Toivo T, Leszczynski D, Franken D (2008) In vitro effect of pulsed 900 MHz GSM radiation on mitochondrial membrane potential and motil-ity of human spermatozoa. Bioelectromagnetics 29(4): 268 - 276 [2] Falzone N, Huyser C, Franken DR, Leszczynski D (2010) Mobile phone radiation does not induce pro-apoptosis effects in human spermatozoa . Rad. Res. 174(2): 169 - 176 [3] Falzone N, Huyser C, Becker P, Leszczynski D, Franken DR (2011) The effect of pulsed 900- MHz GSM mobile phone radiation on the acrosome reaction, head morphometry and zona binding of human spermatozoa . Int. J. Androl. 34(1): 20 - 26 [4] Lerchl A (2012) Letter on 'The effect of pulsed 900- MHz GSM mobile phone radiation on the acrosome reaction, head morphometry and zona binding of human sper-matozoa' by Falzone et al . (Int J Androl 34: 20-26, 2011). Int J Androl. 35(1): 103 [5] De Iuliis GN, Newey RJ, King BV, Aitken RJ (2009) Mobile phone radiation induces reactive oxygen species production and DNA damage in human spermatozoa in vitro . PLoS One. 4(7): e6446 [6] Liu C, Duan W , Xu S, Chen C, He M, Zhang L, Yu Z, Zhou Z (2013) Exposure to 1800 MHz radiofrequency electromagnetic radiation induces oxidative DNA base damage in a mouse spermatocyte derived cell line . Toxicol Lett. 218(1): 2 – 9 [7] Liu K, Zhang G, Wang Z, Liu Y, Dong J, Dong X, Liu J, Cao J, Ao L, Zhang S (2014) The protective effect of autophagy on mouse spermatocyte derived cells exposure to 1800 MHz radiofrequency electromagnetic radiation . Toxicol Lett. 228: 216 - 224 [8] Li R, Ma M, Li L, Zhao L, Zhang T, Gao X, Zhang D, Zhu Y, Peng Q, Luo X, Wang M (2018). The Protective Effect of Autophagy on DNA Damage in Mouse Spermatocyte-Derived Cells Exposed to 1800 MHz Radiofrequency Electromagnetic Fields. Cell Physiol Biochem 48(1): 29-41 [9] Houston BJ, Nixon B, King BV, Aitken RJ, De Iuliis GN (2018). Probing the Origins of 1,800 MHz Radio Frequency Electromagnetic Radiation Induced Damage in Mouse Immortalized Germ Cells and Spermatozoa in vitro . Front Public Health 6: 270 [10] Nakatani-Enomoto S, Okutsu M, Suzuki S, Suganuma R, Groiss SJ, Kadowaki S, Enomoto H, Fujimori K, Ugawa Y (2016) Effects of 1950 MHz W -CDMA-like signal on human spermatozoa. Bioelectromagnetics 37(6): 373-381 [11] Suzuki S, Okutsu M, Suganuma R, Komiya H, Nakatani-Enomoto S, Kobayashi S, Ugawa Y, Tateno H, Fujimori K (2017). Influence of radiofrequency-electromagnetic waves from 3rd-generation cellular phones on fertilization and embryo development in mice. Bioelectromagnetics 38(6): 466-473. Stand: 19.03.2026
Transgene Tiere sind einmalige gezielte Mutanten von hohem wissenschaftlichem Wert, die nur mit großem Aufwand generiert und charakterisiert werden können. Um transgene Linien vor Verlust zu schützen und um eine reine Erhaltungszucht zu vermeiden hat sich die Kryokonservierung bewährt. Als Alternative zur Kryokonservierung von Embryonen steht die Kryokonservierung von Spermatozoen zur Verfügung. Beide Techniken bieten verschiedene Vor- und Nachteile, man muss im Einzelfall über die adäquate Strategie entscheiden. Die Kryokonservierung bietet derzeit den vermutlich wichtigsten Zugang, um bei transgenen Experimenten und Haltungen Tiere einzusparen. Ein zentraler Punkt ist die Qualität der eingefrorenen Proben nach dem Auftauen. Deren Kontrolle ist von größter Bedeutung, da nur so die Qualität überprüft und somit auch bestimmt werden kann, wann eine transgene Linie so sicher und ausreichend konserviert wurde, dass auf eine Weiterzucht ohne Gefahr des Verlustes verzichtet werden kann. Der bisher übliche Standard zur Kontrolle kryokonservierter Spermatozoen ist eine in-vitro-Fertilisation mit anschließendem Embryotransfer, die sehr aufwändig und mit einem hohen Tierverbrauch verbundenen ist. Zweck dieses Vorhabens ist eine Technik zu etablieren, die diese Kontrollen in Zukunft weitgehend ohne Tierverbrauch möglich macht. Die wesentlichen Parameter einer Qualitätskontrolle der Spermatozoen (Dichte, Motilität, Morphologie und Lebensfähigkeit) sollen mit einer speziellen Färbetechnik effizient untersucht werden. Mit dem im Rahmen dieses Projektes beschafften Fluoreszenzmikroskops samt der dazugehörigen Auswertesoftware werden zunächst die am besten geeigneten (Fluoreszenz-)Farbstoffe ermittelt, um in einem Arbeitsgang lebende und tote Spermatozoen sowie deren Motilität identifizieren zu können. Mit Hilfe der Auswertesoftware wird dann die Qualität der Proben bestimmt und gleichzeitig eine Aussage zu Morphologie und Dichte der jeweiligen Probe gemacht. Hierzu ist die Feinjustierung und Validierung der Methode nötig. Gleichzeitig werden parallele in-vitro-Fertilisationen vorgenommen. Die erhaltenen Daten werden vergleichend ausgewertet und zum Erstellen einer Richtlinie zur Qualitätskontrolle genutzt. Ziel ist, diese Technik als Goldstandard für die Qualitätskontrolle kryokonservierter Spermien zu etablieren um mit relativ geringem Aufwand eine verlässliche Aussage über die jeweilige kryokonservierte Probe machen zu können. Im DKFZ wurden bisher 200 transgene Mauslinien kryokonserviert. Bei reiner Erhaltung müssten jährlich mindestens 40.000 Tiere nur für diesen Zweck gezüchtet werden. Für die Tiere belastend kommen Markierung der Tiere und Entnahme von Biopsien zur Genotypisierung hinzu. Zudem wird so die Belegung von mindestens 600 Käfigen permanent eingespart. Somit trägt die Kryokonservierung wesentlich zum Tierschutz und zur '3R'-Systematik von Russel und Burch bei.
Are alpine plants capable of coping with predicted global warming? Do they adjust to newly experienced environmental conditions (adaptation), will they establish in newly colonized habitats (migration), or do they face extinction? Climate warming is predicted to result in an above-average temperature increase in the European Alps, but changes in the variation of climate variables are far from being understood to date. However, extreme weather conditions are likely to have stronger effects on plant survival than does a shift in means. The responses of plant populations to the expected environmental changes are either to adapt, to migrate, or to go extinct. Within the CCES-supported initiative BioChange, we study the variation in adaptive loci of the widespread plant species Arabis alpina. A combination of genome scans, selection experiments, hand pollinations, and paternity analysis will reveal how adaptive variation is spread across an alpine environment, considering qualitative and quantitative landscape features (landscape genomics). This study will thus elucidate the dynamics of adaptive variation in space and time.
Die Fortpflanzung von Nashörnern in Menschenhand ist problematisch und für die Arterhaltung unzureichend. Gründe hierfür sind eine frühzeitige Infertilität weiblicher Tiere und ein verschobenes Geschlechterverhältnis der Nachkommen. Insbesondere für das nördliche Breitmaulnashorn mit weltweit nur zwei weiblichen Zuchttieren ist es wichtig viele weibliche Nachkommen zu erzeugen, um den Fortbestand dieser vom Aussterbenden bedrohten Unterart sicherzustellen. Ziel ist es daher, beim Nashorn das Geschlechterverhältnis der Nachzucht zugunsten weiblicher Kälber zu beeinflussen. Hierfür muss erstmalig mittels -Sperm Sexing der Nachweis erbracht werden, dass Nashornspermien einen ausreichenden Unterschied im relativen DNA-Gehalt der Geschlechtschromosomen aufweisen, und unter Erhaltung der Befruchtungsfähigkeit geschlechtsspezifisch getrennt und konserviert werden können. Der Beweis soll mittels flow-zytometrischer Reanalyse und anhand von Nachkommen aus künstlicher Besamung geführt werden. Dazu werden Ejakulate von 19 Nashornbullen verwendet und speziesspezifische Sortier-, Konservierungs- und Besamungstechniken entwickelt. Das Vorhaben repräsentiert wichtige reproduktionsbiologische Grundlagenforschung für den dringenden Einsatz moderner Verfahren der assistierten Reproduktion bei gefährdeten Nashornarten.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 16 |
| Europa | 1 |
| Land | 2 |
| Weitere | 1 |
| Wissenschaft | 5 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 16 |
| Text | 2 |
| unbekannt | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 3 |
| Offen | 16 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 18 |
| Englisch | 3 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 15 |
| Unbekannt | 2 |
| Webseite | 2 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 10 |
| Lebewesen und Lebensräume | 19 |
| Luft | 9 |
| Mensch und Umwelt | 19 |
| Wasser | 7 |
| Weitere | 19 |