Parasitic nematodes pose a considerable and widespread threat to human and animal health. Roundworms are a particularly pathogenic group of intestinal parasites that usually affect young animals. Horse foals and yearlings, for example, can become seriously or even fatally ill. The anthelmintics used to treat these parasites have lost much of their effectiveness over the past two to three decades. In the absence of new anthelmintic drugs or vaccines, anthelmintic resistance is increasingly threatening the health of the affected animal species and, in some cases, also of humans. In the foreground of the development of resistance are roundworms in animals and humans. The macrocyclic lactones (MLs) are the latest active substances used to combat horse worms, but they were already approved about 30 years ago. In particular, equine roundworms such as Parascaris univalens have now developed resistance to MLs worldwide. In order to counteract the further spread of resistant P. univalens populations in view of this situation, scientifically sound approaches, e.g. for the early detection of resistance but also for the reversion of resistance, are of crucial importance. To this end, we have been investigating drug efflux by transmembrane pumps called P-glycoproteins (Pgp). While in mammals there are usually only one or two Pgp genes, nematode genomes have many, P. univalens specifically ten, Pgps. Previous studies showed that Pgps are involved in the efflux of MLs in both parasitic and free-living nematodes (e.g. Caenorhabditis elegans). For P. univalens, we have described the sequences of all Pgp genes, collected first meaningful data on the transcription of the majority of these genes in different tissues, described putative gene polymorphisms for Pgp-11 associated with ML resistance, provided evidence for significant tissue-specific differences in Pgp-induced efflux of MLs, and described a new chemical lead structure as an inhibitor of nematode Pgps through targeted in vitro studies. In the continuation project applied for here, we intend to clarify the role of the most important Pgps in ML action and resistance with regard to the pharmacodynamics of different MLs and ML susceptibility in nematodes. In addition, it is our aim to show the expression of these Pgps in P. univalens at the cellular level in order to be able to compare the data collected in C. elegans on the function of the Pgps with their occurrence in the target organism. Furthermore, we want to use mass spectrometric analyses to show gradients of MLs between P. univalens tissues for the first time. The recent observations on a Pgp inhibitor lead structure will be the basis for characterisations of derivatised structures that specifically block nematodes but not host Pgps.

Um Hochleistungssportpferde für die Teilnahme an internationalen Vielseitigkeitswettkämpfen auf Spitzenniveau zu trainieren, müssen Trainingsreize mit zunehmender Leistungsfähigkeit der Pferde immer dichter aufeinanderfolgend und mit höheren Intensitäten und Umfängen gesetzt werden. Der durch eine Trainingseinheit oder einen Wettkampf ausgelöste akute Ermüdungszustand ist ein normaler Bestandteil des Trainingsprozesses und in gewissem Ausmaß die Voraussetzung für Anpassungsvorgänge, welche langfristig zu einer Steigerung der Leistungsfähigkeit führen. Wird das Training jedoch ohne oder mit zu kurzen Regenerationsphasen fortgesetzt, kann es zu einem nicht- funktionalen Überlastungszustand oder sogar zum Übertraining mit zum Teil erheblichen und langfristigen Leistungsverlusten kommen. Ein optimales Regenerationsmanagement ist daher essentiell, um die Leistungsfähigkeit von Pferden im Spitzensport langfristig sicherzustellen. Insbesondere im Hochleistungsreitsport ist die Anzahl der Pferde, welche durch belastungsinduzierte Verletzungen/Erkrankungen für längere Zeit ausfallen oder gar komplett aus dem Spitzensport ausscheiden müssen hoch. In der Vielseitigkeit wurden verletzungsbedingte Ausfälle bei 28,1% der Pferde auf niedrigem Niveau bis hin zu 45% auf internationalem Spitzenniveau beobachtet. Die optimale Balance zwischen Belastungs- und Erholungsphasen ist für jedes Pferd, je nach Veranlagung und Trainingszustand, individuell unterschiedlich. Da das Pferd im Gegensatz zum menschlichen Athleten keine Auskunft über seine subjektiv empfundene Beanspruchung geben kann, stellt das Erreichen dieser optimalen Balance Trainer sowie Reiter vor große Herausforderungen. Auch weil die Beurteilung des Ermüdungszustandes der Pferde größtenteils auf Intuition und Erfahrungswerten beruht. Gleichzeitig prägt die Bewertung des Ermüdungs- bzw. Erholungszustandes der Pferde fast täglich die Handlungsentscheidungen von Trainern und Reitern. Die Identifizierung geeigneter Messgrößen für die objektive Bewertung von Beanspruchung bzw. Erholung, welche es ermöglichen entsprechende Ableitungen für den weiteren Trainingsprozess zu treffen, ist daher von essentieller sportpraktischer Bedeutung. Neben der Unterscheidung zwischen Pferden, die einen Regenerationsbedarf haben und solchen, die ausreichend erholt sind und einem neuen Trainingsreiz ausgesetzt werden können, ermöglicht die Messung objektiver Erholtheitsindikatoren zusätzlich auch die Bewertung von Maßnahmen, welche die Regeneration unterstützen sollen. Ein objektives Regenerationsmonitoring kann so dazu beitragen, (1) durch ein zielgerichtetes Training mit einer optimalen Balance zwischen Belastung und Erholung eine möglichst hohe Leistungsfähigkeit zu erreichen und (2) Trainingsausfälle durch Verletzungen oder Erkrankungen zu reduzieren. Zudem werden so Hochleistungssportpferde im Sinne des Tierschutzes vor negativen Langzeitfolgen des Trainings und Wettkampfeinsatzes geschützt und ihr Wohlergehen langfristig sichergestellt. Das Projekt orientiert sich in seiner Zielsetzung am Modul H1 des REGman-Projekts zum Regenerationsmanagement im humanen Spitzensport (Entwicklung eines Diagnostikinventars zur Messung von Beanspruchung und Erholung (Regeneration)). Ziel ist es, die belastungsinduzierte Ermüdung und Regeneration bei Vielseitigkeitspferden nach intensiven Trainings- sowie Wettkampfbelastungen zu untersuchen und Messgrößen zu identifizieren, anhand derer der individuelle Erholtheitszustand der Pferde valide und reliabel bestimmt werden kann. Die verschiedenen Parameter sollen hinsichtlich der oben genannten Kriterien (Sensitivität, Spezifität, Praktikabilität, Wirtschaftlichkeit) bewertet werden.

Im Rahmen des Verbundprojektes HorseWatch soll evaluiert werden, welchen Einfluss die Pferderasse und die Trainingsbedingungen, das Alter zu Beginn der Nutzung und das Haltungssystem auf Gesundheit, Verhalten und Wohlbefinden von sehr früh genutzten Pferden im Reit- und Rennsport haben. Es hat sich dazu ein Konsortium von ausgewiesenen Spezialisten gegründet, um alle Aspekte grundlegend beurteilen zu können. Die Untersuchungen erfolgen als vergleichende Studien, in denen Warm- und Vollblutpferde (Reitpferde, Galopp- und Trabrennpferde) verschiedener Altersstufen zu Beginn des Trainings und in verschiedenen Haltungsformen (Einzelbox vs. Gruppenhaltung) in Neustadt (Dosse) sowie weiteren pferdehaltenden Zucht- und Trainingsställen untersucht werden. Das Training findet nach einem standardisierten Ablauf entsprechend der Nutzungsform der Pferde statt. Es werden physiologische, ethologische, sportmedizinisch-internistische und orthopädische Parameter erhoben. Ein Teil der Pferde verbleibt als Zuchtpferd am Brandenburgischen Haupt- und Landgestüt in Neustadt (Dosse) und kann damit über die Studie hinaus langfristig hinsichtlich möglicher Spätfolgen eines sehr frühen Trainingsbeginns untersucht werden. Außerdem werden Konzepte zur Durchführung der tierärztlichen Beurteilung der physischen und psychischen Belastbarkeit der Pferde entwickelt. Die Ergebnisse der Studie dienen als Entscheidungshilfe und helfen somit den Tierschutz in der Pferdehaltung zu verbessern und eine Überforderung junger Pferde in der initialen Trainingsphase zu vermeiden. Im Teilprojekt der FU fokussieren wir uns auf die Untersuchung und Bewertung des Verhaltens von Pferden zu Trainingsbeginn und zu unterschiedlichen Zeitpunkten während des Trainings. Hierzu wird das spontane Verhalten der Tiere kurzzeitig und über längere Beobachtungszeiträume dokumentiert und ausgewertet. Zusätzlich wird in etablierten Verhaltenstest, wie z.B. dem Novel-Object Test, das relative Ausmaß von Angst- und Explorationsverhalten untersucht, als Hilfestellung für die psychische Beurteilung der Tiere. Diese verhaltenskundlichen Erhebungen werden ergänzt durch Ableitungen der elektrischen Aktivität der Großhirnrinde (EEG), die über das beobachtbare Verhalten hinaus, Rückschlüsse auf Erregungs- und Aufmerksamkeitszustände der Tiere zulässt, unabhängig davon, ob dies (bereits) eine Entsprechung im Verhalten der Tiere aufweist. Dabei werden stationäre und portable Messverfahren angewandt und für Pferde adaptiert. Die erhobenen Befunde können dann unter Bezug auf das Alter zu Trainingbeginn und unterschiedliche Haltungs- und Nutzungsformen interpretiert und zur Erstellung von Empfehlungen herangezogen werden. Neben den aktiv beteiligten Forschungsinstitutionen wird zur Validierung der erzielten Ergebnisse eine international agierende Expertenkommission gebildet, die beratend zur Verfügung steht und damit zu einer auch über Deutschland hinausgehenden Akzeptanz der erzielten Forschungsergebnisse und daraus resultierenden Schlussfolgerungen beiträgt.