The purpose of this investigation was to employ newly improved qualitative and quantitative chromatographic techniques to obtain purified myosin from 1 G and 3 G chick embryos and to determine if muscle myosin production either follows or precedes the unparallel bone growth during chronic acceleration as reported by several investigators.

Die derzeit angewendete Formalinbegasung von Bruteiern zur Keimreduktion stellt ein wichtiges Mittel zum Schutz des Verbrauchers vor dem Eintrag der Salmonellose aus der Geflügelindustrie in die Lebensmittelkette dar. Jedoch verlangt sein kanzerogenes Potenzial die Suche nach einer ebenso effektiven und einfach zu praktizierenden, aber weniger gesundheitlich bedenklichen alternativen Methode. In dieser Arbeit wurde die Eignung einer in ovo-Ozonbegasung zur Bruteidesinfektion hinsichtlich ihrer Auswirkung auf die Embryonalentwicklung untersucht. Dafür wurden befruchtete Eier vor ihrem Einsatz in den Brüter mit unterschiedlichen Ozonkonzentrationen zwischen 0,5% bis >5,0% (wt/ wt O3 in O2) bei einer relativen Luftfeuchte von 70% in einer Laborkammer begast. Die verwendeten Ozonkonzentrationen wurden dabei in drei Konzentrationsgruppen eingeteilt: hoch (2,8% bis 5,0%), mittel (1,1% bis 2,5%) und niedrig (0,5% bis 1,0%). Nach Erreichen der Zielkonzentration blieben die Eier für eine definierte Einwirkzeit (EWZ) zwischen 0 bis 24 h in der Kammer. Am Bruttag (BT) 18, 19 oder 20 wurden die Überlebensrate (ÜLR), Gewicht und Länge erhoben sowie histologische Untersuchungen der Organe Herz, Leber, Milz und Niere vorgenommen. Bei vier Versuchen erfolgte zusätzlich die Untersuchung am BT 6 und BT 12. Insgesamt wurden 13 Versuchsreihen mit Begasungen in der Laborkammer in den drei genannten Konzentrationsgruppen durchgeführt. Des Weiteren sollte die Übertragbarkeit der ermittelten Ergebnisse auf eine großtechnische Lösung, durch die Anwendung in einer projektintern entwickelten Prototyp-Kammer überprüft werden. Die Konzipierung dieses Prototyps folgte den technischen Gegebenheiten unter Einbeziehung der ermittelten Ergebnisse zur Embryotoxizität, zur Effektivität der Keimreduktion sowie der Veränderung der Eiinhaltsstoffe. Im Prototyp wurde daher die Begasungskonzentration von 0,7% Ozon bei einer EWZ von 2 h angewendet und in 2 Versuchsreihen hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Lebensfähigkeit und die morphologische Entwicklung getestet. Um zusätzlich eine Aussage treffen zu können, welche Wirkung eine hohe Ozonkonzentration bei der Applikation während der Bebrütung zur Folge hat, wurde in zwei weiteren Versuchsreihen jeweils am BT 3, 4 und 5 eine Ozondosis von 5,0% in Kombination mit 1 h EWZ appliziert. Nach der Entnahme der Embryonen am BT 6 bzw. BT 8 erfolgte die morphologische Untersuchung. Aus der vorliegenden Arbeit wird zusammenfassend geschlussfolgert:  Ozon besitzt einen dosisabhängigen Effekt auf die ÜLR: je höher die Dosis, desto geringer die Überlebensrate. Bei niedrigen Ozonkonzentrationen zwischen 0,5% und 1,0% kommt es zu ÜLR von 90% und 100%.  Die Einwirkzeit stellt einen wichtigen Einflussfaktor auf die Überlebensrate dar. Eine Kombination einer hohen Ozondosis mit langer EWZ hat eine höhere Embryomortalität zur Folge, als eine hohe Ozondosis ohne EWZ. Eine erhöhte Mortalitätsrate zeigt sich auch bei der Kombination einer mittleren Ozondosis mit einer langen EWZ. Keinen Einfluss zeigt sie bei der Kombination mit einer niedrigen Ozonkonzentration.  Ozonierte Embryonen zeigen dosisabhängig eine geringere Längen- oder Gewichtsentwicklung im Vergleich zur Kontrollgruppe. Signifikante Gewichts- und Längenunterschiede lagen nur vereinzelt bei der Begasung mit hoher Ozonkonzentration vor.  Pathohistologische Befunde an Organen, die mit einer Ozonbegasung in Zusammenhang gebracht werden können, konnten nicht erhoben werden.  Die Versuche zur Begasung während der Organogenese wiesen nicht auf ein teratogenes Potenzial von Ozon hin. Korrespondierend mit den Ergebnissen der Begasung am BT 0 zeigte sich ebenfalls eine deutliche Embryotoxizität.  Die Wirkung von Ozon folgt einem Alles-oder-Nichts-Prinzip: entweder die Schädigung ist so stark, dass es zu keiner Entwicklung mehr kommt, oder aber der überlebende Embryo bzw. Fetus zeigt ein phänotypisch normales Aussehen.  Mit den vorgestellten Untersuchungen konnte bewiesen werden, dass bei einer in ovo-Begasung von befruchteten Hühnereiern am Bruttag 0 mit einer niedrigen Ozonkonzentration von 0,5% bis 1,0% in Kombination mit einer mittleren und geringen EWZ keine teratogenen oder embryotoxischen Veränderungen zu erwarten sind.  Aus diesen Befunden ergibt sich ein unbedenklicher Einsatze von Ozon als alternative Methode zur Bruteidesinfektion. Die Voraussetzung dafür ist, dass die großtechnische Lösung die Anwendung von 1,0% Ozonkonzentration in Kombination mit 2 h EWZ ermöglicht, um eine sehr gute ÜLR, Entwicklung und eine 100%ige Inaktivierung des in Legehennenbeständen vorherrschenden Serovars Salmonella Enteritidis zu gewährleisten.

<p>Normal hearing and balance relies on the detection of sound, orientation and acceleration by sensory hair cells (HCs) located in the inner ear. Once sound is detected, that information must be transmitted to the brain by sensory neurons. Damage to the HCs and/or neurons in the auditory or vestibular organs of the inner ear can result in hearing loss or balance disorders. In mammals, these disorders can be permanent, as HCs do not regenerate after damage. While hearing aids and cochlear implants can restore some ability to hear, there are currently no molecular therapies for hearing loss. By examining genes involved in HC development and innervation, basic science can identify candidate genes for potential molecular therapies. This dissertation focuses on molecular regulators involved in establishing and/or maintaining innervation in the chicken inner ear during embryonic development.</p><p>The basilar papilla (BP) is the auditory sensory organ in the chicken and is homologous to the mammalian organ of Corti (oC). The BP houses two types of sensory HCs – tall HCs and short HCs. On the neural side of the BP, tall HC receive primarily afferent innervation (neural-side identity). On the abneural side, short HC receive primarily efferent innervation (abneural-side identity). The patterning of these two identities along the radial axis is dependent upon the precise spatiotemporal expression of certain genes during embryonic development. One such gene is <i>Wingless/integrated (Wnt)9a</i>.</p><p>Previous work has shown that <i>Wnt9a</i>is expressed on the neural edge of the BP and is likely secreted in a gradient across the prosensory domain during crucial time points when proliferation, differentiation, and innervation are occurring. When <i>Wnt9a </i>was overexpressed, we observed an increase in the width of the BP as well as an expansion of the neural-side identity, likely at the expense of the abneural-side identity. RNA sequencing of <i>Wnt9a</i>-overexpressing and control BPs identified genes involved in the Wnt signaling pathway, cytoskeletal remodeling, and axon guidance signaling that were differentially expressed. This dissertation focuses on axon guidance genes, specifically those involved in Slit/Robo (Roundabout), Contactin (Cntn), and Semaphorin (Sema) signaling, that were differentially expressed in this RNA sequencing data set.</p><p>Slits typically act as repulsive cues for neurites expressing Robo receptors. RNA sequencing data indicates that <i>Slit2</i>transcripts increased by 1.2 fold when <i>Wnt9a </i>was overexpressed. When examining Slit2 spatial expression pattern in <i>Wnt9a-</i>overexpressing BPs, we did not observe an upregulation of <i>Slit2 </i>but rather an expansion of the <i>Slit2</i>-expression domain that is likely due to increased proliferation in response to <i>Wnt9a</i>. To better understand the role of Slit/Robo signaling in the developing BP, we examined the radial expression patterns of <i>Slit2</i>, <i>Robo1</i>, and <i>Robo2</i>. <i>Slit2 </i>is expressed on the anterior and posterior walls of the cochlear duct (CD). <i>Robo1</i>and <i>Robo2 </i>had graded expression in the prosensory domain of the BP, highest on the abneural side. <i>Robo1</i>is also present in the auditory ganglion. While only a small population of cochleovestibular ganglion neurites have been previously shown to respond to Slits, Slit-Robo has also been shown to activate TCF transcription factor by non-canonically activating β-catenin through Abl kinase. We examined Abl kinase-activated b-catenin in <i>Slit2-</i>and <i>Wnt9a-</i>overexpressing BPs but did not observe a change in phosphorylated b-catenin. We also overexpressed a dominant-negative Robo1. In some dominant-negative Robo1 overexpressing ears, we observed a reduction in ganglion size; however, this affect did not reliably replicate. These data suggests that Slit-Robo signaling could be involved in neuroblast delamination and/or migration.</p><p>RNA sequencing results indicate that <i>Contactin 6</i><i>Cntn6 </i>transcripts increased by 1.5 fold when <i>Wnt9a </i>was overexpressed. Contactins are cell adhesion molecules that have been previously shown to impact neurite outgrowth and innervation. In the auditory field, clinical studies have also shown that patients diagnosed with autism who also have mutations in <i>Cntn5 </i>and <i>Cntn6 </i>are more likely to exhibit increased sensitivity to sound. Based on RNA sequencing in the embryonic day (E)6 chicken ear, <i>Cntn6 </i>has low levels of expression in controls. We attempted to examine the spatial expression of <i>Cntn6 </i>but found that <i>in situ </i>hybridization is not sensitive enough to detect low levels of <i>Cntn6 </i>in control or <i>Wnt9a-</i>overexpressing BPs.</p><p>Class III Semaphorinsecreted ligands are known to repel neurites expressing Neuropilin (Nrp) and/or Plexin (Plxn) receptors. <i>Sema3D </i>and <i>Nrp2 </i>were downregulated in the presence of exogenous <i>Wnt9a</i>; however, the spatial expression of these transcripts did<i></i>not support their role in establishing or maintaining radial innervation patterns. There is, however, a growing body of literature supporting that Sema signaling also has alternative roles in development such as synaptogenesis, boundary formation, and vasculogenesis. To evaluate these options during inner ear development, we used <i>in situ </i>hybridization or immunohistochemistry to map the expression of <i>Sema3D</i>, <i>Sema3F</i>, Nrp1<i>, Nrp2</i>, and <i>PlxnA1 </i>in the chicken inner ear from E5 to E10. The resulting expression patterns in either the otic epithelium or its surrounding mesenchyme suggest that Sema signaling could be involved in each of the varied functions reported for other tissues. <i>Sema3D</i>expression flanking the sensory tissue in vestibular organs suggests that it may repel <i>Nrp2</i>- and <i>PlxnA1</i>-expressing neurites of the vestibular ganglion away from nonsensory epithelia, thus channeling them into the sensory domains at E5-E8. Expression of Sema signaling genes in the sensory hair cells of both the auditory and vestibular organs on E8–E10 may implicate Sema signaling in synaptogenesis. In the nonsensory regions of the cochlea, <i>Sema3D</i>in the future tegmentum vasculosum opposes Nrp1 and <i>PlxnA1 </i>in the future cuboidal cells; the abutment of ligand and receptors in adjacent domains may enforce or maintain the boundary between them. In the mesenchyme, Nrp1 colocalized with capillary-rich tissue. <i>Sema3D </i>immediately flanks this Nrp1-expressing tissue, suggesting a role in endothelial cell migration towards the inner ear. In summary, Sema signaling may play multiple roles in the developing inner ear.</p><p>To better understand innervation patterns in the avian BP, we also examined the developing efferent innervation patterns from E11 to E17 using NeuroVue lipophilic tracer dye. Our data suggest that efferents have already begun to penetrate the sensory epithelium at E11 and that efferents arrive to the ipsilateral BP earlier than the contralateral BP. By E12, many efferents appear to send back branches out to short HCs. At E15, many efferents appear to have reached the abneural edge of the BP, are innervating the hyaline cells, and are projecting apically.</p><p>In summary, this work suggests that Slit and Sema signaling are not involved in establishing radial innervation patterns but may have alternative roles in inner ear development. Additionally, while efferents appear to arrive to the ipsilateral BP sooner than the contralateral BP, both ears send projections across the radial axis and back branch around the same time.</p>

Die derzeit angewendete Formalinbegasung von Bruteiern zur Keimreduktion stellt ein wichtiges Mittel zum Schutz des Verbrauchers vor dem Eintrag der Salmonellose aus der Geflügelindustrie in die Lebensmittelkette dar. Jedoch verlangt sein kanzerogenes Potenzial die Suche nach einer ebenso effektiven und einfach zu praktizierenden, aber weniger gesundheitlich bedenklichen alternativen Methode. In dieser Arbeit wurde die Eignung einer in ovo-Ozonbegasung zur Bruteidesinfektion hinsichtlich ihrer Auswirkung auf die Embryonalentwicklung untersucht. Dafür wurden befruchtete Eier vor ihrem Einsatz in den Brüter mit unterschiedlichen Ozonkonzentrationen zwischen 0,5% bis >5,0% (wt/ wt O3 in O2) bei einer relativen Luftfeuchte von 70% in einer Laborkammer begast. Die verwendeten Ozonkonzentrationen wurden dabei in drei Konzentrationsgruppen eingeteilt: hoch (2,8% bis 5,0%), mittel (1,1% bis 2,5%) und niedrig (0,5% bis 1,0%). Nach Erreichen der Zielkonzentration blieben die Eier für eine definierte Einwirkzeit (EWZ) zwischen 0 bis 24 h in der Kammer. Am Bruttag (BT) 18, 19 oder 20 wurden die Überlebensrate (ÜLR), Gewicht und Länge erhoben sowie histologische Untersuchungen der Organe Herz, Leber, Milz und Niere vorgenommen. Bei vier Versuchen erfolgte zusätzlich die Untersuchung am BT 6 und BT 12. Insgesamt wurden 13 Versuchsreihen mit Begasungen in der Laborkammer in den drei genannten Konzentrationsgruppen durchgeführt. Des Weiteren sollte die Übertragbarkeit der ermittelten Ergebnisse auf eine großtechnische Lösung, durch die Anwendung in einer projektintern entwickelten Prototyp-Kammer überprüft werden. Die Konzipierung dieses Prototyps folgte den technischen Gegebenheiten unter Einbeziehung der ermittelten Ergebnisse zur Embryotoxizität, zur Effektivität der Keimreduktion sowie der Veränderung der Eiinhaltsstoffe. Im Prototyp wurde daher die Begasungskonzentration von 0,7% Ozon bei einer EWZ von 2 h angewendet und in 2 Versuchsreihen hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Lebensfähigkeit und die morphologische Entwicklung getestet. Um zusätzlich eine Aussage treffen zu können, welche Wirkung eine hohe Ozonkonzentration bei der Applikation während der Bebrütung zur Folge hat, wurde in zwei weiteren Versuchsreihen jeweils am BT 3, 4 und 5 eine Ozondosis von 5,0% in Kombination mit 1 h EWZ appliziert. Nach der Entnahme der Embryonen am BT 6 bzw. BT 8 erfolgte die morphologische Untersuchung. Aus der vorliegenden Arbeit wird zusammenfassend geschlussfolgert:  Ozon besitzt einen dosisabhängigen Effekt auf die ÜLR: je höher die Dosis, desto geringer die Überlebensrate. Bei niedrigen Ozonkonzentrationen zwischen 0,5% und 1,0% kommt es zu ÜLR von 90% und 100%.  Die Einwirkzeit stellt einen wichtigen Einflussfaktor auf die Überlebensrate dar. Eine Kombination einer hohen Ozondosis mit langer EWZ hat eine höhere Embryomortalität zur Folge, als eine hohe Ozondosis ohne EWZ. Eine erhöhte Mortalitätsrate zeigt sich auch bei der Kombination einer mittleren Ozondosis mit einer langen EWZ. Keinen Einfluss zeigt sie bei der Kombination mit einer niedrigen Ozonkonzentration.  Ozonierte Embryonen zeigen dosisabhängig eine geringere Längen- oder Gewichtsentwicklung im Vergleich zur Kontrollgruppe. Signifikante Gewichts- und Längenunterschiede lagen nur vereinzelt bei der Begasung mit hoher Ozonkonzentration vor.  Pathohistologische Befunde an Organen, die mit einer Ozonbegasung in Zusammenhang gebracht werden können, konnten nicht erhoben werden.  Die Versuche zur Begasung während der Organogenese wiesen nicht auf ein teratogenes Potenzial von Ozon hin. Korrespondierend mit den Ergebnissen der Begasung am BT 0 zeigte sich ebenfalls eine deutliche Embryotoxizität.  Die Wirkung von Ozon folgt einem Alles-oder-Nichts-Prinzip: entweder die Schädigung ist so stark, dass es zu keiner Entwicklung mehr kommt, oder aber der überlebende Embryo bzw. Fetus zeigt ein phänotypisch normales Aussehen.  Mit den vorgestellten Untersuchungen konnte bewiesen werden, dass bei einer in ovo-Begasung von befruchteten Hühnereiern am Bruttag 0 mit einer niedrigen Ozonkonzentration von 0,5% bis 1,0% in Kombination mit einer mittleren und geringen EWZ keine teratogenen oder embryotoxischen Veränderungen zu erwarten sind.  Aus diesen Befunden ergibt sich ein unbedenklicher Einsatze von Ozon als alternative Methode zur Bruteidesinfektion. Die Voraussetzung dafür ist, dass die großtechnische Lösung die Anwendung von 1,0% Ozonkonzentration in Kombination mit 2 h EWZ ermöglicht, um eine sehr gute ÜLR, Entwicklung und eine 100%ige Inaktivierung des in Legehennenbeständen vorherrschenden Serovars Salmonella Enteritidis zu gewährleisten.

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