This thesis is introducing a theme of meat maturing and beef microbiology focused on important bacteria species. Microbiollogical quality of beef (depending on anatomical parts of cattle - striploin and round) had been monitored during eight weeks. Differences in the microbiological quality of the surface and in the interior of the individual samples, regardless of the maturing period, are compared in this thesis. On the inside and outside of striploin and round, a final number of microorganisms, bacteria from Enterobacteriaceae family and a number of molds and yeasts had been also monitored. There had been monitored a number of lactic acid bacteria and a number of psychrotrophic microorganisms in the interior part of the samples as well. The numbers of investigated groups on the outside and inside of striploin and round were not statistically significantly (p > 0.05) different. During eight week of maturing an increase (p < 0.05) of CPM was showed on the inside and outside of both analyzed samples. First, enterobacteria initial contamination was slight (2 log KTJ.g-1/cm-2), the increase occurred during the eight weeks of storing. A significant microbiom participation of vacuum-packed beef had a lactic acid bacterium.

In der vorliegenden Studie wurden Veränderungen des Darmmikrobioms anhand von Stuhlproben von Patienten mit akuter Leukämie longitudinal untersucht. Die Patienten wurden mit intensiver Chemotherapie behandelt. Die Therapie als auch die Erkrankung selbst führte zu einer erheblichen Immunsuppression der Patienten. Prophylaktisch und therapeutisch wurden intensive Antibiotikatherapien bei allen Patienten durchgeführt. Das Mikrobiom wurde quantitativ und qualitativ analysiert. Die Bakterienmenge der Stuhlproben wurde mittels quantitativer Polymerase-Kettenreaktion und die Diversität des Mikrobioms mittels 16s rDNA Sequenzierung aufgezeigt. Zusätzlich dazu fand eine mikrobiologische Kultivierung von Bakterien in Rektalabstrichen statt, um multiresistente Keime nachzuweisen. Ebenso wurde der klinische Verlauf der Patienten dokumentiert. Insgesamt wurde das Mikrobiom von drei verschiedenen Studiengruppen untersucht: Patienten mit akuter Leukämie, Patienten, die mit multiresistenten Keimen besiedelt waren und sich in der Nachsorge der Würzburger interdisziplinären onkologischen Tagesklinik befanden sowie gesunde Probanden. Im Mikrobiom der Patienten mit akuter Leukämie war eine deutlich geringere Diversität sowie eine deutlich geringere Bakterienmenge im Vergleich zu beiden anderen Studiengruppen festzustellen. Das Mikrobiom änderte sich während des Therapieverlaufs erheblich und am Beispiel von einigen Patienten konnte gezeigt werden, dass einzelne Bakterien das Mikrobiom dominierten. Des Weiteren waren im Mikrobiom der Patienten mit akuter Leukämie mehr potenziell pathogene sowie weniger potenziell protektive Bakterien im Vergleich zur Kontrollgruppe vorhanden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich das Mikrobiom der Patienten mit akuter Leukämie deutlich von dem der anderen Studiengruppen unterscheidet. Um die Daten zu validieren und einen eventuellen Einfluss des Mikrobioms auf das Überleben der Patienten zu identifizieren, sollten die Untersuchungen an einer deutlich größeren Studienpopulation wiederholt werden. / In the present study changes in the intestinal microbiome were examined longitudinally using stool samples from patients with acute leukemia. The patients were treated with intensive chemotherapy. The therapy as well as the disease itself led to a considerable immunosuppression of the patients. Prophylactic and therapeutic intensive antibiotic therapies were performed in all patients. The microbiome was analyzed quantitatively and qualitatively. The amount of bacteria in the stool samples was determined by a quantitative polymerase chain reaction and the diversity of the microbiome by 16s rDNA sequencing. In addition, a microbiological cultivation of bacteria in analswabs was performed to detect multiresistant bacteria. The clinical course of the patients was also documented. In total the microbiome was examined by three different study groups: patients with acute leukaemia, patients colonised with multi-resistant germs and undergoing follow-up treatment at the Würzburg interdisciplinary oncological day clinic, and healthy volunteers. In the microbiome of the patients with acute leukaemia, a significantly lower diversity as well as a significantly lower amount of bacteria was found in comparison to the two other study groups. The microbiome changed considerably during the course of therapy and it could be shown in the cases of some patients that individual bacteria dominated the microbiome. In addition, the microbiome of patients with acute leukaemia contained more potentially pathogenic and less potentially protective bacteria compared to the control group. In summary, the microbiome of patients with acute leukaemia differed significantly from that of the other study groups. In order to validate the data and identify a possible influence of the microbiome on the survival rates of the patients, the investigations should be repeated in a significantly larger study population.

Diploma thesis The influence of nutritional measures on the course of ulcerative colitis deals with the influence of dietary habits on the course of ulcerative colitis (especially probiotic foods), namely impact on relapses of the disease. The theoretical part is divided into two parts. The first part describes ulcerative colitis, from definition to treatment. The second part deals with the intestinal microbiome and the factors that affect it, with an emphasis on the influence of food. The semi-structured interview method based on the questionnaire was used to elaborate the practical part. The research group consisted of respondents with ulcerative colitis who were in remission and relapse. A questionnaire was filled with respondents, which consisted of questions about the course of the disease and a frequency questionnaire targeting different groups of foods. The established eating habits were compared to each other among the respondents, given the frequency of relapse of their illnesses. Research has shown that only fermented dairy products are related to relapse rate and retention of remission. For foods that contain fiber that also modulates the intestinal microbe, the relationship between food consumption and relapse has not been proven. Also, the relationship between consumption of fatty...

The theoretical part of the thesis is focused on the basic description of the physiology of the skin, human microbiome and a brief summary of where individual microorganisms occur. Furthermore, there is a list of analytical and microbiological methods that are used in this thesis. In the beginning, the practical part is focused on determination of antimicrobial effects of the chosen cosmetic products using microbial tests. Then, the inhibiton and microbial effect of the chosen cosmetic products on examined microorganisms has been measured using ELISA method. The second part of the thesis is focused on the isolation of bacterial DNA in quality that would be high enough to be used for amplification in PCR. There has been an optimalization of isolation of microbial DNA that was to be found on tested subjects’ skin. The presence of chosen microorganisms on skin before and after the usage of cosmetic products was measured using a PCR method. PCR products were then detected using gel electrophoresis. From the gathered data it is clear that the number of observed microorganisms has changed significantly after the application of cosmetic products.

The presented master thesis deals with the monitoring of the influence of polysaccharides which are used as an additive in the cosmetic products, on the monitored types of bacteria which are part of the skin microbiome. And it also deals with the study the effect of polysaccharides as prebiotics on selected species of bacteria that are part of the skin microbiome. Two polysaccharides were selected to determine the effects on the skin microbiome: Nanomoist and PoLevan S. The first part of the thesis focuses on the literature search which deals with skin anatomy, skin diseases and skin microbiome and its function. The experimental part is focused on monitoring changes in the quantity of selected microorganisms of the skin microbiome, before and after application of polysaccharides to the skin using qPCR. Staphylococcus epidermidis, Cutibacterium acnes, Escherichia coli and Micrococcus luteus were monitored. The PCR products were detected by agarose gel electrophoresis. The bacterium Staphylococcus epidermidis was detected on the skin to the greatest extent, especially after the application of the polysaccharides Nanomoist and PoLevan S. Thus, a positive effect of both polysaccharides on the growth of this bacterium was found.

The aim of this work is proposal of new method for bacteria classification based on sequences of marker genes. For this purpose was chosen 10 marker genes. Resulting MultiGene classifier processes data set by dividing it in several groups and choosing gene for each group which can distinguish this group with best results. This work describes implementation of MultiGene classifier and its results in comparison with other bacteria classifiers and with classification based entirely on gene 16S rRNA.

Die humane Mundhöhle beheimatet als hoch komplexes Ökosystem eines der vielfältigsten Mikrobiome des gesamten Körpers. Das Vorhandensein diverser Nischen wird durch abiotische und biotische Parameter wie mikrogeographische Charakteristiken, die Verfügbarkeit von Nahrung und Sauerstoff, spezifische pH-Werte und Temperaturen, Abwehrsysteme und Essgewohnheiten des Wirtes sowie molekulare und bakterielle Interaktionen bedingt. Zum derzeitigen Kenntnisstand umfasst das orale Mikrobiom etwa 700 bakterielle Phylotypen, die zum Teil als orts- und/oder wirtsspezifisch klassifiziert werden können. Aufgrund kurzer Generationsfolgen innerhalb des bakteriellen Wachstums adaptieren die mikrobiellen Kompartimente schnell an sich verändernde Umweltbedingungen. Dabei ist ein dynamisches Gleichgewicht zwischen der residenten Mikroflora und dem Wirt ohne die Prädominanz potenziell pathogener Spezies für die Mundgesundheit elementar. Dem Erhalt dieser oralen Homöostase dient u.a. der Speichel mit seinen vielfältigen Funktionen. Als globales Reservoir der Mikrobiota der Mundhöhle in ihrer planktonischen Phase reflektiert er zudem Veränderung innerhalb der bakteriellen Zusammensetzung, welche mit oralen Erkrankungen wie Karies, Gingivitis und Parodontitis assoziiert sind. Die einfache, non-invasive und kostengünstig durchführbare Entnahme gestaltet den Speichel zum attraktiven Analysemedium. Derzeit stellen hierfür Sequenzierungstechniken den Goldstandard zur Untersuchung der phylogenetischen Vielfalt des oralen Mikrobioms dar. Allerdings sind diese Methoden mit einem hohen finanziellen, zeitlichen und laboratorischen Aufwand verbunden. Ein bereits in der Umweltmikrobiologie etabliertes Verfahren zur Betrachtung komplexer Ökosysteme ist die Durchflusszytometrie. Sie ermöglicht - gemäß eines Screenings - die Visualisierung und Bewertung sich schnell verändernder Gemeinschaftsstrukturen. Außerdem können quantitative Analysen im Sinne von Zellzahlmessungen der betrachteten Proben durchgeführt werden. Die vorliegende Arbeit verfolgte das Ziel, die Anwendbarkeit der Durchflusszytometrie auf Untersuchungen bakterieller Kompartimente im humanen Speichel zu evaluieren. Dafür sollten im Rahmen des Teilprojektes der vorliegenden Dissertationsschrift zunächst intra- und interindividuelle Unterschiede der bakteriellen Zusammensetzung innerhalb eines dreimonatigen Entnahmezeitraums untersucht werden. In einem weiteren Teilprojekt verfolgte Frau van Gelder die Reaktion der Bakteriengemeinschaften auf verschiedene extrinsische Stresseinflüsse (Zucker, Säure und antibakterielle Mundspüllösungen). Für die geplante Untersuchung erfolgte die Auswahl von zehn oral und allgemein gesunden Probanden beider Geschlechter im Alter über 18 Jahren. Alle Teilnehmer der Studie erhielten eine einheitliche Zahnbürste (Elmex InterX mittel) und die Zahnpasta Meridol (beides CP GABA Hamburg, Deutschland). Die standardisierten Mundhygieneartikel sollten während des gesamten Zeitraums der Untersuchungen verwendet werden. Die Probanden wurden angewiesen, zweimal täglich ihre Zähne zu putzen. Für die Analyse zeitabhängiger intra- und interindividueller Unterschiede der Speichelmikrobiome erfolgten 11 Probenentnahmen in festgelegten Intervallen: 0 Stunden (h), 8h, 24h, 3 Tage (d), 7d, 2 Wochen (w), 4w, 6w, 8w, 10w und 12w nach Beginn der Untersuchung. An den Tagen der Speichelgewinnung wurden die Probanden angehalten, ihre Zähne bis zur Entnahme nicht zu putzen. Das letzte Zähneputzen sollte spätestens bis 24 Uhr des Vortages erfolgt sein. Ferner sollte eine Stunde vor Probengewinnung keine Nahrungs- oder Getränkeaufnahme stattfinden. Die Gewinnung unstimulierten Speichels wurde gemäß eines standardisierten und validierten Protokolls durchgeführt: Hierfür spülten die Probanden nach einer fünfminütigen Adaptationszeit für 30 Sekunden mit destilliertem Wasser und sammelten dann innerhalb weiterer fünf Minuten den unstimulierten Speichel im Mund. Im Anschluss an die Speichelprobengewinnung erfolgten die Fixierung des Gesamtspeichels mit Glycerol, eine Schockgefrierung in flüssigem Stickstoff und die Lagerung bei -80°C. Für die weiterführende laboranalytische Auswertung wurden die Speichelproben aufgetaut und ihre Zellen entsprechend eines definierten Färbeprotokolls mit dem DNA-Farbstoff DAPI (Di-Amidino-2-Phenyl-Indol) behandelt bzw. gefärbt. Nachfolgend konnten die Proben im Durchflusszytometer (MoFlow Legacy cell sorter) vermessen und bezüglich der optischen Parameter Zellgröße (Vorwärtsstreulicht, „Forward Scatter“) und DNA-Gehalt (DAPI-Fluoreszenz) analysiert werden. Mit Hilfe der Programme Summit Ver. 4.3, FlowJo und flowCyBar erfolgte die bioinformatische Auswertung der zytometrischen Daten. Die Profile der Speichelmikrobiome zeigten über den untersuchten Zeitraum intra-individuelle Stabilitäten, aber unterschieden sich zwischen den Probanden, mit Ausnahme partieller Überlappungen. Personenspezifische Muster waren nachweisbar. Dabei stellten sich die Mikrobiomstrukturen einiger Probanden sehr beständig dar, während die bakteriellen Kompartimente anderer Probanden größere Schwankungen aufwiesen. Die zytometrischen Messungen wurden exemplarisch mittels Illumina®Sequenzierung verifiziert. Die phylogenetischen Unterschiede (Anzahl und Verteilung der operational taxonomic units) der Proben einer Versuchsperson zu unterschiedlichen Entnahmezeitpunkten waren hierin geringer als die der Proben zweier Teilnehmer zur selben Entnahme. Die unter Teilprojekt I formulierte Arbeitshypothese wurde durch die Ähnlichkeitsanalysen der Longitudinalstudie bestätigt. Auf dieser Basis können folgende Schlussfolgerungen getroffen werden: Die Durchflusszytometrie ermöglicht eine schnelle Detektion komplexer bakterieller Kompartimente und deren Veränderungen im Speichel mundgesunder Probanden. Dabei sind individuelle, personenspezifische Bakterienprofile innerhalb der untersuchen Probanden graphisch darstellbar. Diese Profile weisen eine hohe innergemeinschaftliche Beständigkeit auf. Als qualitative Analyse bestätigt die Illumina®-Sequenzierung die Messung typischer Vertreter des Speichelmikrobioms im Zytometer sowie das Vorliegen intraindividueller Stabilitäten. Zur Verifizierung der Ergebnisse ist eine Ausweitung der Studie auf einen größeren Probandenpool erforderlich.:1. Einführung 1.1 Das orale Mikrobiom 1.2 Entwicklung des adulten oralen Mikrobioms und Einflüsse auf die mikrobielle Homöostase 1.3 Untersuchungsmethoden der oralen Mikrobiota 1.4 Durchflusszytometrie 1.5 Speichel 1.6 Zielsetzung und Fragestellung der vorliegenden Studie 2. Publikationsmanuskript 3. Zusammenfassung der Arbeit 4. Ausblick 5. Literaturverzeichnis 6. Wissenschaftliche Präsentationen 7. Darstellung des eigenen Beitrags 8. Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 9. Lebenslauf 10. Danksagung

The role of microorganisms and other factors in the process of autoimmune uveitis Abstract The aim of this work was to gain new knowledge about the influence and the mechanisms of the effect of microorganisms in the process of autoimmune uveitis. A mouse model of experimental autoimmune uveitis (EAU) was used and the influence of oral broad-spectrum antibiotic, i.e. metronidazole, as well as probiotic bacteria Escherichia coli O83:K24:H31 (EcO) nad Escherichia coli Nissle 1917 (EcN) were tested in preventive and therapeutic regimens. The grade of inflammation was assessed clinically in vivo and histologically post mortem. Immunological analysis of lymph nodes and Peyer's patches were performed. Evaluation of the effect of metronidazole proved significant reduction of inflammatory activity in both regimes - intitiation 1 week or 2 weeks before the EAU induction. In case of probiotics, protective effect was proved only in case of live EcN administered 2 weeks before or from the time of EAU induction. Its protective effect was accompanied with decreased interphotoreceptor retinoid-binding protein (IRBP)-specific T-lymphocyte response in the sentinel lymph nodes of the site of immunization 7 days after the induction of EAU and cervical lymph nodes as soon as there were apparent clinical signs of intraocular...

På huden lever en sammansättning av olika mikroorganismer såsom bakterier, svampar och virus. Dessa mikroorganismer kallas hudens mikrobiom. Sammansättningen av en individs mikrobiom kan ge mycket information om en individens hälsa. För att undersöka sammansättningen av bakterier på hudytan med exempelvis qPCR, behöver bakterier samlas in och DNA extraheras. Bakteriekoncentrationen på hudens torrare områden som exempelvis armar har normalt en relativt låg bakteriekoncentration vid 102-104 bakterier per cm2. Huden koloniseras till stor del av grampositiva bakterier. Grampositiva bakterier är i regel svårare att lysera än andra bakterier och kräver därför hårdare lysering. En bra extraktionsmetod ska erhålla mycket DNA utan att påverka dess kvalité. I detta arbete utvärderades initialt fem olika extraktionsmetoder på bakteriesuspension med Staphylococcus aureus (S. aureus), både direkt på bakteriesuspension men också från svabb. Utvärdering gjordes på PureLink Microbiome DNA Purification Kit, QlAamp PowerFecal Pro, QlAamp DNA Mini Kit och KOH-EDTA. Metoden med QlAamp DNA Mini Kit testades med två olika protokoll och räknades som två separata metoder. Metoderna som gav bäst resultat vid initial utvärdering var PureLink Microbiome och KOH-EDTA. Därefter utvärderades dessa två metoderna på prov insamlat med svabb från huden på 10 frivilliga deltagare.

Hudens mikrobiom utgör ett skydd mot patogener och domineras framförallt av grampositiva bakterier som Staphylococcus, där S. epidermidis är den mest förekommande arten. På huden är S. epidermidis en kommensal art och har en aktiv roll i att begränsa tillväxten och koloniseringen av patogener som S. aureus. S. epidermidis är en viktig art i att bibehålla stabiliteten av hudens mikrobiom och en reduktion av S. epidermidis innebär ökade risker för dysbios. S. aureus är en vanlig orsak till hudinfektioner och har upptäckts finnas i en hög utsträckning på patienter med atopisk dermatit samt hos diabetiker med risk för att utveckla fotsår. Syftet med denna studie var att optimera qPCR och undersöka om metoden kunde användas för att uppskatta förhållandet mellan S. aureus och S. epidermidis, vilket skulle kunna identifiera patienter med risk för hudsjukdomar. Tre primerpar undersöktes. Två var specifika mot S. aureus och en var specifik mot S. epidermidis. Flera tester genomfördes för att optimera qPCR och specificiteten av primerparen. Den annealingtemperatur och primerkoncentration som gav mest adekvata resultat användes vid den relativa kvantifieringen. Den utvecklade metoden kunde uppskatta förhållandet mellan S. aureus och S. epidermidis vid de lägre koncentrationerna (80–280 kopior/μl) bättre än vid de högre koncentrationerna (80 000–280 000 kopior/μl), men vidare optimering av metoden behövs.