Universiẗat, Diss., 2004--Bremen. / Enth. außerdem 2 Sonderabdr. aus: The South Atlantic in the late quaternary. S. 65 - 79 und: Systematic and applied microbiology ; 27. 2004.

Universiẗat, Diss., 2004--Bremen. / Enth. außerdem 2 Sonderabdr. aus: G. Wefer, S. Mulitza, V. Ratmeyer (Hrsg.): The South Atlantic in the Late Quaternary. Berlin u.a. 2003 und: International microbiolgy ; Vol. 7. 2004. Beitr. teilw. dt., teilw. engl.

Techn. Universiẗat, Diss., 2005--Darmstadt.

Einleitung: Biofilme gelten als die ursprüngliche Form des Lebens. Biofilme haben sich als Lebensform so gut bewährt, dass sie über die gesamte Zeit überlebt, sich weiterentwickelt und aufgrund dessen weit verbreitet haben. Ökologisch gesehen, besitzen sie eine große Bedeutung an den globalen Stoffwechselkreisläufen. Weiterhin spielen sie eine bedeutende Rolle bei der Pathogenese von chronischen Erkrankungen. So stellen im Organismus auftretende Biofilme die Ursache für zahlreiche, teils lebensbedrohliche Infektionen, wie die Endokarditis dar. In der Mundhöhle bilden die sich in der dentalen Plaque befindlichen Bakterien Säuren, welche Karies verursachen und im parodontalen Sulkus proliferierend zur Entstehung von Parodontopathien führen können. Neben ihren krankheitsauslösenden Effekten besitzen Biofilme auch lebensnotwendige Eigenschaften. Sie sind zum Beispiel Bestandteil der natürlichen Darmmikrobiota und tragen dort zur Verdauung, Immunmodulation sowie zur Versorgung des Organismus mit Vitaminen bei. Ziel dieser Übersichtsarbeit war es einen aktuellen Stand über die Ätiologie und Pathogenese von Biofilmen im Allgemeinen und die spezielle Bedeutung der dentalen Plaque bei der Pathogenese der Parodontitiden im Besonderen zu evaluieren. Material und Methoden: Die Bearbeitung der Thematik erfolgte anhand einer systematischen Literaturrecherche. Hierzu wurden internationale Quellen zusammengetragen und ausgewertet. Zum Auffinden von themenrelevanten Quellen dienten entsprechende Keywords. Diese Schlagwörter wurden einheitlich in den Datenbanken verwendet und sowohl in englischer als auch deutscher Sprache formuliert. Für die Auswahl der Datenbanken waren ausschlaggebend das Fachgebiet, der Evidenzgrad und die Zugänglichkeit. Primär erfolgte die Suche in der „Cochrane Library“, da dort Studien mit dem höchsten Evidenzgrad erfasst sind. Weiterhin wurden die Metadatenbanken „PubMed“ der American National Library of Medicine und „DIMDI“ verwendet. Zur Verwaltung der Literatur kam die Literaturverwaltungssoftware „Citavi“ zur Anwendung. Ergebnisse: Unabhängig von deren Lebensraum weisen alle Biofilme gemeinsame Merkmale auf. Am wichtigsten für die Biofilmentstehung ist die Produktion einer extrazellulären polymeren Matrix, in welche die Bakterien eingebettet und dadurch besser vor äußeren Einflüssen, wie Scherkräften und Austrocknung geschützt sind. Weitere wichtige Effekte des multibakteriellen Zusammenlebens innerhalb der Plaque sind Stoffwechseloptimierungen, die Virulenzsteigerung, eine erhöhte Resistenz gegenüber antimikrobiellen Substanzen, interzelluläre Kommunikation mittels Quorum sensing und die sich dadurch ergebende Möglichkeit der gezielten Expression von Genen. Auch die Etablierung von wachstumsfördernden Umgebungsbedingungen resultiert aus dem bakteriellen Zusammenschluss. Im Vergleich zu anderen Biofilmen zeichnet sich die orale Mikrobiota durch ihre besonders hohe Heterogenität und damit Komplexität aus. Unter normalen Bedingungen gehen die Plaquebakterien mit dem Wirtorganismus eine Symbiose ein. Dieser mutualistische Zustand wird als mikrobielle Homöostase bezeichnet. Während die residente orale Mikrobiota vom Nährstoffangebot und Lebensraum profitiert, trägt sie zur Abwehr pathogener Keime bei. Nur durch das Zusammenspiel verschiedener Einflussfaktoren, die Initiierung einer Entzündungsreaktion sowie die bakteriellen Interaktionsmöglichkeiten innerhalb des Biofilms, kommt es zur Krankheitsentstehung. Pathogene Plaquebakterien spielen eine entscheidende Rolle bei der Pathogenese der Parodontitis. Die Zusammensetzung von supragingivaler und subgingivaler Plaque differenziert deutlich voneinander. Bei chronisch und aggressiv verlaufender Parodontitis weist die subgingivale Plaquezusammensetzung keine signifikanten Unterschiede auf. Es gibt jedoch Hinweise auf spezielle Subspezies, die mit besonders schweren Verlaufsformen in Zusammenhang gebracht werden. Einzelne Bakterienspezies sind aber nicht in der Lage die Pathogenese einer Parodontitis zu initiieren. Schlussfolgerung: Neben der mechanischen Eradikation des supra- und subgingivalen Biofilms mittels verschiedener Behandlungsmöglichkeiten, stellt die Prävention, in Form einer Entzündungsprophylaxe, eine effektive Therapieoption dar. Nur wenn das natürliche Gleichgewicht zwischen oraler Mikrobiota und Wirtsorganismus aufrechterhalten wird, kann die Entwicklung einer Parodontitis vermieden werden. Neue, sich aus der Wissenschaft ableitende Therapieansätze, wie der Einsatz von Quorum sensing - Inhibitoren und probiotischen Stoffen, erfordern weitere Erforschung, um sie für den praktischen Einsatz nutzbar zu machen.

A biofilm is any group of microorganisms in which cells stick to each other and adhere to a surface by excreting a matrix of extracellular polymeric substances (EPS). The chemoautotrophic nitrifying bacteria hardly form biofilms due to their extremely low growth rate; however, biofilm formation of nitrifying bacteria trends to attach in carrier by extracellular polysaccharides that facilitate mutual adhesion, the forming biofilm is also beneficial in nitrogen removal in biological filter systems, especially in aquaculture water treatment systems. The microbial activity within bio-carrier is a key factor in the performance of biofilm reactor. Selection the nitrifier bacteria that biofilm formation and immobilization on the carrier for application in ammonium polluted water treatment technologies, especially in aquaculture is our research objective. Therefore, in this study, ten and six strains of ammonia oxidizing bacteria (AOB) and nitrite oxidizing bacteria (NOB) respectively were isolated from six different aquaculture water samples collected from Quang Ninh and Soc Trang. Basing on their high nitrification activity and biofilm forming capacity, six bacterial strains have been selected to take photo by scanning electron microscope (SEM) and carry out in 2 – liter tanks with and without carriers. As the results, the system with carriers (30% of total volume) increased nitrogen compounds elimination efficiency from 1.2 times to 2 times in comparison with the system without carrier. Two representatives of ammonia oxidizing bacterial group (B1.1; G2-1.2) were classification based on characteristics and they were classified as Nitrosomonas sp. and Nitrosococcus sp. / Màng sinh học được hình thành từ vi sinh vật nhờ các tế bào tiết ra các chất cao phân tử ngoại bào (EPS) và dính vào nhau đồng thời được gắn lên một bề mặt vật thể lỏng hoặc rắn. Vi khuẩn nitrate hóa tự dưỡng có thể tạo ra màng sinh học nhưng khá khó khăn do tỷ lệ sinh trưởng rất chậm của chúng. Tuy nhiên vi khuẩn nitrate hóa tạo màng sinh học thường có xu thế bám lên giá thể nhờ sự gắn kết của các polisaccarit ngoại bào. Sự hình thành màng sinh học cũng là lợi thế để loại bỏ các hợp chất nitơ trong các hệ thống lọc sinh học, đặc biệt là trong các hệ thống xử lý nước nuôi trồng thủy sản. Hoạt tính vi sinh vật cùng với giá thể sinh học là một yếu tố quan trọng để thực hiện trong các bể phản ứng màng sinh học. Trong nghiên cứu này, mục tiêu của chúng tôi là lựa chọn được các vi khuẩn nitrate hóa có khả năng tạo màng sinh học và cố định chúng lên giá thể để ứng dụng trong các công nghệ xử lý nước bị ô nhiễm ammonia đặc biệt là trong nuôi trồng thủy sản. Kết quả cho thấy, từ sáu mẫu nước nuôi trồng thủy sản khác nhau từ Quảng Ninh và Sóc Trăng, 10 chủng vi khuẩn oxy hóa ammonia (AOB) và 6 chủng vi khuẩn oxy hóa nitrite (NOB) đã được phân lập. Dựa vào hoạt tính nitrate hóa và khả năng tạo màng sinh học của các chủng vi khuẩn phân lập được 6 chủng điển hình đã được lựa chọn để chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét và được ứng dụng trong hai bể sinh học với dung tích 2 lít có chứa và không chứa chất mang (giá thể). Sau 7 ngày, hệ thống sinh học chứa giá thể (chiếm 30% thể tích) có hiệu suất loại bỏ các hợp chất nitơ tăng hơn từ 1,2 đến 2 lần so với bể sinh học không chứa chất mang. Hai đại diện của nhóm vi khuẩn oxy hóa ammonia (B-1.1 và G2-1.2) đã được phân loại sơ bộ dựa vào một số đặc điểm sinh học và chúng đã được xác định thuộc chi Nitrosomonas và chi Nitrosococcus.

Das Hygienemanagement in einer Pferdeklinik ist komplex. Zum einen erschweren bauliche Gegebenheiten wie rutschfeste Böden oder Holzwände sowie Einstreu und die hierdurch anfallende Staubbelastung die Reinigung und Desinfektion. Zum anderen bringen die Patienten ein vielfältiges, ständig wechselndes Keimspektrum in die Klinik ein. Nosokomiale Infektionen in Pferdekliniken haben in den letzten Jahren zugenommen weshalb Hygienemaßnahmen im Rahmen der Biosicherheit von zentraler Bedeutung sind. Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurde das Hygienemanagement der Chirurgischen Tierklinik (inzwischen Teil der Klinik für Pferde) der Veterinärmedizinischen Fakultät in Leipzig analysiert. Ziel war es, zunächst das aktuelle Hygieneregime sowie die bakterielle Keimbelastung an ausgewählten Probenentnahmestellen zu erfassen und anschließend anhand der Ergebnisse Verbesserungsvorschläge zu erarbeiten. Zur Erhebung des Status Quo wurden Fragebögen zur allgemeinen sowie Raum-spezifischen Reinigung und Desinfektion angefertigt und zusammen mit dem verantwortlichen Klinikpersonal ausgefüllt. Einbezogen in die Auswertung des Hygienemanagements wurden auch bauliche Gegebenheiten sowie organisatorische Abläufe. Für die bakterielle Keimbelastung wurden Tupferproben auf MRSA, E. coli, coliforme Keime, ESBL-bildende Enterobacteriaceae, Salmonellen, Streptococcus (S.) equi subsp. equi, S. equi subsp. zooepidemicus, Rhodococcus hoagii und Acinetobacter baumannii untersucht. Jede Probenentnahmestelle wurde mindestens zweimal im Abstand von mindestens vier Wochen beprobt. In allen Proben sowie zusätzlich in Luftkeimsammelproben wurde die aerobe Lebendkeimzahl mittels Oberflächenspatelverfahren bestimmt. Darüber hinaus wurden die Patientenakten von Januar 2014 bis Juli 2016 auf Hinweise möglicher nosokomialer Infektionen ausgewertet. Die Keimbelastung in der Klinik variierte je nach Probenentnahmeort und war im OP-Bereich am niedrigsten und in den Stallungen am höchsten. ESBL-bildende E. coli und S. equi subsp. zooepidemicus wurden sporadisch nachgewiesen. Der Nachweis von MRSA gelang vom Bügel des Desinfektionsmittelspenders am Waschbecken, von einer Nasenbremse sowie aus einer Luftkeimsammelprobe, die in einer Stallgasse genommen wurde. Insgesamt ergab die Luftkeimsammlung eine Keimbelastung von bis zu 105 Kolonie-bildenden Einheiten (KbE)/m3 Luft im Stallbereich während im OP ein Keimgehalt von 102 KbE/m3 Luft messbar war. Hinsichtlich der Durchführung von Reinigung und Desinfektion wurden Schwachstellen durch die Erhebung des Status Quo aufgezeigt. Alle Ergebnisse wurden im Rahmen eines Vortrages in der Klinik vorgestellt und Verbesserungsvorschläge diskutiert. Ein Hygieneplan, der zu Beginn dieser Studie nicht vorlag, wurde eingeführt. Darüber hinaus erfolgte die Benennung einer Hygienebeauftragten. Die Auswertung der Patientendaten ergab, dass einige der vorangehend aufgeführten Keime, wie MRSA, S. equi subsp. zooepidemicus, S. equi subsp. Equi, und R. hoagii, im ausgewerteten Zeitraum durchaus eine Rolle bei Infektionen innerhalb der Klinik spielten. Allerdings gab es keinen Verdacht auf eine nosokomiale Infektion. In der internationalen Literatur sind wenige Studien zum Thema Hygienemanagement in Pferdekliniken zu finden. Die Keimbelastung in den Luftkeimsammelproben im Stallbereich war in der vorliegenden Studie fünf- bis ≥ zehnfach höher im Vergleich zu anderen Studien. Bei der Durchführung dieser Studie wurde deutlich, dass für ein gezieltes Hygienemanagement die Festlegung von Verantwortlichkeiten sowie das Vorliegen konkreter Handlungsanweisungen unabdingbar sind.:Inhalt 1 Einleitung 1 2 Literatur 2 2.1 Stallklima im Pferdestall 2 2.2 Bauliche Grundlagen einer idealen Pferdeklinik 3 2.3 Hygienemaßnahmen in der Pferdeklinik 4 2.3.1 Hygieneplan 5 2.3.2 Händehygiene 5 2.3.3 Reinigung 7 2.3.4 Desinfektion und Sanitation 8 2.3.5 Probennahmeverfahren für die mikrobiologische Untersuchung 12 2.3.5.1 Abklatschverfahren 12 2.3.5.2 Tupferabstrichverfahren 13 2.4 Beschreibung der ausgewählten Bakterienspezies 13 2.4.1 Methicillin-resistente Staphylococcus aureus (MRSA) 13 2.4.2 Streptokokken 14 2.4.2.1 Streptococcus equi subsp. equi 15 2.4.2.2 Streptococcus equi subsp. zooepidemicus 15 2.4.3 Escherichia coli und ESBL 16 2.4.4 Salmonellen 17 2.4.5 Acinetobacter baumannii 18 2.4.6 Rhodococcus hoagii (Rhodococcus equi/Prescotella equi) 19 3 Material und Methoden 20 3.1 Material 20 3.1.1 Bakterien 20 3.1.2 Nährmedien sowie deren Bestandteile 21 3.1.3 Biochemische Identifizierungssysteme 21 3.1.4 Chemikalien und Reagenzien 21 3.1.5 Geräte 22 3.1.6 Verbrauchsmaterialien 22 3.2 Methoden 23 3.2.1 Eigenschaften der verwendeten Nährmedien 23 3.2.2 Bestandsaufnahme in der Chirurgischen Tierklinik 27 3.2.2.1 Bauliche Gegebenheiten der Chirurgischen Tierklinik 27 3.2.2.2 Fragebogen über das Hygieneregime 28 3.2.2.3 Auswertung der Patientendaten 28 3.2.3 Probennahmen 29 3.2.3.1 Auswahl der Probenentnahmepunkte 29 3.2.3.2 Durchführung der Probennahmen 29 3.2.4 Probenbearbeitung 30 4 Ergebnisse 37 4.1 Bauliche Gegebenheiten der Chirurgischen Tierklinik 37 4.2 Hygienemaßnahmen in der Chirurgischen Tierklinik 40 4.2.1 Hygieneplan 40 4.2.2 Auswertung des Fragebogens 40 4.3 Auswertung der Patientendaten 42 4.4 Ergebnisse der Probennahmen 45 4.4.1 Instrumentenaufbereitung 46 4.4.2 Bildgebung 48 4.4.3 Klinikhalle und Mittelgang 49 4.4.4 Stall 55 4.4.5 OP-Saal 61 4.5 Hygieneplan 64 5 Diskussion 68 5.1 Bauliche Gegebenheiten 68 5.2 Hygienemaßnahmen 69 5.2.1 Hygieneplan und Desinfektionsmittel 69 5.2.2 Patientendaten 70 5.3 Probennahmen 71 5.3.1 Instrumentenaufbereitung 71 5.3.2 Bildgebung 71 5.3.3 Klinikhalle und Mittelgang 72 5.3.4 Stall 73 5.3.5 OP-Saal 74 5.3.6 Luftkeimsammelproben 75 6 Zusammenfassung 77 7 Summary 79 8 Literaturverzeichnis 81 9 Anhang 91 9.1 Fragebogen 91 9.2 Instrumentenaufbereitung 101 9.3 Klinikhalle und Mittelgang 102 9.4 Stall 105 9.5 OP-Saal 105 Tabellenverzeichnis 108 Abbildungsverzeichnis 109 Danksagung 110

Die vorliegende Studie bestätigt, dass Fernreisen, insbesondere in Regionen mit hoher ESBL-Prävalenz, nach wie vor ein hohes ESBL-PE-Kolonisationsrisiko aufweisen. Am meisten betroffen sind Reisende ins südliche Asien (indischer Subkontinent) und nach Südostasien. Die spontane ESBL-Dekolonisation erfolgt in der Regel innerhalb der ersten Wochen nach Rückreise. Nach sechs Monaten ist der Großteil der kolonisierten Reisenden wieder „frei“ von ESBL-PE. Unsere Studie zeigt, dass sowohl das Alter der Reisenden, als auch die Art der Unterkunft eine wichtige Rolle bei der Kolonisation mit ESBL-PE spielt. Junge Reisende im Alter von 20-29 Jahren und Reisende, die in einem Hotel oder einer privaten Unterkunft wohnen, sind einem signifikant höheren Risiko für eine Kolonisation mit ESBL-PE ausgesetzt.

Die Fourier-Transform-Infrarot-(FTIR)-Spektroskopie ist prinzipiell in der Lage, Mikroorganismen auf Stammesebene zu trennen und zu differenzieren. Das Projekt hat zum Inhalt, bestehende FT-IR-Datenbanken um handelsübliche probiotische Futterzusatzstoffe zu erweitern. Nach der erfolgreichen Erarbeitung einer Datenbank zur sicheren Differenzierung von ubiquitären und probiotischen B. cereus-Stämmen wurden die Datenbanken um probiotische Sporenbildner der Spezies B. subtilis und B. licheniformis sowie um probiotische Milchsäurebakterien (Enterococcus, Lactobacillus, Pediococcus) erweitert. Alle probiotischen Stämme lassen sich sicher von ubiquitär vorkommenden Mikrooganismen der gleichen Spezies trennen, zumeist gelingt auch die Differenzierung der Probiotika untereinander. Diese einfache, preiswerte, schnelle und dennoch exakte Methode stellt einen enormen Fortschritt für die Futtermittelmikrobiologie dar.

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Die sichere Entsorgung hochradioaktiver Abfälle stellt eine wichtige wissenschaftli-che und gesellschaftliche Herausforderung dar. Tongesteine sind potentielle Wirts-gesteine für die Endlagerung dieser Abfälle in einem geologischen Tiefenlager. Ben-tonite sollen dabei als Verfüllmaterial nicht nur für ein Endlager in Tonformationen, sondern auch in kristallinem Gestein dienen. Für eine langfristige Sicherheitsbewer-tung müssen verschiedene Aspekte berücksichtigt werden. Neben geologischen, ge-ochemischen und geophysikalischen Gesichtspunkten spielen auch natürlich vor-kommende Mikroorganismen eine entscheidende Rolle in der Umgebung eines sol-chen Endlagers. Gelangt in einem Worst-Case-Szenario Wasser in das Endlager, können diese mit den freigesetzten Radionukliden wechselwirken und beispielswei-se die chemische Speziation oder den Oxidationszustand verändern. In dieser Arbeit wurden die Wechselwirkungen des anaeroben, sulfatreduzierenden Bakteriums Desulfosporosinus hippei DSM 8344T, einem Vertreter der Gattung Desul-fosporosinus, die in Tongestein und Bentonit vorkommt, mit Uran(VI) und Europi-um(III) mit Hilfe verschiedener mikroskopischer, spektroskopischer und molekular-biologischer Methoden untersucht. Die Ergebnisse lieferten einen umfassenden Einblick in die ablaufenden Wechselwirkungsprozesse und zeigten deutliche Unter-schiede zwischen den untersuchten Elementen auf. Im Zuge dessen wurde ein be-sonderes Augenmerk auf die Untersuchung der Reduktion von Uran(VI) durch D. hippei DSM 8344T gelegt. Für dieses Element konnte eine Immobilisierung in einem gekoppelten Assoziations-Reduktionsmechanismus nachgewiesen werden. Im Ge-gensatz dazu wechselwirkte nur ein geringer Anteil des gelösten Europium(III) mit den Zellen des anaeroben Mikroorganismus, wobei eine teilweise Biopräzipitation von Europiumphosphat beobachtet werden konnte. Die Wechselwirkung des Mikroorganismus mit Uran(VI) wurde zunächst in einem Bikarbonat-gepufferten System untersucht, wobei keine Abnahme der Urankon-zentrationen nachgewiesen werden konnte und damit wahrscheinlich auch keine Reduktion von Uran(VI) in den Überständen erfolgte. Zusätzlich wurden die Expe-rimente in synthetischer Opalinustonporenlösung durchgeführt. Die Untersuchun-gen mit zwei verschiedenen Uran(VI)-Ausgangskonzentrationen (100 µM und 500 µM) zeigten dabei in beiden Fällen eine fast vollständige Entfernung des Urans aus den Überständen. Um genauere Informationen über die Uran(VI)-Speziation in den Überständen zu erhalten, wurden thermodynamische Berechnungen der auftretenden Komplexe sowohl in Bikarbonat-Puffer, als auch in synthetischer Opalinustonporenlösung durchgeführt. Ergänzend dazu wurden die Überstände der Versuche in der Poren-lösung lumineszenzspektroskopisch untersucht. Die thermodynamische Modellie-rung zeigte bei dem pH-Wert des Bikarbonat-Puffersystems (pH 6,8) die Dominanz des 1:3-Uranyl(VI)-Carbonat-Komplexes, wohingegen im Porenwasser (pH 5,5) ein Uranyl(VI)-Laktat-Komplex die vorrangige Spezies darstellte. Die Anwesenheit eines zusätzlichen Carbonat-Komplexes spielte in diesem Fall nur eine untergeordnete Rolle. Die Berechnungen konnten mit Hilfe der Lumineszenzspektroskopie bestätigt werden. Sowohl der dominante Laktat-Komplex, als auch ein geringer Anteil eines Uranyl(VI)-Carbonat-Komplexes konnten im Opalinustonporenwasser verifiziert werden. Die Speziesverteilung zeigte, dass nur der Anteil des Laktat-Komplexes mit steigenden Inkubationszeiten abnahm, wohingegen der Anteil des Carbonat-Komplexes konstant blieb. Dies bestätigte die Ergebnisse der Experimente in Bikar-bonat-Puffer und ließ Schlussfolgerungen dahingehend zu, dass der Carbonat-Komplex von den Zellen offenbar nicht reduziert werden konnte und dadurch die Bioreduktion von der Ausgangsspeziation des Uran(VI) abhängig ist. Fluoreszenzmikroskopische Aufnahmen wiesen einen Einfluss des Urans auf die Zellvitalität und die Biofilmbildung nach. Mit Hilfe der Transmissionselektronenmik-roskopie konnte die Assoziation von Uran vorrangig auf der Zelloberfläche gezeigt werden. Zudem bildeten die Zellen Membranvesikel als mögliche Abwehrreaktion aus, um eine Verkrustung der Zellen zu verhindern. Diese Beobachtungen deuten auf eine Immobilisierung des Urans durch Wechselwirkung mit den Zellen hin. Die Reduktion des Uran(VI) wurde mit Hilfe verschiedener spektroskopischer Me-thoden bestätigt. Dabei zeigten UV/Vis-Untersuchungen der aufgelösten Zellpellets zunächst einen steigenden Anteil an Uran(IV) mit fortschreitender Inkubationszeit. Eine vollständige Reduktion des Urans konnte hingegen nicht nachgewiesen wer-den. HERFD-XANES-Messungen bestätigten die Reduktion des Uran(VI) in den Zell-pellets. Darüber hinaus konnte die Anwesenheit von Uran(V) während des Redukti-onsprozesses beobachtet werden, wodurch ein Ein-Elektronen-Prozess als Redukti-onsmechanismus für diesen Mikroorganismus verifiziert werden konnte. Des Weite-ren handelte es sich dabei um den erstmaligen Nachweis von Uran(V) während der Bioreduktion von Uran(VI) durch sulfatreduzierende Mikroorganismen im Allge-meinen. Ergänzende EXAFS-Untersuchungen konnten die Struktur der Uran(IV)-Verbindung hingegen nicht abschließend aufklären. Mittels Proteomikuntersuchungen als systembiologische Methode konnten Hinweise auf verschiedene während der Uraninkubation stattfindender Prozesse, wie bspw. die Biofilmbildung, den Zellwandumbau und eine Hochregulierung verschiedener Proteine, die in anderen Mikroorganismen für die Reduktion von Uran und anderen Metallen verantwortlich sind, gefunden werden. Des Weiteren konnten auch ver-schiedene Enzyme die an einer Stressreaktion der Zellen beteiligt sind nachgewiesen werden. In den Experimenten mit Europium(III), welches häufig als nicht radioaktives Ana-logon für die dreiwertigen Actinide zum Einsatz kommt, zeigten die Zellen nur eine geringe Wechselwirkung mit dem Lanthanid. Der toxische Einfluss des Schwerme-talls war geringer als in den Untersuchungen mit Uran(VI). Transmissionselektro-nenmikroskopische Aufnahmen zeigten eine Biopräzipitation von Europium(III) mit Phosphaten auf der Zelloberfläche und dadurch eine teilweise Immobilisierung des Metalls. Die aquatische Speziation des Europium(III) zeigte eine vollständige Komplexierung mit Laktat in den Überständen. Dies könnte eine mögliche Erklärung der geringen Wechselwirkung mit den Zellen liefern aufgrund einer Abschirmung des Lanthanids gegenüber zellulären Liganden. In den Zellspektren, ließen sich drei unterschiedli-che Spezies voneinander unterscheiden, eine lose mit den Zellen assoziierte Spezies und zwei zellulär gebundene Komplexe wahrscheinlich mit Carboxyl- oder Phos-phatgruppen. Eine ortsaufgelöste Speziation war mit Hilfe einer Kopplung von kon-fokaler Mikroskopie und Laserspektroskopie möglich. Zusammenfassend liefert diese Arbeit neue Erkenntnisse über die Wechselwirkung sulfatreduzierender Mikroorganismen mit Uran(VI) und Europium(III) und trägt zu einem besseren Verständnis mikrobieller Reduktionsprozesse in der Umwelt bei. Die Immobilisierung von Uran durch eine teilweise Reduktion zu weniger löslichen Uran(IV)-Verbindungen, sowie eine verstärkte Biofilmbildung wirken sich positiv auf die Sicherheit eines Endlagers für hochradioaktive Abfälle in Tongestein aus. Es konnte allerdings auch gezeigt werden, dass stattfindende Wechselwirkungsprozes-se von der Ausgangsspeziation des Metalls abhängen, wodurch die Retention der Radionuklide möglicherweise eingeschränkt wird. Dadurch spielen die erhaltenen Ergebnisse nicht nur eine wichtige Rolle für ein umfassendes Sicherheitskonzept eines nuklearen Endlagers in Tongestein, sondern liefern auch neue Impulse für verschiedene Bioremediationsstrategien radioaktiv kontaminierter Umgebungen. / The safe disposal of high-level radioactive waste is a major scientific and societal challenge. Clay rocks are potential host rocks for the final disposal of the nuclear waste in a deep geological repository. Bentonites should serve as backfill material for a repository not only in clay formations, but also in crystalline rocks. Various aspects have to be considered for a long-term safety assessment. In addition to geological, geochemical and geophysical aspects, naturally occurring microorganisms in the en-vironment of such a repository play a decisive role. In the event of a worst-case sce-nario, if water enters the repository, these microorganisms can interact with the re-leased radionuclides and, for example, change the chemical speciation or oxidation state. In this work, the interactions of the anaerobic sulfate-reducing bacterium Desul-fosporosinus hippei DSM 8344T, a member of the genus Desulfosporosinus, which can be found in clay rock and bentonite, with uranium(VI) and europium(III) were in-vestigated using various microscopic, spectroscopic and molecular biological meth-ods. The results provided a comprehensive insight into the interaction processes and revealed significant differences between the investigated elements. Special attention was paid to the reduction of uranium(VI) by D. hippei DSM 8344T. For this element, an immobilization in a coupled association-reduction mechanism was demonstrated. In contrast, only a small fraction of the dissolved europium(III) interacted with the cells of the anaerobic microorganism, and a partial bioprecipitation of europium phosphate was observed. The interaction of the microorganism with uranium(VI) was first investigated in a bicarbonate-buffered system, where no decrease in uranium concentrations was observed, and thus probably no reduction of uranium(VI) occurs. In addition, ex-periments in synthetic Opalinus Clay pore solution were carried out. The investiga-tions with two different initial uranium(VI) concentrations (100 µM and 500 µM) showed an almost complete removal of uranium from the supernatants in both cas-es. Thermodynamic calculations of the complexes formed were performed in both, bi-carbonate buffer and synthetic Opalinus Clay pore water solution, to obtain more detailed information on uranium(VI) speciation in the supernatants. In addition, the supernatants of the pore water solution were analyzed by luminescence spectrosco-py. Thermodynamic modeling showed the dominance of the 1:3 uranyl(VI)-carbonate complex at the pH of the bicarbonate buffered system (pH 6.8), whereas in the pore water (pH 5.5) a uranyl(VI) lactate complex was the predominant spe-cies. The presence of an additional carbonate complex plays only a minor role in this case. The calculations were confirmed by luminescence spectroscopy. Both the dom-inant lactate complex and a small fraction of a uranyl(VI) carbonate complex could be detected in the Opalinus Clay pore water. The species distribution showed that only the proportion of the lactate complex decreased with increasing incubation times, while the proportion of the carbonate complex remained constant. This con-firmed the results of the experiments in bicarbonate buffer and led to the conclu-sion that the carbonate complex could not be reduced by the cells and therefore the bioreduction was dependent on the initial speciation of uranium(VI). Fluorescence microscopic images showed an influence of uranium on cell viability and biofilm formation. Transmission electron microscopy showed the association of uranium primarily on the cell surface. In addition, the cells formed membrane vesi-cles as a possible defense mechanism to prevent cell incrustation. These observa-tions indicated an immobilization of uranium by its interaction with the cells. The reduction of uranium(VI) was confirmed by various spectroscopic methods. UV/Vis studies of the dissolved cell pellets showed an increasing amount of urani-um(IV) with increasing incubation time. However, a complete reduction of uranium could not be detected. HERFD-XANES measurements verified the reduction of ura-nium(VI) in the cell pellets. In addition, the presence of uranium(V) was observed during the reduction process, confirming a one-electron process as the reduction mechanism for this microorganism. Furthermore, this was the first detection of ura-nium(V) during a bioreduction experiment of uranium(VI) by a sulfate-reducing microorganism in general. However, additional EXAFS studies could not conclusively elucidate the structure of the formed uranium(IV) compound. Using proteomics as a system biology method, evidence was found for various pro-cesses occurring during uranium incubation, such as biofilm formation, cell wall re-modeling, and up-regulation of various proteins responsible for the reduction of uranium and other metals in other microorganisms. In addition, several enzymes involved in a stress response of the cells were detected. In experiments with europium(III), which is often used as a non-radioactive analog of the trivalent actinides, the cells showed little interaction with the lanthanide. Compared to the studies with uranium(VI), the toxic influence of the heavy metal was less pronounced. Transmission electron microscopic images showed a bioprecip-itation of europium(III) with phosphates on the cell surface, resulting in partial im-mobilization of the metal. The aqueous speciation of europium(III) showed a complete complexation with lac-tate in the supernatants. This could be a possible explanation for the low interaction with the cells due to a shielding of the lanthanide from cellular ligands. In the cell spectra, three different species could be distinguished, one loosely associated with the cells and two cellularly bound complexes, probably with carboxyl or phosphate groups. A spatially resolved speciation could be detected by coupling confocal mi-croscopy and laser spectroscopy. To summarize, this work provides new insights into the interaction of sulfate-reducing microorganisms with uranium(VI) and europium(III) and contributes to a better understanding of microbial reduction processes in the environment. The im-mobilization of uranium by a partial reduction to less soluble uranium(IV) com-pounds, as well as the enhanced biofilm formation, have a positive effect on the safety of a repository for highly radioactive waste in clay rock. However, it has also been shown that the interaction processes that take place depend on the initial spe-ciation of the metal, which may limit the retention of radionuclides. Thus, the ob-tained results not only play an important role for a comprehensive safety concept of a repository for nuclear waste in clay rock, but also provide new impulses for differ-ent bioremediation strategies of radioactively contaminated environments.