Universiẗat, Diss., 2003--Bonn. / Erscheinungsjahr an der Haupttitelstelle: 2003.

University, Diss., 2005--Frankfurt (Main). / Zsfassung in engl. und dt. Sprache.

Die Entwicklungen der letzten Jahre zeigen, dass sich im Zuge gesundheitsbewusster Ernährung zunehmend mehr Verbraucher für biologisch erzeugte und damit vermeintlich gesündere Lebensmittel entscheiden. Studien zur mikrobiologischen Beschaffenheit der umsatzstärksten Warengruppe der Milch und Milchprodukte, die diese Annahme bestätigen können, liegen allerdings nur vereinzelt vor. Ungeklärt ist die Frage, ob und gegebenenfalls in welchem Umfang unterschiedliche Haltungsbedingungen, Einsatz von Medikamenten oder Futtermitteln Differen¬zen sowohl in den sensorischen Eigenschaften als auch in der Belastung mit pathogenen bzw. fakultativ pathogenen Bakterien sowie Verderbniserregern hervorrufen können. Die Zielstellung dieser Arbeit richtete sich auf einen Vergleich zwischen Erzeugnissen aus konventioneller und ökologischer Herstellung. Der Schwerpunkt lag dabei auf den mikrobiologischen Parametern und umfasste dabei die Gesamtkeimzahl, coliforme Keime, Escherichia (E.) coli, enterohämorrhagische E. coli O157:H7, Salmonella spp., Staphylococcus (S.) aureus, Bacillus (B.) cereus, Listeria (L.) monocytogenes, Campylobacter (C.) jejuni und in Rohmilch zusätzlich Streptococcus (Sc.) agalactiae. Darüber hinaus wurden die B. cereus-Stämme, die aus den pasteurisierten Milchprodukten isoliert worden waren, mittels Polymerase-Kettenreaktion (PCR) auf ihre Zugehörigkeit zur Subspezies B. weihenstephanensis überprüft. Insgesamt wurden 496 Produkte (Vorzugsmilch und Milch-ab-Hof sowie verschiedene pasteurisierte Milchprodukte, Butter, Schlagsahne, fermentierte Milcherzeugnisse, Sauermilch-, Schnitt , Weich-, Pasta-filata-Käse und Speisequark) analysiert. Die Untersuchungen wurden ausschließlich mit amtlich anerkannten bzw. akkreditierten Prüfmethoden durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Produkte aus der ökologischen Erzeugung eine gute sensorische Qualität aufwiesen und nicht signifikant höher mit pathogenen Keimen belastet waren. Für die mikrobiologische Beschaffenheit der Rohmilch, die in Deutschland vermarktet wird, wird jedoch deutlich, dass die Proben aus der konventionellen Erzeugung mit geringeren Keimzahlen belastet sind bzw. weitaus seltener die gesetzlichen Höchst- bzw. Richtwerte überschreiten. Innerhalb der Milchprodukte erscheinen Bio-Erzeugnisse tendenziell als hygienisch bedenklicher, was vermutlich auf produktionstechnische Bedingungen zurückzuführen ist. Der Einfluss der Urproduzenten ist dabei allerdings gering.

Die Unfolded Protein Response (UPR) ist ein in Eukaryoten konservierter Signalweg, der durch Akkumulation von un-/fehlgefalteten Proteinen im endoplasmatischen Retikulum (ER) aktiviert wird um die Proteinhomöostase zu gewährleisten. In <i>Saccharomyces cerevisiae</i> wird die UPR durch den ER-Stresssensor Ire1p und den bZIP Transkriptionsfaktor Hac1p, oder XBP1 in höheren Eukaryoten, reguliert. In dieser Arbeit konnten die Homologe der zentralen UPR-Regulatoren im biotrophen Pilz <i>Ustilago maydis</i> charakterisiert und die UPR als essenzieller Koordinator der pathogenen Entwicklung identifiziert werden. Die Komplementation der <i>∆HAC1</i> Mutante durch <i>cib1</i> (Homolog von <i>HAC1</i>) und umfassende Expressionsanalysen zeigten, dass die Regulationsmechanismen der UPR in <i>U. maydis</i> weitestgehend konserviert sind, das Spektrum der regulierten Zielgene jedoch sekretierte Virulenzfaktoren beinhaltet die für die pathogene Entwicklung notwendig sind. So konnten durch <i>in silico</i> Vorhersage möglicher Cib1 Bindestellen (UPRE) mit pit1/pit2 und tin1-1 drei bereits charakterisierte Effektorgene als direkt regulierte UPR-Zielgene identifiziert werden. Die gezielte Deletion des vorhergesagten UPREs führt zu einer Aufhebung der ER-Stress induzierten und Cib1 abhängigen Expression von pit2 und verringert die Virulenz signifikant. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass eine funktionelle UPR sowohl notwendig für eine verstärkte Expression wie auch für die korrekte Prozessierung des Pit2-Effektors innerhalb des ERs ist. Im Gegensatz zur Bäckerhefe <i>S. cerevisiae</i> und den filamentösen Ascomyceten <i>Aspergillus niger</i> und <i>Trichoderma reseei</i> kodiert die ungespleißte XBP1 mRNA in höheren Eukaryoten für einen negativen Regulator der UPR. Mit den vorliegenden Untersuchungen in <i>U. maydis</i> konnte erstmals für niedere Eukaryoten gezeigt werden, dass die ungespleißte cib1 mRNA für einen negativen Regulator kodiert, der darüber hinaus eine bislang unbeschriebene und vermutlich konservierte Funktion in der Antwort auf ER-Stress besitzt. Die genaue Kontrolle der UPR-Aktivität ist Voraussetzung für die korrekte Ausführung der verschiedenen Schritte innerhalb der pathogenen Entwicklung von <i>U. maydis</i>. Während eine vorzeitige UPR-Aktivierung zur Inhibition des zur Pflanzeninfektion notwendigen filamentösen Wachstums führt, ist die gezielte Aktivierung der UPR nach erfolgreicher Penetration der Pflanzenoberfläche und ihre andauernde Aktivität während des Wachstums <i>in planta</i> notwendig für die pathogene Entwicklung. Die direkte Interaktion zwischen Cib1 und dem Entwicklungsregulator Clp1 während dieser Entwicklungsphase führt zur Stabilisierung von Clp1 und der Modulation der Cib1 abhängigen Genexpression. Auf diese Weise wird die Proliferation <i>in planta</i> ermöglicht und eine erhöhte ER-Stressresistenz vermittelt. Zusammenfassend zeigen die gewonnenen Ergebnisse, dass die UPR in <i>U. maydis</i> als Kontrollpunkt dient, um die zelluläre Physiologie, den Entwicklungsverlauf und die Sekretion von Effektoren aufeinander abzustimmen.

Le viroïde de la mosaïque latente du pêcher (PLMVd) est un pathogène mondialement répandu et responsable de pertes (directes et indirectes) relativement importantes au niveau de la culture des pêchers. Cependant, peu de données sont actuellement disponibles en ce qui concerne dune part le(s) déterminant(s) de pathogénicité de ce viroïde et dautre part les éventuels mécanismes de résistance des plantes vis-à-vis des viroïdes. Lapproche originale de ce travail a été de jeter les bases de cette double caractérisation. Dans un premier temps, le rôle du pseudo-nud P8, commun à tous les variants du PLMVd actuellement séquencés, a été étudié par mutagenèse dirigée. Dans un second temps, la réponse moléculaire de plants de pêchers infectés par des variants de pathogénicités différentes a été caractérisée par le biais de la cDNA-AFLP. Lobjectif principal de cette thèse était didentifier une voie métabolique éventuellement impliquée dans la résistance des plants de pêcher contre ce viroïde. Au terme de ce travail, il est apparu que le pseudo-nud P8 était impliqué soit dans la stabilité du viroïde au sein des cellules infectées soit dans la réplication du viroïde. En effet, le variant inoculé présentant un pseudo-nud déstabilisé a montré une réplication réduite au cours des douze mois de létude. De plus, bien que le viroïde muté soit présent dans les plantes inoculées, aucun symptôme na été observé. Il est cependant trop tôt pour déterminer si cette latence apparente est due à une quantité trop faible du viroïde ou bien à une implication du pseudo-nud dans la pathogénicité du viroïde. La caractérisation de lexpression des gènes de plants de pêchers infectés par des variants de pathogénicité différente a permis de montrer que le PLMVd réprimait des gènes impliqués dans la photosynthèse et en particulier dans la protection des deux photosystèmes. Cette expression particulière des gènes des plantes infectées peut être mise en relation avec les symptômes de chlorose et de mosaïque sexprimant au cours dune infection par le PLMVd. Cependant, nous ne pouvons encore affirmer avec certitude si elle est une cause ou une conséquence de ces symptômes. De même, la cDNA-AFLP a permis de mettre en évidence la répression de protéines de choc thermique (HSPs) dans les feuilles symptomatiques. Ces protéines jouent généralement un rôle dans le repliement des protéines ainsi que dans leur assemblage, leur déplacement, leur stabilisation et leur dégradation. La régulation de leur expression peut donc avoir une grande influence dans les plantes infectées et, peut-être, jouer un rôle dans lexpression des symptômes. De même, le gène codant pour une novel cap-binding protein (nCBP) est apparu sous-exprimé dans les feuilles symptomatiques. Le rôle de ces protéines est encore mal connu mais elles pourraient intervenir dans la régulation de la traduction des ARNm. Leur répression peut donc également avoir un impact important et déstabiliser diverses voies métaboliques. Enfin deux gènes codant clairement pour des protéines de défense des plantes ont été identifiés. Il sagit dun gène codant pour un intermédiaire de la thiamine (impliquée dans le déclenchement de la SAR, surexprimé dans les feuilles asymptomatiques) et dun autre gène codant pour une protéine inhibitrice des polygalacturonases (sur-exprimé dans les feuilles symptomatiques). Le rôle exact de ces protéines dans la protection des plantes vis-à-vis du viroïde nest cependant pas encore clair. Ce travail constitue une première étude des relations hôte-pathogène établies durant une infection de plants de pêcher par le PLMVd. Cest également le premier, à notre connaissance à avoir analysé lexpression des gènes de plantes infectées en fonction des symptômes observés./ The Peach latent mosaic viroid (PLMVd) infects peach trees in all production areas. This pathogen is responsible of direct and indirect crop losses. However only a few data are available as regards on one hand the determinant of pathogenicity of this viroid and on the other hand the resistance mechanisms of plants against this pathogen. The original approach of this work was to give the foundation of this double characterization. Firstly, the role of the P8 pseudoknot, present in every sequenced PLMVd, was studied by directed mutagenesis. Secondly, the molecular response of different peach trees infected by different variants was evaluated by the use of the cDNA-AFLP. The main objective of this thesis was to identify a metabolic pathway implicated in the plant defence against the PLMVd. In the term of this work, it seemed that the P8 pseudoknot was implicated either in the stability or in the replication of the viroid into the infected cells. Indeed, the inoculated variant (with a destabilized pseudoknot) has shown a reduced replication during the cultural season. In spite of the presence of the mutated variant in the plants, no symptom was observed on the peach tree leaves. However, we cannot conclude if this absence of symptom is due to the low viroid quantity either to an implication of the pseudo-knot in the pathogenicity of the PLMVd. The characterization of the gene expression in the infected peach trees has allowed to highlight that the PLMVd represses genes implicated in the photosynthesis and more specifically genes involved in the protection of the two photosystems. This particular gene expression in the infected leaves was linked to the chlorosis and mosaic induced by the PLMVd. However, we cannot conclude with certitude if these symptoms are a cause or a consequence of this particular genes expression. The cDNA-AFLP has also allowed to identify the repression of genes coding for heat shock proteins (HSPs) in symptomatic leaves. These proteins generally have a role in the protein folding, assembly, translocation, stabilization and degradation. The regulation of their expression may have a great influence in the infected plants and, maybe, play a role in the symptoms expression. The gene coding for the novel cap-binding protein (nCBP) was also identified has repressed in the symptomatic leaves. The biological role of these proteins is unclear but it seems that these proteins act in the regulation of the mRNA translation. The repression of nCBP may thus have an important impact and to destabilize various biological pathways. Finally, two genes implicated in the plant defence were identified. One coding for a polygalacturonase inhibitor (over-expressed in symptomatic leaves) and the other one coding for a thiamine intermediate (involved in the SAR and over-expressed in the non-symptomatic leaves). The role of these proteins in the plant defence against the PLMVd is however unclear. To our knowledge, this is the first work where the host-pathogen relationship established during a PLMVd infection are studied. This is also the first time were the gene expression is linked to the viroid-induced symptoms.

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Kleinsäuger sind als Wirte ein wichtiger Teil des Lebenszyklus von Zecken, besonders für subadulte Stadien. Sowohl Kleinsäuger als auch Zecken sind von gesundheitlicher Relevanz, da sie Reservoire und Vektoren für mehrere durch Zeckenübertragene-Pathogene sind. Ziele der Studie waren: (i) die Abundanz von Nagern, ihren Zecken und Zecken aus der Umgebung festzustellen; (ii) die Prävalenz von Anaplasma phagocytophilum, Neoehrlichia mikurensis, Rickettsia spp., Bartonella spp., Borrelia burgdorferi (s.l)., Babesia spp. und Hepatozoon spp. in den Nagern und Zecken zu bestimmen; (iii) Die Ergebnisse mit denen, der vergangener Studien, in einem zeitlichen Zusammenhang zu vergleichen, um möglicherweise einen Trend in der Ausbreitung und Verteilung der zoonotischen Krankheitserreger aufzuzeigen.

Dermatophyten sind keratinophile Pilze, d.h. sie besiedeln und infizieren die Haut und ihre Anhangsgebilde (Haare, Nägel) bei Mensch und Tier. Die derzeit häufigsten durch Dermatophyten hervorgerufenen Infektionen sind die Onychomykose, Tinea pedis, Tinea capitis und Tinea corporis. Da Antimykotika nicht bei alle Erregern von Dermatophytosen gleich wirksam sind, sollte im Vordergrund einer Behandlung zunächst die korrekte Erregerdifferenzierung stehen. Konventionell erfolgt diese Differenzierung über morphologische Merkmale wie Form und Farbe der auf dem Nährmedium gewachsenen Pilzkolonie, charakteristische mikromorphologische Elemente (Konidien) und biochemische Eigenschaften. Diese Merkmale werden jedoch oftmals nicht exprimiert. Damit ist in diesen Fällen keine Speziesdiagnose möglich. Eine zuverlässige Diagnostik sollte zudem das natürliche Klassifizierungssystem direkt reflektieren. Die Studien zur molekularen Biodiversität innerhalb der Dermatophyten sollten deshalb zur Klärung evolutionärer, taxonomischer und populationsgenetischer Zusammenhänge bei den verschiedenen Spezies der Gattungen Arthroderma, Trichophyton, Microsporum und Epidermophyten beitragen und helfen, geeignete DNA-Marker für die Anwendung in der medizinischen Diagnostik zu finden und einzusetzen. Dazu wurden verschiedene Methoden und Zielsequenzen genutzt, wie die Sequezierung der internal transcribed spacer (ITS) Region der ribosomalen DNA, das PCR-Fingerprinting, single strand conformation polymorphism (SSCP) und amplified fragment length polymorphism (AFLP)-Analyse. Es wurden weit über 200 Stämme, die bisher ca. 100 verschiedenen Taxa zuzuordnen waren, analysiert. Die molekularen Studien zeigen, dass die phylogenetisch ältesten Dermatophytenspezies geophil sind und sich die wärmeliebenden, zoophilen Arten erst später durch Koevolution mit warmblütigen Tieren entwickelt haben. Die anthropophilen scheinen dagegen erst mit Entstehung des Menschen evolviert und demzufolge am jüngsten zu sein. Damit kann man ihre geringe Biodiversität und ihr verändertes pathogenetisches Verhalten erklären. Es konnte gezeigt werden, dass die molekularen Phylogenie der Spezies besser mit ihrer Ökologie und dem Krankheitsbild als mit morphologischen Eigenschaften übereinstimmt und dass etliche Dermatophytenspezies überklassifiziert sind. Aus diesem Grunde wurde eine neue Systematik vorgeschlagen. Für den Nachweis des häufigsten Erreger, Trichophyton rubrum wurde eine Gensonde entwickelt, die in der medizinischen Diagnostik einsetzbar ist. / Dermatophytes are keratinophilic fungi which colonise and infect skin, hair and nails of man and animals. The most common infections caused by dermatophytes are onychomycosis, tinea pedis, tinea capitis and tinea corporis. Antimycotics may have different spectra of activity even in related dermatophyte species. Therefore a correct species identification is necessary before onset of antifungal therapy. Conventionally, the identification of dermatophytes is performed by the use of morphological features, such as shape and colour of the colony, micromorphological characteristics (conidia) and biochemical properties. However, these characters may not be expressed and then identification down to the species level is frequently impossible. Reliable diagnostics directly reflects the natural system. Studies of biodiversity in dermatophytes should therefore focus on elucidation of the connection of evolution, taxonomy and population genetics of the species of the genera Arthroderma, Trichophyton, Microsporum and Epidermophyten and thus contribute to development of stable DNA markers to be applied in routine diagnostics. Several methods and targets were applied such as sequencing of the internal transcribed spacer region (ITS) of the ribosomal DNA, PCR fingerprinting, single strand conformation polymor phism (SSCP) and amplified fragment length polymorphism (AFLP) analysis. More than 200 strains belonging to about 100 dermatophyte taxa were analysed. Phylogenetically, the molecular data show the oldest dermatophyte species to be geophilic and subsequently co-evolved as zoophilic dermatophytes with warm blooded animals. In contrast, the anthropophilic dermatophytes are much younger as they evolved in association with humans. This hypothesis is supported by their low biodiversity and changing pathogenicity. The molecular data show correspondence between phylogeny of species and their ecology and clinical picture, rather than with morphological features. Many dermatophyte species were shown to be overclassified. A new systematic system was proposed. For the identification of Trichophyton rubrum, the most common dermatophyte species, an oligonucleotide probe was developed which is applicable in medical routine diagnostics.

Die ökologische Rolle der meisten Wildtier-Pathogene in Bezug zur langfristigen Populationsdynamik ihrer Wirte ist nur ansatzweise erforscht und wird deshalb nur unzureichend verstanden. Stattdessen ist die Erforschung von Infektionen mit Pathogenen oft beschränkt auf einzelne Fallstudien oder auf Perioden mit deutlich erhöhten Mortalitätsraten innerhalb der Wirtspopulation. Pathogene mit geringer Virulenz können jedoch durch synergistisches Auftreten verheerende Auswirkungen auf die Fitness ihrer Wirte haben oder sich auf wichtige individuelle lebensgeschichtliche Merkmale, wie zum Beispiel Lebensdauer oder Reproduktionserfolg, auswirken. Des Weiteren sind die Auswirkungen von Krankheitserregern auf die Populationsdynamik der Wildtiere schwer abzuschätzen, zum Beispiel wenn sie die Überlebenschancen von selten zu beobachtenden Jungtieren beeinträchtigen. Bis heute sind Untersuchungen von Infektionen mit Pathogenen und deren Auswirkungen auf Lebensgeschichten meist auf Laborstudien beschränkt, in denen Tiere unter streng definierten Bedingungen gezüchtet und gehalten werden, bzw. auf Studien an kleinen, kurzlebigen Arten wie Nagern, Vögeln und Insekten oder auf Studien an der Humanpopulation. Ziel dieser Arbeit war, die Auswirkungen von Einzel- oder Koinfektionen auf individuelle lebensgeschichtliche Schlüsselparameter sowie die Einflüsse bestimmter lebensgeschichtlicher Merkmale auf den Infektionsstatus anhand einer frei lebenden sozialen Karnivorenart, der Tüpfelhyäne Crocuta crocuta, zu untersuchen. Diese Arbeit war in eine Langzeitstudie integriert und wurde an mehreren Gruppen von Tüpfelhyänen zweier Subpopulationen durchgeführt, die im Serengeti Nationalpark sowie in dem angrenzenden Ngorongoro Krater in Tansania in Ostafrika lebten. Daten über wichtige lebensgeschichtliche Merkmale von mehreren hundert individuell bekannten Tieren in Kombination mit Daten über die wechselhafte Beuteverfügbarkeit in den Territorien der Gruppen standen hierfür zur Verfügung. Ich etablierte molekularbiologische Methoden (Polymerase Kettenreaktionen (PCRs) und Reverse Transkriptions PCRs), um eine Vielzahl an Kot-, Blut- und Gewebeproben individueller Tüpfelhyänen und sympatrisch lebender Karnivoren auf das Vorkommen von Coronaviren, Caliciviren, Hundestaupe-Viren, Parvoviren sowie eines von Zecken übertragenen Blutparasiten, Hepatozoon sp., zu untersuchen. 1 / The ecological role of most wildlife pathogens is poorly understood because pathogens are rarely studied in relation to the long-term population dynamics of wildlife hosts. Instead, pathogen infections are reported on a case basis or studies are focused on periods when pathogens cause noticeable mortality in their hosts. However, pathogens that appear to be of low virulence may also have an important effect if they operate in a synergistic fashion or affect life history parameters such as longevity or reproductive success. Furthermore, the effect of pathogens on population dynamics may be difficult to detect in wildlife, for example if they reduce the survival of young age classes that are rarely observed. Until now, research on the life history consequences of pathogen infection has mainly been confined to laboratory studies where animals are raised and kept under strictly defined conditions, or to small, short lived species such as rodents, birds or insects, as well as to human populations. The aim of this thesis was to address these problems by assessing the impact of single infections and co-infections by pathogens on key life history parameters and the influence of life history traits on infection status in a free-ranging social carnivore species, the spotted hyena Crocuta crocuta. The study was embedded in a long-term study on several clans of spotted hyenas from two subpopulations inhabiting the Serengeti National Park and the adjacent Ngorongoro Crater in Tanzania, East Africa. Data on key life history parameters were available for several hundred individually known animals as was information on changing levels of prey availability. I established molecular biological methods (polymerase chain reactions (PCRs) and reverse transcription PCRs) to screen an extensive set of faecal, blood and tissue samples from individually known spotted hyenas and sympatric carnivores for the presence of coronavirus, calicivirus, canine distemper virus, canine parvovirus and the tick-borne blood parasite Hepatozoon sp. to determine the prevalence of the pathogens. 1

Einige Krankheitserreger, die für hohe wirtschaftliche Verluste in der Schweineindustrie sorgen, können über mehrere Kilometer über die Luft übertragen werden. Staub und daran gebundene Mikroorganismen können sowohl bei Tieren, als auch bei Menschen, die in der Landwirtschaft arbeiten, zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen. Um den aerogenen Erregereintrag und die Belastung der Gesundheit durch Stallstaub zu reduzieren, können Filtertechniken, wie Umluftfiltration, zum Einsatz kommen. In mehreren Studien konnte beim Einsatz von Umluftfiltration im Schweinestall ein positiver Einfluss auf die Lungengesundheit der Tiere verzeichnet werden. Auf diesen Erkenntnissen aufbauend, war es Gegenstand dieser Arbeit die positiven Effekte der Umluftfiltration mit der keimtötenden Wirkung von UVC-Strahlen zu kombinieren und somit den Keimgehalt der Stallluft zu reduzieren. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Effizienz von UVC-kombinierter Umluftfiltration hinsichtlich der Reduktionsrate luftgetragener Mikroorganismen im Labormaßstab zu untersuchen. Im zweiten Teil der Studie wurde ein UVC-Umluftfiltermodul in einen kleinen Stall integriert, um dessen Einfluss auf die Qualität der Stallluft bzw. auf die Staub- und Bakterienmenge im Vergleich zu einem Referenzstall zu überprüfen. Für Testdurchläufe im Labormaßstab wurden Aerosole mit Staphylococcus aureus, Ac-tinobacillus pleuropneumoniae, dem Virus des seuchenhaften Spätaborts (PRRSV) und dem Porcinen Parvovirus (PPV) erzeugt. In einem Luftfilterprüfstand wurden mit jedem Erreger je fünf unabhängige Testläufe mit und ohne UVC-Bestrahlung durchgeführt. Bei einigen Test-durchläufen wurde die relative Luftfeuchtigkeit (rLF) verändert, um den Einfluss einer erhöh-ten rLF auf die UVC-Wirksamkeit zu bewerten. Die Reduktionsrate entsprach der Differenz der infektiösen Partikel gemessen vor dem Luftfilter und hinter dem Luftfilter. Um das Überleben von Krankheitserregern im Filtermaterial zu untersuchen, wurden die Filter in ge-trennten Plastiktüten aufbewahrt. Nach bestimmten Zeitintervallen wurden Filterproben ent-nommen, gepoolt und inkubiert. Es folgte eine Virustitration bzw. eine Zählung der Bakterien. Die Feldstudie fand in einem kleinen Instituts-eigenen Stall statt, der aus zwei getrennten Stallabteilen bestand. Es wurden wöchentlich Luftmessungen über einen Zeitraum von 13 Wochen bzw. 16 Wochen in jedem Stallabteil durchgeführt. Die Staub- und Bakterienmenge der Stallluft wurde an drei verschiedenen Probennahmestellen gemessen. Zusätzlich wurden Luft-Proben direkt vor und hinter dem UVC-Modul entnommen. Weiterhin wurde die Ammoniak- und CO2-Konzentration, sowie Temperatur und rLF aufgezeichnet. Die Reduktionsraten der Staub- und Bakterienmenge der Stallluft wurde durch Berechnung der Werteverhältnisse (Ratios) der Messwerte aus Stall 1 (UVC-Modul) verglichen zu Stall 2 (Referenzstall) bestimmt. Ratios kleiner als eins entsprachen einer relativen Verringerung der Bakterienzahl bzw. Staubmenge. Durch logarithmische Transformierung der Ratios wurden annähernd normalverteilte Werte gewährleistet. Unter Verwendung eines t-Tests mit einer Probe auf einem Signifikanzniveau von 5 % wurden Nullhypothesen von unveränderten mittleren Bakterien- bzw. Staubwerten geprüft. Zusätzlich wurden 95 %ige Konfidenzintervalle für die geschätzten Stichprobenmittelwerte berechnet. Bei Tests im Labormaßstab führte das UVC-kombinierte Filtersystem zu einer Reduzierung der viralen und bakteriellen Partikel um mehr als 99 %. Die rLF hatte keinen Einfluss auf die UVC-Effizienz. Die Lebensfähigkeit der Pathogene im Filtermaterial variierte in Abhängigkeit vom verwendeten Pathogen und der rLF, wobei sich S. aureus und PPV am resistentesten darstellten. In der Feldstudie erreichten wir in der Stallluft von Stall 1 (mit dem UVC-Modul) eine signifikant niedrigere Bakterienmenge im Vergleich zum Referenzstall (Stall 2). Die Bakterienkonzentration der Stallluft konnte durchschnittlich auf 37 % reduziert werden, während die Staubmenge in viel geringerem Maße (auf 78 %) verringert werden konnte. Messungen unmittelbar vor und hinter dem UVC-Modul ergaben in der Stallluft eine Reduktion von 99,4 % für Bakterien und von 95,0 % für Staub. Wir konnten die Wirksamkeit von UVC-Strahlung zur Luftdesinfektion im Labormaßstab mit einer Reduktionseffizienz von >99 % für ausgewählte Viren und Bakterien erfolgreich demonstrieren. Darüber hinaus erwies sich die Kombination von UVC-Strahlung und Umluftfiltration als erfolgreich bei der Reduzierung der Bakterien- und Staubmenge der Stallluft in einem kleinen Schweinbestand. Der Einsatz dieser Technologie könnte die allgemeine Stallluftqualität in Nutztierställen verbessern.:1 Einleitung 2 Literaturübersicht 2.1 Ausgewählte Pathogene in der Schweinehaltung 2.1.1 Viren 2.1.1.1 Porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) 2.1.1.2 Ungulate protoparvovirus 1 (Porcines Parvovirus, PPV) 2.1.2 Bakterien 2.1.2.1 Actinobacillus pleuropneumoniae (APP) 2.1.2.2 Methicillin-resistente Staphylococcus aureus (MRSA) 2.2 UVC-Strahlung 2.2.1 Allgemeines 2.2.2 Luftdesinfektion mit UVC-Strahlung 2.3 Luftfiltration 2.3.1 Grundlagen der Filtration 2.3.2 Filterklassen 2.3.3 Luftfiltration in der Tierhaltung 2.4 Stallklima 2.4.1 Zusammensetzung der Stallluft 2.4.1.1 Organische Komponenten 2.4.1.1.1 Staub 2.4.1.1.2 Mikrobielle Zusammensetzung der Stallluft 2.4.1.2 Chemische und physikalische Komponenten 2.4.1.2.1 Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit (rLF), Luftgeschwindigkeit 2.4.1.2.2 Ammoniak (NH3) 2.4.1.2.3 Kohlendioxid (CO2) 3 Veröffentlichung 3.1 Eigenanteil 3.2 Fremdanteil 4 Diskussion 5 Zusammenfassung 6 Summary Literaturverzeichnis Danksagung / Some pathogens, which cause high economic losses in the swine industry, can be transmitted over several kilometres via the airborne route. Dust and microorganisms bound to dust can lead to serious health problems for animals, as well as for human beings working in the agricultural environment. In order to reduce airborne pathogen burden and to lower the negative health impact of stable dust, air filtration technologies such as recirculating air filtration can be used. In several studies, a positive impact on swine lung health was seen, when recirculating air filtration was implemented in the pig barn. Filtration of supply air can minimize the risk of introducing airborne pathogens to indoor air. Based on this knowledge, the aim of this study was to combine the positive effects of recirculating air filtration with the germicidal effect of UVC-irradiation, and thus to reduce germ content of stable air. The aim of the current study was, to assess the efficiency of UVC irradiation combined to air filtration in reducing airborne microorganisms at laboratory scale. In a second part, a UVC-combined recirculating air filtration module (UVC module) was implemented in a small animal facility in order to assess its improvement of air quality with regard to airborne bacteria and dust. Tests at laboratory scale were performed using aerosols of Staphylococcus aureus, Actinobacillus pleuropneumoniae, porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) and porcine parvovirus (PPV). Five independent test runs were performed in a test chamber with each pathogen, with and without UVC irradiation, respectively. Relative humidity (RH) was manipulated in some test runs to evaluate the influence of increased RH to UVC-efficacy. Reduction efficiencies were calculated by numbers of pathogens entering and leaving the test chamber. To investigate the survival of pathogens in the filter material, the filters were stored in separated plastic bags. Filter samples were taken after certain time intervals, pooled and incubated, followed by virus titration or counting of bacteria. Our field study occurred in a small pig facility consisting of two separated barns. Weekly air measurements were conducted over a period of 13 weeks (10 piglets) and 16 weeks (11 piglets) in each barn, respectively. Airborne dust and bacteria amount was sampled and calculated at three different sampling points. Furthermore, samples were taken right in front and behind the UVC-module. In addition, ammonia, CO2, temperature and RH were recorded. Relative reduction of airborne dust and bacteria amount was determined by calculating ratios of values in barn 1 (UVC-module) compared to barn 2 (reference). Ratios smaller than one correspond to a relative reduction of bacterial counts/dust amount. Ratios were log-transformed to guarantee approximately normally distributed values. Null hypotheses of unchanged mean bacterial or dust counts (i.e., mean ratios equal one) were tested using one sample t-tests on a significance level of 5 %. In addition, 95 % confidence intervals (CI) were calculated for the estimated sample means. UVC-combined air filtration in tests at laboratory scale resulted in a more than 99 % reduction of viral and bacterial particles. RH had no influence on UVC efficiency. Viability in the filter matter varied depending on the pathogen used and RH with S. aureus and PPV being most resistant. In the field study, airborne bacterial numbers were significantly lower in the barn equipped with the UVC module compared to the reference barn. On average, a reduction to 37 % of reference values could be achieved for bacteria, whereas the amount of total dust was reduced to a much lesser extent (i.e. to 78 % of reference values). Measures taken in front of and behind the UVC module revealed a reduction of 99.4 % for airborne bacteria and 95.0 % for total dust. We successfully demonstrated the effectiveness of air disinfection using UVC irradiation at laboratory scale with reduction efficiencies of >99 % for certain viruses and bacteria. Moreo-ver, combining UVC irradiation to recirculating air filtration proved to be successful in reduc-ing airborne bacteria and dust in a small animal facility. The implementation of such devices might improve the overall environmental quality in animal facilities.:1 Einleitung 2 Literaturübersicht 2.1 Ausgewählte Pathogene in der Schweinehaltung 2.1.1 Viren 2.1.1.1 Porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) 2.1.1.2 Ungulate protoparvovirus 1 (Porcines Parvovirus, PPV) 2.1.2 Bakterien 2.1.2.1 Actinobacillus pleuropneumoniae (APP) 2.1.2.2 Methicillin-resistente Staphylococcus aureus (MRSA) 2.2 UVC-Strahlung 2.2.1 Allgemeines 2.2.2 Luftdesinfektion mit UVC-Strahlung 2.3 Luftfiltration 2.3.1 Grundlagen der Filtration 2.3.2 Filterklassen 2.3.3 Luftfiltration in der Tierhaltung 2.4 Stallklima 2.4.1 Zusammensetzung der Stallluft 2.4.1.1 Organische Komponenten 2.4.1.1.1 Staub 2.4.1.1.2 Mikrobielle Zusammensetzung der Stallluft 2.4.1.2 Chemische und physikalische Komponenten 2.4.1.2.1 Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit (rLF), Luftgeschwindigkeit 2.4.1.2.2 Ammoniak (NH3) 2.4.1.2.3 Kohlendioxid (CO2) 3 Veröffentlichung 3.1 Eigenanteil 3.2 Fremdanteil 4 Diskussion 5 Zusammenfassung 6 Summary Literaturverzeichnis Danksagung