Investigating the Activity of Capsular Polysaccharide Extracted from Klebsiella pneumoniae against HospitalIsolated Biofilm-Forming Pathogens/
Yasmine Mohamed Saied,
Investigating the Activity of Capsular Polysaccharide Extracted from Klebsiella pneumoniae against HospitalIsolated Biofilm-Forming Pathogens/ بحث حول نشاط عديد السكاريد الكبسولي المستخلص من كليبسيلا الرئوية ضد ميكروبات ممرضة مصنعة للبيوفيلم معزولة من المستشفيات/ Yasmine Mohamed Saied ; Supervisors: Assoc. Prof. Reham Samir, Assoc. Prof. Neveen M. Saleh. - 78 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (M.Sc.) -Cairo University, 2023.
Bibliography: pages 63-78.
1- A total of 100 bacterial isolates were collected from patients at Kasr El-Ainy
Hospital, and 98 were further confirmed as Klebsiella pneumoniae by
molecular identification using conventional PCR.
2- Sensitivity of K pneumoniae clinical strain was detected with 11 antibiotics
discs, where 95.9% of K pneumoniae strains were multi-drug resistant.
3- Further, 12 strong-biofilm-forming bacterial pathogens were tested for
sensitivity, where high resistance was shown in Ampicillin, Amoxicillin /
Clavulanic acid, Cefoxitine, and Cefepime against all pathogens.
4- Biofilm development test using microtiter plate method was performed on all
K. pneumoniae isolates, and 48.9% (48/98) had biofilm-forming ability.
5- Nine Klebsiella pneumoniae strains displayed positive hypermucoviscosity
6- Klebsiella pneumoniae strains with positive hypermucoviscosity were tested
for their cell-free supernatant extracts against 12 strong-biofilm-forming
bacterial pathogens. The results showed that SP-K27 exhibited the highest
biofilm inhibition activity ranging from 93.05% to 79.15%.
7- K. pneumoniae isolate K27, for its supernatant extract that displayed the
highest biofilm inhibitory activity, was selected for later capsular
polysaccharide (CPS) extraction, purification, and characterization.
8- Purified CPS extract was analyzed, and FT-IR analysis from K. pneumoniae
KY27 revealed the presence of O-H (hydroxyl group), C=O, and C-O for
carboxylic acids, and C-H bending typical of carbohydrates.
9- CPS extract revealed the highest anti-biofilm % at conc. 200-25μg/ml, 200-
100μg/ml, and 200μg/ml for biofilm inhibition, biofilm eradication, and
surface-coating assay, respectively.
10- Whole genome sequencing was conducted for the K. pneumoniae strain that
showed the highest CPS anti-biofilm effect. K-locus and O-locus were
determined as K64, and O-locus O1/O2 respectively.
11- For O-locus O1/O2, identified genes are wzm, wzt, wbbM, glf, wbbN, wbbO,&
kfoC. For K-locus K64, identified genes are galF, cpsACP, wzi, wza, wzb, wzc,
wzx, wcoV, wzy, wcoU, wcoT, wcsF, wcuK, wbaZ, wcaJ, gnd, manC, manB,
rmlB, rmlA, rmlD, rmlC & ugd.
- تم جمع ما مجموعه 100 عزلة بكتيرية من مرضى في مستشفى القصر العيني ، وتم تأكيد 98 عزلة بكتيرية على أنها 1-Klebsiella pneumoniae عن طريق التعريف الجزيئي باستخدام PCR التقليدي.
2- تم الكشف عن حساسية السلالة الإكلينيكية من نوع K pneumoniae باستخدام 11 مضاد حيوي ، حيث كانت 95.9٪ مقاومة لأدوية متعددة ومقاومة عالية للأمبيسيلين 100٪ ، سيفوتاكسيم 94.8٪ ، سيفيبيم 94.8٪ ، تريميثوبريم / سلفاميثوكسازول 93.8٪. ، أموكسيسيلين / حمض كلافولانيك 91.8٪ .
3- تم اختبار بكتيريا المكونة للأغشية الحيوية القوية للكشف عن الحساسية ، حيث ظهرت مقاومة عالية في الأمبيسلين ، الأموكسيسيلين / حمض الكلافولانيك ، السيفوكسيتين ، والسيفيبيم ضد جميع مسببات الأمراض.
4- تم إجراء اختبار تطوير البيوفيلم باستخدام طريقة لوحة ميكروتيتر على جميع سلالات Klebsiellapneumoniae ، وأظهرت النتائج أن 48.9٪ (48/98) من السلالات لديها قدرة على تكوين غشاء حيوي ، حيث تم تحديد 9.1٪ (9/98) على أنها مطورو الأغشية الحيوية الأقوياء ، 11.2٪ (11/98) كمطورين معتدلين ، 28.5٪ (28/98) كمطورين ضعيفين ، و 51٪ (50/98) تم اعتبارهم غير مطورين.
5- أظهرت تسع سلالات K. pneumoniae نمطًا ظاهريًا إيجابيًا لفرط الجلوكوز باستخدام اختبار السلسلة.
6- تم اختبار سلالات K. pneumoniae ذات اللزوجة المفرطة الإيجابية لمستخلصاتها الطافية الخالية من الخلايا ضد 12 من مسببات الأمراض البكتيرية المكونة للغشاء الحيوي القوي. أظهرت النتائج أن SP-K27 أظهر أعلى نشاط تثبيط للبيوفيلم تراوح من 93.05٪ إلى 79.15٪ .
7- تم اختيار عزلة K. pneumoniae K27 لمستخلصها الذي أظهر أعلى نشاط مثبط للبيوفيلم ، من أجل استخلاص وتنقية وتوصيف عديد السكاريد المحفظي اللاحق.
8- تم تحليل مستخلص CPS المنقى ، وكشف تحليل FT-IR من K. pneumoniae K27عن وجود O-H )مجموعة الهيدروكسيل) ، C = O ، و C O للأحماض الكربوكسيلية ، وانحناء C-H للكربوهيدرات.
9- أظهر مستخلص CPS أعلى نسبة مضاد للبيوفيلم عند التركيز. 200-25 ميكروغرام / مل ، و 200-100 ميكروغرام / مل ، و 200 ميكروغرام / مل لتثبيط الغشاء الحيوي ، والقضاء على الأغشية الحيوية ، ومقايسة طلاء السطح ، على التوالي.
10- تم إجراء تسلسل الجينوم الكامل لسلالة K. الرئوية التي أظهرت أعلى تأثير مضاد للبيوفيلم CPS. تم تحديد K-locus و O-locus على أنها K64 و O-locus O1 / O2 على التوالي.
11- بالنسبة لـ O-locus O1 / O2 ، المتغير 1 ، الجينات المحددة هي wzm و wzt و wbbM و glf و wbbN و wbbO و kfoC. بالنسبة إلى K-locus K64 ، الجينات المحددة هي galF و cpsACP و wzi و wza و wzb و wzc و wzx و wcoV و wzy و wcoU و wcoT و wcsF و wcuK و wbaZ و wcaJ و gnd و manC و manB و rmlB و rmlA و rmlD و rmlC و ugd.
Text in English and abstract in Arabic & English.
Durgs
K. pneumoniae capsular polysaccharide anti-biofilm whole-genomic sequencing
615.1
Investigating the Activity of Capsular Polysaccharide Extracted from Klebsiella pneumoniae against HospitalIsolated Biofilm-Forming Pathogens/ بحث حول نشاط عديد السكاريد الكبسولي المستخلص من كليبسيلا الرئوية ضد ميكروبات ممرضة مصنعة للبيوفيلم معزولة من المستشفيات/ Yasmine Mohamed Saied ; Supervisors: Assoc. Prof. Reham Samir, Assoc. Prof. Neveen M. Saleh. - 78 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (M.Sc.) -Cairo University, 2023.
Bibliography: pages 63-78.
1- A total of 100 bacterial isolates were collected from patients at Kasr El-Ainy
Hospital, and 98 were further confirmed as Klebsiella pneumoniae by
molecular identification using conventional PCR.
2- Sensitivity of K pneumoniae clinical strain was detected with 11 antibiotics
discs, where 95.9% of K pneumoniae strains were multi-drug resistant.
3- Further, 12 strong-biofilm-forming bacterial pathogens were tested for
sensitivity, where high resistance was shown in Ampicillin, Amoxicillin /
Clavulanic acid, Cefoxitine, and Cefepime against all pathogens.
4- Biofilm development test using microtiter plate method was performed on all
K. pneumoniae isolates, and 48.9% (48/98) had biofilm-forming ability.
5- Nine Klebsiella pneumoniae strains displayed positive hypermucoviscosity
6- Klebsiella pneumoniae strains with positive hypermucoviscosity were tested
for their cell-free supernatant extracts against 12 strong-biofilm-forming
bacterial pathogens. The results showed that SP-K27 exhibited the highest
biofilm inhibition activity ranging from 93.05% to 79.15%.
7- K. pneumoniae isolate K27, for its supernatant extract that displayed the
highest biofilm inhibitory activity, was selected for later capsular
polysaccharide (CPS) extraction, purification, and characterization.
8- Purified CPS extract was analyzed, and FT-IR analysis from K. pneumoniae
KY27 revealed the presence of O-H (hydroxyl group), C=O, and C-O for
carboxylic acids, and C-H bending typical of carbohydrates.
9- CPS extract revealed the highest anti-biofilm % at conc. 200-25μg/ml, 200-
100μg/ml, and 200μg/ml for biofilm inhibition, biofilm eradication, and
surface-coating assay, respectively.
10- Whole genome sequencing was conducted for the K. pneumoniae strain that
showed the highest CPS anti-biofilm effect. K-locus and O-locus were
determined as K64, and O-locus O1/O2 respectively.
11- For O-locus O1/O2, identified genes are wzm, wzt, wbbM, glf, wbbN, wbbO,&
kfoC. For K-locus K64, identified genes are galF, cpsACP, wzi, wza, wzb, wzc,
wzx, wcoV, wzy, wcoU, wcoT, wcsF, wcuK, wbaZ, wcaJ, gnd, manC, manB,
rmlB, rmlA, rmlD, rmlC & ugd.
- تم جمع ما مجموعه 100 عزلة بكتيرية من مرضى في مستشفى القصر العيني ، وتم تأكيد 98 عزلة بكتيرية على أنها 1-Klebsiella pneumoniae عن طريق التعريف الجزيئي باستخدام PCR التقليدي.
2- تم الكشف عن حساسية السلالة الإكلينيكية من نوع K pneumoniae باستخدام 11 مضاد حيوي ، حيث كانت 95.9٪ مقاومة لأدوية متعددة ومقاومة عالية للأمبيسيلين 100٪ ، سيفوتاكسيم 94.8٪ ، سيفيبيم 94.8٪ ، تريميثوبريم / سلفاميثوكسازول 93.8٪. ، أموكسيسيلين / حمض كلافولانيك 91.8٪ .
3- تم اختبار بكتيريا المكونة للأغشية الحيوية القوية للكشف عن الحساسية ، حيث ظهرت مقاومة عالية في الأمبيسلين ، الأموكسيسيلين / حمض الكلافولانيك ، السيفوكسيتين ، والسيفيبيم ضد جميع مسببات الأمراض.
4- تم إجراء اختبار تطوير البيوفيلم باستخدام طريقة لوحة ميكروتيتر على جميع سلالات Klebsiellapneumoniae ، وأظهرت النتائج أن 48.9٪ (48/98) من السلالات لديها قدرة على تكوين غشاء حيوي ، حيث تم تحديد 9.1٪ (9/98) على أنها مطورو الأغشية الحيوية الأقوياء ، 11.2٪ (11/98) كمطورين معتدلين ، 28.5٪ (28/98) كمطورين ضعيفين ، و 51٪ (50/98) تم اعتبارهم غير مطورين.
5- أظهرت تسع سلالات K. pneumoniae نمطًا ظاهريًا إيجابيًا لفرط الجلوكوز باستخدام اختبار السلسلة.
6- تم اختبار سلالات K. pneumoniae ذات اللزوجة المفرطة الإيجابية لمستخلصاتها الطافية الخالية من الخلايا ضد 12 من مسببات الأمراض البكتيرية المكونة للغشاء الحيوي القوي. أظهرت النتائج أن SP-K27 أظهر أعلى نشاط تثبيط للبيوفيلم تراوح من 93.05٪ إلى 79.15٪ .
7- تم اختيار عزلة K. pneumoniae K27 لمستخلصها الذي أظهر أعلى نشاط مثبط للبيوفيلم ، من أجل استخلاص وتنقية وتوصيف عديد السكاريد المحفظي اللاحق.
8- تم تحليل مستخلص CPS المنقى ، وكشف تحليل FT-IR من K. pneumoniae K27عن وجود O-H )مجموعة الهيدروكسيل) ، C = O ، و C O للأحماض الكربوكسيلية ، وانحناء C-H للكربوهيدرات.
9- أظهر مستخلص CPS أعلى نسبة مضاد للبيوفيلم عند التركيز. 200-25 ميكروغرام / مل ، و 200-100 ميكروغرام / مل ، و 200 ميكروغرام / مل لتثبيط الغشاء الحيوي ، والقضاء على الأغشية الحيوية ، ومقايسة طلاء السطح ، على التوالي.
10- تم إجراء تسلسل الجينوم الكامل لسلالة K. الرئوية التي أظهرت أعلى تأثير مضاد للبيوفيلم CPS. تم تحديد K-locus و O-locus على أنها K64 و O-locus O1 / O2 على التوالي.
11- بالنسبة لـ O-locus O1 / O2 ، المتغير 1 ، الجينات المحددة هي wzm و wzt و wbbM و glf و wbbN و wbbO و kfoC. بالنسبة إلى K-locus K64 ، الجينات المحددة هي galF و cpsACP و wzi و wza و wzb و wzc و wzx و wcoV و wzy و wcoU و wcoT و wcsF و wcuK و wbaZ و wcaJ و gnd و manC و manB و rmlB و rmlA و rmlD و rmlC و ugd.
Text in English and abstract in Arabic & English.
Durgs
K. pneumoniae capsular polysaccharide anti-biofilm whole-genomic sequencing
615.1