Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2023.

Bibliography: pages 105-119.

ABSTRACT
Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC) is considered a worldwide public health and food safety problem. Although implementation of different approaches to control the food safety, outbreaks persist. The aim of study is evaluating the applicability of phages, isolated against STEC O157:H7, as prospective food bio-preservatives. Considering the relatively wide host range and greatest protein diversity, two phages (STEC P2 and P4) from four were furtherly characterized. The phages retained more lytic competence of 90.4 and 92.68% for STEC P2 and P4, respectively with the High Temperature Short Time (HTST) pasteurization. The strong acidic (pH 1) and alkaline (pH 13) conditions had influential effect on the surviving counts of the two phages. The lowest survivability of 63.37 and 86.36% in STEC P2 and P4 lysate, respectively was appeared in 2% bile salt solution after 3 hours. The results confirmed the strong effect of simulated gastric fluid (SGF) on survivability of the two phages comparing with simulated intestinal fluid (SIF). Complete genome analysis confirmed absence of toxins and virulence factors - encoding genes. The results confirmed the close relation of STEC P2 to phages of Myoviridae, and STEC P4 to Podoviridae family. The STEC cells disappeared completely in the mice feces on day 3 post STEC P2 treatment, and on day 8 post treatment with STEC P4 or phage mixture (Multiplicity of infection 104 pfu/cfu). In all mice treated with different phages, the liver and kidney functions were in a normal range. After administrated of STEC in mice orally and treatment with STEC P2, STEC P4 or the phage mixture, the histopathological changes in liver and intestine were examined microscopically. It was observed the greatest ability of phage mixture to recover the hepatic and intestinal structure, followed by STEC P4 and finally STEC P2. The complete lytic activity of all phage treatments, with MOI of 104 pfu/cfu, against STEC cells in milk at the room temperature was observed after eight hours. After 10 days, in milk samples preserved at 4°C, the bacterial reduction percentage reached 62.87, 70.27 and 66.83% in samples treated with STEC P2, P4 and phage mixture, correspondingly. Therefore, the two phages could be applied as a natural alternative for food preservation.

تعتبر بكتيريا الإيشيريشيا المنتجة لسموم الشيجا Shiga toxin-producing E. coil أحد المشاكل العالمية التي تتعلق بالصحة العامة وسلامة الغذاء. و علي الرغم من تطبيق طرق مختلفة للتحكم في سلامة الغذاء إلا أن تفشي الأمراض الناتجة عنها لازالت قائمة. الهدف من هذة الدراسة هو تقييم مدي قابلية أستخدام الڨيروسات البكتيرية المعزولة ضد بكتيريا STEC O157:H7 كمواد حفظ بيولوجية للأغذية. تبعا̋ للمدي العوائلي الواسع نسبيا̋ والتنوع الكبير في بروتينات الڨيروس تم أختيار ڨيروسي STEC P2 و STEC P4 من أربع ڨيروسات معزولة و ذلك لدراسة خصائصهم. احتفظت الفيروسات بحيويتها بنسبة 90.4 و 92.68 ٪ لكلا من STEC P2 و STEC P4 علي التوالي عند المعاملة بالبسترة السريعة. لوحظ أن الظروف الحامضية القوية (الرقم الهيدروجيني 1) والقلوية (الرقم الهيدروجيني 13) كان لها تأثير مؤثر على العدد المتبقي من الڨيروسات. تم تسجيل أقل قابلية لبقاء الفاجات بنسبة 63.37 و 86.36٪ لكلا من STEC P2 و P4 على التوالي في محلول ملح الصفراء 2٪ بعد 3 ساعات. كما أكدت النتائج التأثير القوي للعصير المعدي علي حيوية الڨيروسين مقارنة بتأثير العصارة المعوية. أكد تحليل الجينوم الكامل عدم وجود كل من جينات السموم البكتيرية وعوامل إحداث المرض البكتيري الأخرى في الڨيروسات. كما أكدت النتائج علي العلاقة الوثيقة بين STEC P2 و عائلة Myoviridae و بين STEC P4 وعائلة Podoviridae. لوحظ اختفاء الخلايا البكتيرية تمامًا من براز الفئران في اليوم الثالث من العلاج ب STEC P2 و بعد اليوم الثامن من العلاج بأستخدام STEC P4 أو خليط االفاجات (كانت نسبة MOI مساوية 410 جزئ فيروس/خلية بكتيرية). في جميع مجموعات الفئران المختبرة، كانت نتائج أختبارات وظائف الكلى و الكبد في المعدل الطبيعي. بعد حقن STEC في الفئران عن طريق الفم والعلاج بـ STEC P2 أو STEC P4 أو خليط الفاجات، تم فحص التغيرات النسيجية في الكبد والأمعاء ميكروسكوبيا̋ و لوحظ أكبر قدرة لخليط الفاجات لأستعادة بنية الكبد والأمعاء، تليها STEC P4 وأخيراً STEC P2. لوحظ النشاط التحليلي الكامل لجميع الفاجات (نسبة MOI مساوية 410 جزئ فيروس/خلية بكتيرية) ضد خلايا STEC بعد ثماني ساعات في اللبن المحفوظ على درجة حرارة الغرفة. بعد 10 أيام، في عينات الحليب المحفوظة على درجة حرارة 4 درجة مئوية، وصلت نسبة أختزال العدد البكتيري إلى 62.87 و 70.27 و 66.83٪ في العينات المعالجة بـ STEC P2 و STEC P4 و خليط الفاجات على التوالي. لذلك يمكن استخدام كلا من الفيروسين كبديل طبيعي لحفظ الأغذية.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.