Biochemical and immunological characterization of haemolysin produced by Pseudomonas aeruginosa PAO1 isolated from burn wounds

*1Allam, A. A., 2El-shawadfy, A. M., 2Hassanein W. A. E., 2Hamza, E. H. A., 1Morad, E. A., 1El Shafei, M. A. E., and 3El Etriby, D. E.

1Medical Microbiology and Immunology Department, Faculty of Medicine, Zagazig University, Egypt

2Botany and Microbiology Department, Faculty of Science, Zagazig University, Egypt

3Infection Control Unit, Specialized Internal Medicine Hospital, Mansoura University, Egypt

*Correspondence to: [email protected]; 0020155777174; 00201227989609

Abstract:

Background: Infection of burn wounds by multidrug-resistant (MDR) Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) is a leading cause of morbidity and mortality and remains one of the most challenging concerns for the burns unit. The aim of this study is purify and characterize the haemolysin produced by multidrug resistant P. aeruginosa PAO1 isolated from burn wounds.

Methods: Isolation and identification of P. aeruginosa from burns was done by standard bacteriological methods. P. aeruginosa PAO1 was identified by PCR amplification and sequencing of the 16S rRNA gene. The haemolysin of P. aeruginosa PAO1 was purified by 70% ammonium sulphate precipitation followed by gel filtration on Sephadex G-100, and separation by SDS-Poly Acrylamide Gel Electrophoresis. In vivo toxicity of the purified haemolysin was determined by intraperitoneal injection of Swiss albino mice, and in vitro toxin-antitoxin neutralization test was performed as previously described.

Results: The pure haemolysin had a molecular weight of 37 kDa, with maximum activity at 25°C for 30 minutes and stable within pH range of 4-9 (maximum activity at pH 7). The haemolysin was activated by Ca2+, Fe3+ and Cu2+. Intraperitoneal injection of mice with 0.5ml of haemolysin (128 HU/ml) caused 100% mortality while 0.5 and 0.1 ml of haemolytic titer (64 HU/ml) of the heated haemolysin (toxoid) caused 50% and 0% mortality respectively. In vitro toxin-antitoxin neutralization test revealed that anti-haemolysin antitoxin was present in the serum of the mice that were previously vaccinated with heated toxin.

Conclusion: This study concluded that haemolysin can be a potential vaccine component for prevention of haemolysis caused by multidrug resistant P. aeruginosa in burn patients.

Keywords: haemolysin, Pseudomonas aeruginosa, multidrug resistant organism

Received August 31, 2019; Revised November 30, 2019; Accepted January 6, 2020
Copyright 2020 AJCEM Open Access. This article is licensed and distributed under the terms of the Creative Commons Attrition 4.0. International License (//creativecommmons.org/licenses/by/4.0), which permits unrestricted use, distribution and reproduction in any medium, provided credit is given to the original author(s) and the source.

Caractérisation biochimique et immunologique de l’hémolysine produite par Pseudomonas aeruginosa PAO1 isolée de brûlures

*1Allam, A. A., 2El-shawadfy, A. M., 2Hassanein W. A. E., 2Hamza, E. H. A., 1Morad, E. A, 1El Shafei, M. A. E., et 3El Etriby, D. E.

1Département de microbiologie médicale et d’immunologie, Faculté de médecine, Université de Zagazig, Égypte

2Département de botanique et de microbiologie, Faculté des sciences, Université de Zagazig, Égypte 3Unité de contrôle des infections, Hôpital spécialisé en médecine interne, Université Mansoura, Égypte

*Correspondance à: [email protected]; 0020155777174; 00201227989609

Abstrait:

Contexte: L’infection des plaies par brûlures par Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) multirésistante (MDR) est l’une des principales causes de morbidité et de mortalité et demeure l’une des préoccupations les plus difficiles pour l’unité des brûlures. Le but de cette étude est de purifier et de caractériser l’hémolysine produite par P. aeruginosa PAO1 multirésistante isolée de brûlures.

Méthodes: L’isolement et l’identification de P. aeruginosa des brûlures ont été effectués par des méthodes bactériologiques standard. P. aeruginosa PAO1 a été identifié par amplification par PCR et séquençage du gène d’ARNr 16S. L’hémolysine de P. aeruginosa PAO1 a été purifiée par une précipitation au sulfate d’ammonium à 70% suivie d’une filtration sur gel sur Sephadex G-100 et d’une séparation sur électrophorèse par gel SDS-Poly Acrylamide. La toxicité in vivo de l’hémolysine purifiée a été déterminée par injection intrapéritonéale de souris albinos suisses et un test de neutralisation in vitro toxine-antitoxine a été effectué comme décrit précédemment.

Résultats: L’hémolysine pure avait un poids moléculaire de 37 kDa, avec une activité maximale à 25°C pendant 30 minutes et stable dans une plage de pH de 4 à 9 (activité maximale à pH 7). L’hémolysine a été activée par Ca2+, Fe3+ et Cu2+. L’injection intrapéritonéale de souris avec 0,5 ml d’hémolysine (128 HU/ml) a causé une mortalité de 100% tandis que 0,5 et 0,1 ml de titre hémolytique (64 HU/ml) de l’hémolysine chauffée (anatoxine) ont causé respectivement 50% et 0% de mortalité. Un test de neutralisation in vitro toxine-antitoxine a révélé que l’antitoxine anti-hémolysine était présente dans le sérum des souris préalablement vaccinées avec de la toxine chauffée.

Conclusion: Cette étude a conclu que l’hémolysine peut être un composant vaccinal potentiel pour la prévention de l’hémolyse causée par P. aeruginosa multirésistante chez les patients brûlés.

Mots-clés: hémolysine, Pseudomonas aeruginosa, organisme multirésistant

Download full journal in PDF below

Biochemical and immunological characterization of haemolysin produced by Pseudomonas aeruginosa PAO1 isolated from burn wounds