Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Сизенцов А.Н. 1 Кван О.В. 1 Гальченко Т.А. 1

---

1 ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет»

Проведены исследования по определению способности пробиотических штаммов микроорганизмов к биоаккумуляции в тканях исследуемых животных. Исследования были выполнены на моделях групп-аналогов лабораторных крыс. В работе использовались три пробиотических препарата: «Споробактерин жидкий», «Ветом-2» и «Бактисубтил». Основу выбранных препаратов составляют бактерии рода Bacillus. В качестве токсиканта была использована соль тяжелого металла – сульфат железа. В результате проведенных исследований была проанализирована способность бацилл к биоаккумуляции железа в тканях (костная и мышечная ткани, шкура лабораторных животных), и с помощью атомно-абсорбционной спектрофотометрии определяли концентрацию железа в исследуемом биосубстрате. Было выяснено, что пробиотические препараты не оказали усиленного влияния на биосубстраты за исключением группы контроля, с дополнительным включением сульфата железа. Также было выяснено что пробиотические препараты способствуют снижению токсического действия иона железа в тканях лабораторных животных.

Статья в формате PDF

120 KB

биоаккумуляция.

пробиотические препараты

железо

1. Сизенцов А.Н. Экологические аспекты аккумуляции свинца и цинка пробиотическими препаратами на основе бактерий рода Bacillus / А.Н. Сизенцов, А.И. Вишняков, А.Е. Новикова // Вестник ОГУ. - 2011. - № 4. - С. 7-9.

2. Сизенцов А.Н. Применение пробиотических препаратов при интоксикации свинцом // Вестник ветеринарии. - 2012. - Т. 63, N 4. - C. 147-148.

3. Сизенцов А.Н. Эффективность применения пробиотических препаратов при интоксикации цинком // Вестник ветеринарии. - 2013. - N 2. - C. 34-36.

4. Оберлис Д. Биологическая роль макроэлементов и микроэлементов / Д. Оберлис, Б. Харланд, А. Скальный. - СПб. : Наука, 2008. - С. 542.

5. Шендеров Б.А. Пробиотики, пребиотики и синбиотики. Общие и избранные разделы проблемы // Пищевые ингредиенты. Сырье и добавки. - 2005. - № 2. - С. 23-26.

6. Садовникова И.И. Железодефицитная анемия: патогенез, диагностический алгоритм и лечение // Русский медицинский журнал. - 2010. - Т. 18, № 9. - С. 540-543.

7. Miroshnikov S.A. The influence of probiotic preparations on exchange of heavy metals / S.A. Miroshnikov, O.V. Kvan, A.V. Skalny, S.V. Lebedev, Sh.G. Rahmatullin. - T.8., N. 3. - 2007. - P. 43-44.

Введение

Пристальный интерес исследователей к железу связан не столько с распространённостью железа в природе, сколько с участием его в сложных метаболических процессах человеческого организма [9]. Немаловажен тот факт, что концентрация железа регулируется исключительно поглощением, а не выделением.

По данным Jacobs, Worwood (1974), в организме человека массой тела 70 кг имеется 4,5 г железа. Железо как биометалл играет важную роль в митозе клеток, окислительно-восстановительных реакциях, в синтезе ДНК и т.д.

В организме его содержание можно условно разделить на клеточное, неклеточное и железо запаса. Клеточное железо выявляется в следующих соединениях.

1. В первую очередь, в гемопротеинах, основным компонентом которых является гем (гемоглобин, миоглобин, цитохромы, каталаза и пероксидаза).

2. Железосодержащие ферменты негеминовой группы (сукцинатдегидрогеназа, ацетил-коэн зим-А-де - гидро геназа, НАДН-цитохром, С-редуктаза и т.д.). (И.И. Садовникова Железодефицитная анемия: патогенез, диагностический алгоритм и лечение // Русский медицинский журнал. - 2010. - № 9, Т.18. - С. 540-543).

Самое активное участие в регуляции сорбции и экскреции анионов, катионов, воды принимает микрофлора кишечника. Однако неоднозначно влияние пробиотиков на минеральный обмен человека и животных [1; 2]. Так, для ряда бактерий потребление железа в организме хозяина затруднено из-за его нерастворимости при нейтральных и слабощелочных значениях рН. Рядом авторов доказано, что пробиотические штаммы способны усиливать эндогенные потери минеральных элементов за счёт инкорпорации и выведения.

На основании вышеизложенных данных перед нами была поставлена цель: изучение эффективности применения пробиотических препаратов на основе бактерий рода Bacillus в системе доставки и выведения железа. Для достижения поставленной цели были выдвинуты следующие задачи: изучить способность исследуемых пробиотических штаммов микроорганизмов к биоаккумуляции в тканях исследуемых животных.

Материалы и методы исследования

Исследования были выполнены в условиях экспериментально-биологической клиники (вивария) Оренбургского государственного университета на модели групп-аналогов лабораторных крыс.

В работе были использованы три пробиотических препарата: «Споробактерин жидкий», «Ветом-2» и «Бактисубтил». Основу выбранных препаратов составляют бактерии рода Bacillus.

Препарат «Споробактерин» - представляет собой взвесь биомассы живых бацилл B. subtilis 534, белого или слегка желтого цвета со специфическим запахом и соленым вкусом, при отстаивании образуется рыхлый осадок разных оттенков от белого до светло-коричневого цвета.

Препарат «Бактисубтил» - твердые желатиновые капсулы молочно-белого цвета, содержащие аморфный порошок бело-сероватого или бело-желтоватого цвета - споры B. cereus IP 5832. Со специфическим запахом, при растворении образует гомогенную взвесь беловато-сероватого цвета.

Препарат «Ветом-2» - представляет собой бинарный препарат из живых бактерий B. Subtilis 7048 и B. Lisheniformis 7038, лиофильно высушенных в сахарозо-желатиновой среде, и имеет вид кристаллической или пористой массы разных оттенков белого и бежевого цвета, без запаха, сладковатого вкуса [3].

В качестве токсиканта была использована соль тяжелого металла - сульфат железа.

Исследования были выполнены на модели групп-аналогов лабораторных крыс. При распределении животных на группы необходимо придерживаться общепринятых принципов подбора аналогов, сходных по полу, возрасту, физиологическому состоянию, живой массе. Важное преимущество белых крыс как лабораторных животных заключается в том, что они довольно устойчивы к инфекционным заболеваниям и дают большой приплод.

Исходя из поставленных задач, нами выбран метод атомно-абсорбционной спектрофотометрии.

С целью проведения исследования из 72 особей было сформировано восемь групп - пять контрольных и три опытных. Первая контрольная группа получала основной рацион (К₀), вторая - основной рацион с добавлением сульфата железа из расчёта 150 мг/кг веса тела (К₁), третья - основной рацион с добавлением «Споробактерина» (К₂), четвертая - основной рацион с добавлением «Ветом-2» (К₃), пятая - основной рацион с добавлением «Бактисубтил» (К₄). Три опытные группы получали основной рацион с добавлением сульфата железа и пробиотиков - «Споробактерин» (О₁), «Ветом-2» (О₂), «Бактисубтил» (О₃). Дозировки пробиотиков соответствовали аннотациям препаратов. Подопытные животные находились в одинаковых условиях содержания.

Соль металла задавалась в первый день эксперимента, а пробиотики с первого по седьмой день. Взятие материала проводилось с периодичностью в семь дней (фоновое исследование, седьмой, четырнадцатый и двадцать первый дни) путём убоя животных методом декапитации.

Взятие материала проводилось с периодичностью в семь дней (фоновое исследование, седьмой день) путём убоя животных методом декапитации.

Исследования по определению содержания железа в тканях лабораторных животных проводились во Всероссийском научно-исследовательском институте мясного скотоводства (ВНИИМС ГНУ РАСХН) с помощью атомно-абсорбционной спектрофотометрии.

Полученные результаты были статистически обработаны с помощью PC (Excel, Statistica 6.0) с определением средней арифметической величины, ошибки средней арифметической и стандартного отклонения. Для выявления статистически значимых достоверных различий использовали критерий Стъюдента-Фишера по [9].

Результаты и обсуждение

В результате проведенных исследований нами была проанализирована способность бацилл к накоплению железа в тканях (для этого брали такие биологические материалы, как кости, мышцы и шкура лабораторных животных), и с помощью атомно-абсорбционной спектрофотометрии определяли концентрацию железа в исследуемом биосубстрате.

Из таблицы 1 мы видим, что в шкуре лабораторных животных наблюдалось достоверное повышение концентрации в контрольной группе с дополнительным введением сульфата железа, а также во II и III опытных группах.

Так, в К₁ через 7 дней концентрация железа достоверно повысилась на 14,3% (р≤0,01), в группе с дополнительным включением пробиотического препарата и сульфата железа наблюдалось достоверное повышение содержания железа на 10,0% (р≤0,01) через 14 дней эксперимента и в III опытной группе - достоверно повысился уровень железа на 11,0% и 3,5% (р≤0,01), через 14 и 21 день эксперимента соответственно.

Таблица 1 - Концентрация железа в шкуре лабораторных животных, мкг/кг

Примечание: *р < 0,05; **р < 0,01

К₀ - контрольная группа (фоновая), К₁ - контрольная группа с металлом (Fe), К₂ -«Споробактерин», К₃ - «Ветом-2», К₄ - «Бактисубтил», О₁ - «Споробактерин» + металл, О₂ - «Ветом-2» + металл, О₃ - «Бактисубтил» + металл.

Таблица 2 - Концентрация железа в мышечной ткани лабораторных животных, мкг/кг

Примечание: *р < 0,05; **р < 0,01

К₀ - контрольная группа (фоновая), К₁ - контрольная группа с металлом (Fe), К₂ -«Споробактерин», К₃ - «Ветом-2», К₄ - «Бактисубтил», О₁ - «Споробактерин» + металл, О₂ - «Ветом-2» + металл, О₃ - «Бактисубтил» + металл.

При анализе мышечной ткани экспериментальных животных было определено, что уровень железа достоверно повышался через 14 и на 21 день эксперимента в контрольной группе с дополнительным включением сульфата железа на 15,2 и 16,2% (р≤0,01). В группе с включением в рацион пробиотического препарата «Споробактерин» - концентрация железа через 14 дней снизилась на 16,7% (р≤0,05), а через 21 день - на 27,1% (Р≤0,01). В III опытной группе наблюдалась сходная картина как по содержанию железа в шкуре, через 14 дней и на 21 день - на 13,3% (Р≤0,01) соответственно. В остальных группах изменения были не достоверными (табл. 2).

Таблица 3 - Концентрация железа в костной ткани лабораторных животных, мкг/кг

Примечание: *р < 0,05; **р < 0,01

К₀ - контрольная группа (фоновая), К₁ - контрольная группа с металлом (Fe), К₂ -«Споробактерин», К₃ - «Ветом-2», К₄ - «Бактисубтил», О₁ - «Споробактерин» + металл, О₂ - «Ветом-2» + металл, О₃ - «Бактисубтил» + металл.

При анализе костной ткани исследуемых животных в I контрольной группе мы наблюдаем также повышение концентрации железа через 14 дней эксперимента на 7,3% и на 6,3% на 21 день эксперимента (Р≤0,01). Картина в III опытной группе была следующая: через 14 дней уровень железа повысился от 5,53 до 6,12 мкг/кг (Р≤0,01) и через 21 день до 6,11 мкг/кг (р≤0,05) в абсолютном значении (табл. 3).

Выводы

1. В результате исследования было выявлено, что пробиотические препараты не оказывают усиленного влияния на биосубстраты (мышечная и костная ткани, шкура), за исключением группы контроля, с дополнительным включением сульфата железа.

2. В результате определения способности бактерий рода Bacillus, входящих в состав исследуемых пробиотиков, к накоплению тяжелых металлов в тканях лабораторных животных выявили, что препараты способствуют снижению токсического действия иона железа в биологических тканях экспериментальных животных. Наибольшей аккумулирующей способностью обладает костная ткань и шкура.

Рецензенты:

Дерябин Д.Г., д.м.н., профессор, ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет», г.Оренбург.

Лебедев С.В., д.б.н., ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет», г.Оренбург.

Библиографическая ссылка