Оренбургский государственный университет

Разработка новых подходов управления метаболизмом рыб в системах замкнутого водоснабжения с использованием методов металломики и веществ-ингибиторов кворум-сенсинга бактерий

Проект № 23-76-10054

Руководитель — Аринжанов А.Е.

За отчетный период коллективом исполнителей синтезировано 7 препаратов ультрадисперсных частиц (УДЧ); 8 препаратов УДЧ синтезировано партнерами в Институте Теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН; проведено 45 экспериментов in vitro; выполнено 20 экспериментов in vivo на модели карпа. Для синтеза УДЧ были использованы: метод химического восстановления гидразином - ферроплазмонные ультрадисперсные частицы (УДЧ) с последующим получением структуры «ядро@оболочка», а именно Fe@Au, Fe@Ag, Fe@Cu и др.; метод Штоббера и метод плазмохимического синтеза для синтеза УДЧ SiO2; метод электрического взрыва проводника в атмосфере аргона для синтеза УДЧ Zn; плазменно-дуговой метод на углеродной матрице для синтеза препаратов УДЧ Fe-C; Ag-C; Co-C; Cu-C; Mg-C; Ti-C; Ni-C; Zn-C и др. Проведена материаловедческая аттестация полученных препаратов: УДЧ Fe@Ag, d = 28 нм, ζ - потенциал 73,6 мВ; УДЧ Fe@Au, d = 60 нм, ζ -потенциал 20,4 мВ; УДЧ Fe@Cu, d = 395 нм, ζ - потенциал 190,4 мВ; УДЧ SiO2, d = 190 нм, ζ - потенциал 37,8 мВ (синтез Штоббера); УДЧ SiO2, d =126,5 нм, ζ - потенциал 29 мВ (плазмохимический синтез); УДЧ Zn, d =90 нм, ζ - потенциал 9,4 мВ. УДЧ металлов на углеродной матрице d = 40-60 нм, с ζ –потенциалом для: УДЧ Fe-C - 21,8 мВ; УДЧ Ag-C - 33,1 мВ; УДЧ Co-C - 19,8 мВ; УДЧ Cu-C -14,3 мВ; УДЧ Mg-C -8,9 мВ; УДЧ Ti-C - 23,8 мВ; УДЧ Ni-C -24,9 мВ; УДЧ Zn-C -10,9 мВ. Проведена биологическая экспертиза синтезированных препаратов УДЧ in vitro, на моделе генно-модифицируемого штамма E. coli K12 TG1 pF1, содержащего плазмиду pF1 с кассетой luxCDABE-генов Vibrio fischeri МГУ-6, производства НВО «Иммунотех» (Россия, Москва), с использованием микропланшетного спектрометра Infinite 200, Tecan, при экспозиции 30, 60, 90, 120, 150, 180 минут, в широком диапазоне концентраций препаратов УДЧ от 1 М до 0,0005 М и далее до 0,0000019 М, с последующим разбавлением. В ходе биологической экспертизы лишь для УДЧ SiO2, полученных различными способами синтеза не было установлено изменений динамики бактериальной биолюминесценции. В ходе исследований сформированы базы данных, включающие результаты метагеномного секвенирования кишечника рыб при введении в рацион ряда веществ и их комбинаций. Установлено селективное действие исследуемых добавок на микробиом кишечника рыбы. В частности, при поступлении с кормом ванилина, как ингибитора кворум-сенсинга, в микробиоте доминировали филы Fusobacteriota (32,77 %, в контроле отсутствовали) и Pseudomonadota (64 %). На уровне классов доминировали Fusobacteriia (32,77 %) и Gammaproteobacteria (61,22 %). На уровне семейств доминировали Fusobacteriaceae (32,77 %), Vibrionaceae (30 %) и Aeromonadaceae (30,76 %). На уровне родов доминировали Aeromonas (29,28 %), Cetobacterium (32,77 %) и Vibrio (30 %). При добавлении в рацион карпа УДЧ SiO2 полученных методом плазмохимического синтеза на уровне фил доминировали Actinomycetota (9,81 %), Bacillota (7,06 %), Bacteroidota (21,75 %) и Pseudomonadota (60,4 %). На уровне классов доминировали Actinobacteria (7,43 %), Betaproteobacteria (6,26 %), Gammaproteobacteria (49,47 %). На уровне семейств доминировали Aeromonadaceae (46,53 %). На уровне родов доминировали Aurantimicrobium, Hydrotalea, Polynucleobacter, Pseudaeromonas, Schlegelella и Aeromonas. Сформированы базы данных, описывающих результаты исследования воды, результаты исследований метаболизма и продуктивности рыбы при использовании в кормлении веществ-ингибиторов «кворум-сенсинга», ферментных препаратов и синтезированных УДЧ. Так, при введении в рацион рыб эфирных масел (лемонограсса и орегано) и УДЧ Zn, как отдельно, так и в комплексе, установлено повышение ряда аминокислот в печени (лейцина + изолейцина, лизина, фенилаланина, валина, треонина, аргинина, аланина, серина и тирозина) и мышечной ткани рыб (гистидина, аргинина, глицина, лизина и лейцина + изолейцина). При введении в рацион УДЧ SiO2 установлено повышение в печени уровня аланина, валина, гистидина, глицина, лейцина + изолейцина, серина, метионина, пролина, треонина, тирозина и фенилаланина, относительно контрольных значений.