Производные хитина

Фев, 2013
12

Производные хитина как адаптогены в пчеловодстве

Опубликовал: Petr_MS

Болезни пчел часто приводят пчеловодческие хозяйства к существенным убыткам. Нередко это связано с применением лекарств, вызывающих угнетение естественных защитных систем организма медоносной пчелы. В связи с этим на первый план выходят препараты, основанные на природных компонентах, оказывающих иммуномодулирующее действие.

Одни из перспективных соединений такого рода — производные хитина — хитозаны (гетерополимеры N-ацетилглюкозамина и глюкозамина). Они обладают широким спектром биологических эффектов: антибактериальной [3]и фунгицидной активностью [6]; способностью стимулировать иммунную систему [3]и стабилизировать окислительно-восстановительные процессы [5]. Конечный результат действия производных хитина зависит от их молекулярной массы [4], степени деацетилирования его молекулы, наличия функциональных групп, а также от применяемой концентрации.

Несмотря на то что хитиновые производные используются и в медицине, и в животноводстве [1], до сих пор не созданы препараты для применения в пчеловодстве [2].

Для оценки иммуномодулирующих свойств мы испытали сукцинированную (обработанную янтарной кислотой) форму хитозана — сукцинат хитозана — с молекулярной массой 330 кДа и степенью деацетилирования 95%. Сукцинат хитозана удобно применять благодаря более высокой степени его растворимости по сравнению с несукцинированными формами.

Исследовали влияние сукцината хитозана на выживаемость пчел при воздействии на них бактериальным препаратом. В качестве биоинсектицида использовали спорокристаллический препарат битоксибациллин (БТБ) в сублетальной концентрации (0,5%).

Пчел содержали в сетчатых садках (30x30x30 см) по 200, не более, особей при 18-часовом освещении и комнатной температуре. В течение трех суток пчелам скармливали сукцинат хитозана (анализируемые концентрации 0,1; 0,01; 0,001; 0,0001%), растворенный в 20%-ном медовом сиропе, а затем в течение четырех последующих суток—препарат БТБ. Анализ выживаемости производили на 8-е сутки (192 ч) эксперимента, то есть спустя 4 сут (96 ч) после начала применения БТБ.

Определили (рис. 1), что выживаемость пчел при концентрации сукцината хитозана 0,001% составила 66%, в то время как в контрольном варианте без применения БТБ выживаемость не превысила 40%, а в контроле с применением БТБ составила лишь 11%. Таким образом, сукцинат хитозана значительно повышает сопротивляемость пчел к инфекционному воздействию за счет БТБ. Данный эффект предполагает существование элиситорных свойств у данного соединения при данной концентрации и наличие стимулирующего действия и при других формах инфекции.

Элиситоры — имитаторы инфекционного стресса, активирующие те реакции в организме, которые участвуют в защите от микроорганизмов, не вызывая при этом патологических изменений. В защитных механизмах насекомых против патогенов важнейшее значение принадлежит реакциям гуморального иммунитета, в особенности фенолоксидазному каскаду, активация которого осуществляется молекулярными компонентами оболочек бактериальных и грибных клеток. Хитозаны обладают молекулярной структурой, имеющей большую степень сходства с молекулами-имитаторами, и поэтому могут активировать биохимические реакции, ведущие к повышению устойчивости к патогенам.

Мы изучили изменение активности фермента дифенолоксидазы — одного из главных компонентов фенолоксидазной системы. Изучение активности ферментов производили во временной динамике (1, 2, 4 и 24 ч) после применения сукцината хитозана (концентрация 0,001%) с последующим воздействием БТБ. Показано повышение активности фермента в кишечнике спустя 2 и 4 ч после применения бактериального препарата (рис. 2).

Кишечник — орган, через который чаще всего проникает инфекция, и повышение активности дифенолоксидазы может способствовать повышению устойчивости к инфекциям в условиях повышенного риска. Функционирование фенолоксидазной системы, как правило, сопровождается генерацией активных кислородных радикалов. В этой связи большую роль играют антиоксидантные ферменты, например каталаза. Установлено, что уровень активности каталазы повышается одновременно с ростом активности дифенолоксидазы во временных точках 2 и 4 ч, а также спустя 24 ч после начала действия БТБ (рис. 3).

Таким образом, сукцинат хитозана способствует повышению выживаемости медоносных пчел при инфекционном стрессе, проявляя активность в относительно низкой концентрации. Показана активация ферментов дифенолоксидазы и каталазы, играющих важную роль в защитных механизмах организма. Применение сукцината хитозана может быть рекомендовано при условиях повышенного риска заражения микробными патогенами, а также в профилактических целях.

Б.К.НАЗМИЕВ,
Е.С.САЛТЫКОВА, А.Г.НИКОЛЕНКО
Институт биохимии и генетики
УНЦ РАН
ж-л «Пчеловодство» №1, 2013 г.

Литература

1. Албулов А.И., Клюкина В.И., Крапивина Е.В., Иванов Д.В., Кузнецов П.А., Шмидт Е.В., Крыжанов-ская Е.В. Эффективность применения хитозана на фоне вакцинации телят против пастереллеза // Материалы межд. конф. «Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов». — Щелково, 2007.

2. Николенко А, Г., Салтыкова Е.С., Гайфуллина Л.Р., Поскряков А.В. Адаптоген нового поколения для пчеловодства // Материалы науч. — практ. конф. — Казань, 2010.

3. Салтыкова Е.С, Николенко А.Г. Применение хитозана в качестве адаптогена для медоносной пчелы // Материалы 9-й межд. конф. «Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана». — Ставрополь, 2008.

4. Червинец В.М., Бондаренко В.М., Виноградов В.Ф., Чернин В.В., Базлов И., Комаров Б.А., Албулов AM., Смоленская Л.В. Антибактериальная и антиадгезивная активность хитозана // Сб: науч. трудов. — М., 2002.

5. Khan W., Prithiviraj В., Smith D.L. II J. Plant Physiology. 2003. —V. 160. №8.

6. Xiao-Fang Li, FengXiao-Qiang, Yang Sheng, WangTing-Pu, Su Zhong-Xing. Effects of molecular weight and concentration of chitosan on antifungal activity against Aspergillusniger // Iranian Polymer Journal. — 2008. — V. 17. №11.