Аннотация результатов, полученных в 2017 году
Карелия является лидирующим регионом России по объему пресноводного садкового выращивания лососевых рыб. В 2016 году общий объем садковой аквакультуры составил 21 тыс. тонн (Государственный доклад, 2017), что в сотни раз превышает показатели 20-летней давности, и сохраняет тенденцию к росту. Повышение продуктивности хозяйственной деятельности по выращиванию садковой форели на естественных водоемах Северо-Запада России возможно лишь при разработке мер по повышению резистентности форели, типично холодноводного вида, к региональным климатическим условиям. Особенно чувствительна форель к летнему повышению температуры, вследствие которого рыбы утрачивают аппетит, испытывают кислородное голодание, среди них распространяются бактериальные инфекции. Так, в 2010 году ущерб карельских аквахозяйств от действия указанного фактора составил до 70% поголовья форели. Необходим поиск путей к повышению естественной резистентности рыб к влиянию этих факторов – активных компонентов, способствующих эффективному питанию, снижающих заболеваемость у рыб и при этом безопасных как для самих рыб, так и для биоты водоемов, в которых они выращиваются, а главное – для их потребителя – человека. Среди таких веществ – биоактивные добавки естественного происхождения (пребиотики, пробиотики, симбиотики, антиоксиданты), которые могут обеспечить повышение продуктивности производства, представляя собой безопасную альтернативу антибиотикам, гормонам и химиотерапевтическим средствам. Мы испытываем в качестве такой добавки компоненты, экстрагируемые из отходов заготовки лиственниц – антиоксидант дигидрокверцетин и пробиотик арабиногалактан. Дигидрокверцетин – биофлавоноид, мощнейший антиоксидант, близкий по структуре и действию всем известным ресвератролу, рутину. Арабиногалактан – полисахарид, обладающий пробиотической активностью, то есть способствующий росту кишечной микрофлоры, которая важна для эффективного пищеварения и защиты от патогенной флоры, а также стимулятор иммунных сил организма. В эффективности примененного комплекса дигидрокверцетина и арабиногалактана для стимуляции роста и естественных защитных сил организма мы убедились в проведенном на одном из форелевых хозяйств Карелии эксперименте. Первоначально действие добавки предполагалось протестировать у форели в период летних высоких температур, но, в силу погодных особенностей 2017 года, когда пик температур едва достигал оптимальных для роста форели 17 оС, температурный фактор не мог угнетающе действовать на форель. Вместе с тем, на хозяйстве была отмечена вспышка инфекционного заболевания, позже идентифицированного нами как йерсиниоз, которое и позволило оценить эффективность биодобавки. Сначала заболевание протекало скрыто, хотя о его наличии уже на ранних этапах эксперимента свидетельствовали специфичные для бактерий жирные кислоты, обнаруженные при липидном анализе печени форели. При появлении видимых признаков инфекции (аномалиях поведения рыб, угнетении аппетита, кровоизлияниях и других дефектах в их внутренних органах) для сохранения поголовья и, что важно для «чистоты» эксперимента, поддержания идентичности условий содержания обеих групп форели (контрольной и опытной), они были подвергнуты антибиотикотерапии. Опуская эффекты сезонной вариабельности многих показателей, тесно связанных с факторами внешней среды, одинаково воздействующих на рыб контрольной и опытной групп, следует указать на выявленные нами различия, вызванные введением в рацион опытной группы биодобавки дигидрокверцетина и арабиногалактана. Скорость роста форели в опытном садке была выше (к середине сезона – достоверно), при этом ее отличал более активный мышечный рост, то есть прирост живой массы обеспечивался за счет накопления в мышцах белков, а не избытка липидов. Экономический коэффициент усвоения корма у экспериментальной форели (количество потребленного корма к приросту живой массы) был ниже (1,07 против 1,13 в контроле), что говорит о более эффективном превращении энергии питательных веществ корма в процессы роста. Бактериальная инвазия выявлялась у рыб обоих садков, но форель, потреблявшая с кормом экспериментальную добавку, оказалась более устойчивой к действию инфекции. Так, среди форели опытного садка был ниже отход рыб (1,7% против 4,0% до лечения; 2,5% против 5,7% к концу выростного сезона). Инфекционное заболевание привело к снижению в органах форели важных регуляторов роста и защитных молекул – уровня докозагексаеновой кислоты, синтеза основного белка мышц – миозина, активности глутатион-пероксидазы. В ответ на развитие инфекционного процесса в органах форели активировались защитные системы – антиоксидантная, детоксикационная, аутофагическая, протеасомная – при этом их отклик проявился быстрее у форели, получавшей корм с экспериментальной добавкой. После проведенного лечения, из органов форели, получавшей добавку, быстрее элиминировались чужеродные жирные кислоты бактериального происхождения, быстрее восстанавливалось утраченное при действии антибиотика разнообразие микрофлоры ЖКТ. Таким образом, проведенный нами эксперимент с садковой форелью, выращиваемой на естественном водоеме Карелии, позволил сделать первые оптимистичные заключения о способности исследуемой биодобавки стимулировать рост, сопротивляемость инфекциям, устойчивость к действию внешних факторов и выживаемость рыб. Наши исследования биоактивных кормовых добавок будут продолжены, поскольку их применение поможет снизить зависимость рыбохозяйственной деятельности в регионе от естественных факторов окружающей среды и повысить экономическую привлекательность этой деятельности, и, как следствие, увеличить выпуск рыбной продукции, обладающей несомненной пищевой ценностью за счет высокого содержания животного белка, незаменимого в питании человека, и липидов как источников полиненасыщенных жирных кислот. Развитие наших исследований биологической активности исследуемой добавки мы видим в углублении представлений о механизмах ее действия, расчете оптимальной ее дозировки, достаточно эффективно стимулирующей ростовые процессы, купирующей явления оксидативного стресса и не вызывающей при этом негативных эффектов у молоди форели. Для этого будет проведен аквариальный эксперимент с форелью, которая будет получать разные суточные количества добавки с кормом. Кроме того, будет заложен эксперимент по воздействию добавки в составе коммерческого корма на сроки его хранения и поддержание пищевой ценности, так как в отсутствие антиоксидантных добавок компоненты корма подвергаются окислению и деградации даже в пределах установленных производителем сроков годности. К сожалению, обеспеченность товарного рыбоводства кормами в России в настоящее время решается в основном за счет импорта. Развитие российского кормопроизводства потребует внедрения инновационных разработок, позволяющих производить корма с пролонгированным сроком хранения и способные интенсифицировать процесс роста и вскармливания рыбы в садках. В этом мы видим еще одно применение наших разработок. Опыт применения природных биоактивных веществ в выращивании форели и кормопроизводстве, по нашим представлениям, может способствовать интенсификации рыбохозяйственной деятельности не только в северо-западном регионе, но и будет полезен для садкового выращивания рыбы в других регионах.

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Республика Карелия – лидер среди регионов России по объему пресноводного садкового выращивания радужной форели. При всех преимуществах этого вида (пищевой ценности, высокого содержания белка и эссенциальных жирных кислот), форель высокочувствительна к условиям выращивания, в частности, температурного и кислородного режима. На пике летних температур форель утрачивает аппетит, испытывает кислородное голодание, тормозится ее рост, в поголовье распространяются бактериальные и грибковые инфекции, возрастает гибель. Зимовальный период, связанный с продолжительным голоданием рыб, также является критическим периодом, который приводит к элиминации ослабленных особей. Для повышения продуктивности рыбохозяйственной деятельности на естественных водоемах Северо-Запада России необходимо усовершенствование технологии выращивания садковой форели по пути повышения естественной резистентности рыб к влиянию внешних факторов. Среди таких путей перспективным представляется обогащение кормов для форели активными веществами природного происхождения с антиоксидантным, иммуномодулирующим, пребиотическим действием. Биодобавки могут изменять пищевое поведение рыб, стимулировать аппетит, увеличивать эффективность усвоения пищи, тем самым увеличивая прирост, действовать на защитные силы организма, снижая подверженность бактериальным и паразитарным заболеваниям. Вместе с тем такие биодобавки безопасны как для самих рыб, так и для биоты природных водоемов, служащих целям товарного рыбоводства, а главное – для потребителя рыбных продуктов – человека, представляя собой безопасную альтернативу антибиотикам, гормонам и химиотерапевтическим средствам. Протестированная нами в садковых и аквариальных экспериментах биодобавка включает два компонента, которые экстрагируются из отходов заготовки лиственницы, в связи с чем их производство является экологичным решением утилизации отходов лесозаготовки. Дигидрокверцетин – биофлавоноид, мощнейший антиоксидант, близкий по структуре и действию всем известным ресвератролу, рутину. Арабиногалактан – полисахарид с пребиотической активностью, способствует росту микрофлоры желудочно-кишечного тракта, которая важна для эффективного пищеварения и защиты от патогенной флоры, а также стимулятор иммунных сил организма. В эффективности примененной биодобавки дигидрокверцетина и арабиногалактана для стимуляции естественных защитных сил организма мы убедились в проведенном на одном из форелевых хозяйств Карелии эксперименте. Протестированная в двухлетнем эксперименте с радужной форелью кормовая добавка показала свою эффективность в ситуациях, когда рыба подвергалась действию средовых факторов (повышенных, пониженных температур), голодания, бактериальной инфекции. Проанализирован массив научных данных – ихтиологических наблюдений, биохимического, молекулярно-генетического, микробиологического анализа органов садковой форели, получавшей корм с добавкой дигидрокверцетина и арабиногалактана или стандартный. Многие биохимические и молекулярно-генетические показатели, при помощи которых оценивался статус форели, имеют сезонную и возрастную зависимость, однако, эта вариабельность в равной мере касается рыб контрольной и опытной групп и не мешает их сравнению с целью установить эффекты, вызванные введением в рацион опытной группы биодобавки дигидрокверцетина и арабиногалактана. Различия по массе, длине, индексу упитанности между группами рыб, выращиваемых с использованием биодобавки или на стандартном корме, не достигали статистической значимости в периоды, благоприятные для роста, что, вероятно, свидетельствует об отсутствии прямого эффекта биодобавки на прирост живой массы. Отсутствие прямой стимуляции ростовых процессов подтверждено в аналогичном аквариальном эксперименте с молодью радужной форели, исключающем действие неучтенных факторов. При этом биодобавка существенно влияла на механизмы роста, формирования мышечной ткани (составляющей более половины весы рыбы), накопления резервных веществ. Вызываемые биодобавкой изменения, значимо проявляющиеся в периоды действия неблагоприятных факторов, прямо или опосредованно влияющих на скорость роста (инфекционного заболевания, голодания, повышенных температур), не только способствуют более легкому протеканию инфекционных заболеваний, переживанию периодов повреждающих температур, более быстрому восстановлению после их воздействия, но также сказываются и на качестве получаемого товара рыбоводства – филе форели. Так, лучшим потребительским качествам скелетных мышц (филе) форели, выращенной на обогащенном биодобавкой рационе, способствуют особенности регуляции процесса ее роста с преимущественным накоплением белковых веществ и сниженным накоплением резервных липидов в летний период, преобладанием полиненасыщенных жирных кислот в пуле жирнокислотных компонентов липидов. Основным показанием к практическому применению добавки может служить профилактика заболеваемости и повышение естественной резистентности рыб в условиях искусственного выращивания, связанного с действием стресс-факторов различной природы (погодных, инфекционных, антропогенных), особенно в регионах рискованного (в связи с особенностями климата) товарного рыбоводства и при выращивании требовательных к условиям обитания видов рыб. Важно отметить, что тестируемая нами биодобавка, по данным исследования, соответствует современному вектору развития пищевой промышленности на создание безопасных и качественных продуктов питания в рамках концепции «One health», согласно которой здоровье человека неотделимо от здоровья объектов его питания, в частности, коммерчески выращиваемой рыбы. Наши исследования биоактивных кормовых добавок будут продолжены, поскольку их применение поможет снизить зависимость рыбохозяйственной деятельности в регионе от естественных факторов окружающей среды и повысить экономическую привлекательность этой деятельности, и, как следствие, увеличить выпуск рыбной продукции, обладающей несомненной ценностью в питании человека. Развитие наших исследований биологической активности исследуемой добавки мы видим в углублении фундаментальных представлений о механизмах действия ее компонентов и разработке практических рекомендаций для рыбоводов. Подтверждение практического интереса к нашим исследованиям нашло отражение в производстве опытных партий кормов отечественного производства (Белгород), в рецептуру которых введена изучаемая биодобавка. Экспериментальный корм (с добавкой и без) заложен в рамках эксперимента на длительное хранение, чтобы убедиться в сроках сохранения его пищевой ценности и незаменимых компонентов (результаты будут получены на третьем году выполнения проекта). В развитии отечественного кормопроизводства с внедрением инновационных разработок мы видим еще одно применение наших исследований. Опыт применения природных биоактивных веществ в товарном выращивании рыб и кормопроизводстве, по нашим представлениям, будет способствовать интенсификации рыбохозяйственной деятельности не только в северо-западном регионе, но и в других регионах России.

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
На заключительном этапе выполнения работ по проекту нами были проведены два аквариальных эксперимента с молодью радужной форели возраста 0+, выращиваемой на экспериментальном корме с добавкой дигидрокверцетина (ДГК), арабиногалактана (АГ) или их комплекса (ДГК+АГ), и завершена аналитическая работа по оценке качественного состава комбикорма, обогащенного миксом ДГК+АГ, в ходе его длительного хранения. Все запланированные этапы работ были выполнены, и ожидаемые результаты получены в полном объеме (в некоторых случаях – превзошли ожидания). Можно говорить о некотором перевыполнении плана и особенно о получении результатов большего научного значения в сравнении с ожидаемыми за счет непредвиденных факторов, позволивших нам экспериментально изучить более широкий круг негативно действующих на форель факторов и дополнить спектр оцениваемых параметров состояния и ответных реакций форели информативными и доступными показателями. В первом из указанных аквариальных экспериментов тестировался эффект индивидуальных компонентов биодобавки, дигидрокверцетина (ДГК) и арабиногалактана (АГ), и их комплекса (ДГК+АГ), введенных в рацион форели в повышенных (в 400 раз против рекомендуемых производителем для кормления рыб) концентрациях. Поскольку эксперимент не включал каких-либо повреждающих воздействий на рыб, его результаты, во-первых, позволили убедиться в отсутствии проявлений токсичности высоких доз скармливаемых добавок (0,1 % ДГК, 0,2% АГ, 0,3% ДГК+АГ в соотношении 1:2), а, во-вторых, доказать, что созданные для рыб аквариальные условия удовлетворяют физиологическим потребностям форели как вида, требовательного к условиям содержания. Оценка статуса форели, включавшая поведенческие, метаболические, биохимические, микробиологические параметры, в течение 2,5 мес. лабораторного содержания показали, что кормовая обеспеченность рыб достаточна, но не избыточна, у рыб отсутствуют видимые признаки нарушений пищеварительных процессов, усвоения компонентов корма, печеночного метаболизма, неспецифических реакций иммунитета. Это важно для демонстрации возможности поддерживать нормальный физиологический статус рыб в течение многомесячных запланированных экспериментов. Показатели прироста мышечной массы рыб, активности про-миогенных механизмов, синтеза и деградации скелетномышечных белков, накопления резервных липидов в мышцах форели отражали физиологичные ростовые процессы рыб на протяжении всего периода наблюдений. Значимые различия, определяющиеся наличием в корме изучаемых добавок, были отмечены в белковом метаболизме скелетных мышц и частично затрагивали метаболизм липидов и накопление жировой массы. В присутствии ДГК-содержащих добавок (ДГК или ДГК+АГ) формирование массы скелетных мышц рыб происходило по преимущественному пути накопления белковых, а не липидных компонентов. С учетом полученных в эксперименте данных можно предположить, что выращиваемая в заданных аквариальных условиях форель представляет репрезентативную модель для исследования моделируемых стрессовых воздействий, при которых возможные эффекты исследуемых биологически активных добавок появились бы более четко. Целью другого аквариального эксперимента (ключевого во всей серии садковых и аквариальных наблюдений по проекту) была оценка реакций форели 0+, ее физиологического состояния, поведения, комплекса биохимических и молекулярно-генетических показателей, на контролируемую гипертермию, моделирующую естественную температурную кривую на открытом водоеме. Основными действующими факторами предполагались (а) рацион: наличие или отсутствие в корме добавки – дигидрокверцетина и (б) температура воды: постоянная (14 оС) или ее подъем (1 оС/сут.) до пикового значения 23 оС. Не в первый раз за время выполнения проекта (см. материалы отчета за 2017/2018 гг.) в схему эксперимента пришлось включить незапланированный фактор, а именно паразитарную инвазию поголовья форели моногенеями Gyrodactylus salaris, которая манифестировала на третьем месяце эксперимента. Важность этого фактора трудно переоценить, учитывая широкое распространение и экологические и экономические последствия гиродактилеза среди искусственных и природных популяций лососевых северо-западной России и скандинавских стран. Эксперимент был продолжен по прежней схеме с включением паразитарной инвазии как действующего фактора, с соответствующим дополнением спектра показателей количественной оценкой зараженности рыб и оценкой их неспецифических защитных механизмов, скомпрометированных у больных особей. Следовало также учитывать, что гипертермия может угнетающе действовать не только на форель, но и на возбудителя заболевания, G. salaris. Нами описаны реакции форели на инвазию паразитического организма, особенностях этой реакции у рыб, подвергнутых гипертермии, и об эффективности изучаемой добавки, ДГК, при действии на рыб этого комплекса неблагоприятных факторов. Выявленные нами антипаразитарные эффекты кормовой добавки дигидрокверцетина и гипертермии и синергизм в их действии – результат большой практической значимости, учитывая отсутствие химиотерапевтических или иных подходов к элиминации возбудителя. Наши результаты особенно важны для рыбоводства Северо-Западного региона России и скандинавских странах, регулярно терпящего урон от эпизоотий, вызванных G. salaris в искусственно выращиваемых стадах лососевых рыб. Легкость трансмиссии возбудителя между искусственными и природными популяциями лососевых рыб ставит под угрозу существование последних. В эксперименте по оценке динамики качественного и количественного состава комбикорма для форели при его длительном хранении (14 мес.) был использован корм отечественного производства («Лимкорм», Белгород) двух фракций (6 и 8 мм). Была отмечена отрицательная корреляция содержания нутриентов с наивысшей энергетической ценностью (триацилглицеринов) и эссенциальных липидных компонентов (полиненасыщенных жирных кислот n-3 ряда) со сроком хранения комбикорма. Потери триацилглицеринов и доминирующих жирных кислот происходили вследствие их окислительной деструкции, вместе с тем значительно увеличивалось содержание минорных жирных кислот. В корме, обогащенном добавкой ДГК+АГ (25 + 50 мг / кг корма, соответственно), были ниже потери n-3 ПНЖК – эссенциальных для форели липидных компонентов, которые рыбы могут получить исключительно с пищей в силу отсутствия соответствующих путей биосинтеза. Проведенные нами исследования на модельным объекте – радужной форели – соответствуют общемировой тенденции к поиску натуральных (безопасных, нетоксичных, биоразлагаемых и др.) веществ для поддержания здоровья рыбного поголовья, выращиваемого в аквакультуре, необходимость которого обусловлена потребностью в качественном продукте питания в рамках концепции «One health» (здоровье потребителя неотделимо от здоровья объектов его питания) при все возрастающем спросе на рыбную продукцию, а также необходимостью преодоления широко распространенных экологических проблем, возникающих при эксплуатации природных водоемов для выращивания аквакультурных видов. Подобные нашему научные изыскания необходимы, чтобы объективно оценить эффективность и безопасность множества субстанций, новых или уже используемых в целях ускорения роста, стимуляции неспецифического иммунитета, снижения требовательности к составу корма у объектов товарного рыбоводства, и выработать стратегию их использования для поддержания здоровья рыб, сохранения качества природной среды, увеличения экономической эффективности рыбоводческой деятельности. Также отдельных исследований заслуживает задача усовершенствования составов кормов для рыб отечественного производства, которые, во-первых, должны снизить зависимость рыбных хозяйств от импорта кормов и, во-вторых, сделать их конкурентоспособными на мировом рынке за счет функциональных преимуществ (стимуляции прироста живой массы, пищеварения, аппетита, естественных защитных механизмов рыб и др.).