Аннотация результатов, полученных в 2021 году
На начальном этапе в рамках проведения исследования на тему «Функциональная активность и механизмы адаптации микробиома пищеварительного тракта крупного рогатого скота на фоне новых кормовых добавок», предложены и выбраны растения, с содержанием наиболее интересных и малоизученных фитохимических веществ по отношению к микрофлоре рубца, произрастающие на территории России, некоторые из них произрастают на территории Оренбургской области, не входящие в красную книгу. Были выбраны растения семейства Яснотковые: Salviae folia (шалфей), Scutellaria baicalensis (шлемник байкальский), Oríganum vulgáre (душица) и семейство Астровые: Inulae rhizomata et radices (девясила корневища и корни), Artemisiae absinthil herba (полыни горькая трава). Для изучения металлов микроэлементов были выбраны микроэлементы в форме, наиболее близкой к природной, которые связаны с аминокислотами и пептидами, являются ко-факторами в ферментах, выполняют важную роль в защитной функции организма животного, росте и репродуктивности, медь - из-за сложного метаболизма и обеспеченности элемента в организме жвачных животных и кобальт, который является важным элементом у жвачных животных по двум причинам: во-первых, для микробной популяции в рубце жвачных животных и, в частности, для целлюлозной флоры, а во-вторых, для самого животного за счет поступления витамина В-12 через микробную активность. При выборе и оценке возможной токсичности компонентов новых кормовых добавок с исследованием тест-функций, а также изучение биологической активности рубцовой жидкости, содержащей исследуемые вещества, при реализации теста ингибирования бактериальной биолюминисценции генно-инженерных люминесцирующих штаммов Echerichia coli K12 TG1. Установлено, что в отношении рекомбинантного люминесцирующего штамма E. coli K12 MG1655 (pXen7) биокомплекс Cu полностью ингибировал свечение микроорганизма при максимальных концентрациях анализируемого вещества в диапазоне от 1,25 до 10 мг/мл, с увеличением разведения с 0,625 до 0,313 мг/мл процент выживших клеток увеличивался с 64 % до 76 % относительно контрольного значения. Биологическое действие исследуемых кормовых добавок на популяцию клеток S. mytilus показал, что наибольшим токсическим эффектом, как и в случае со штаммом E. coli K12 MG1655 (pXen7), обладали биокомплекс Cu и трава шлемника байкальского, токсическое действие которых проявлялось уже через 1 ч экспозиции во всем диапазоне исследуемых концентраций данных веществ, характеризующееся лизисом клеток. Значительной токсичностью обладали корни и корневища девясила, проявившейся в диапазоне концентраций 2,5-10 мг/мл и сопровождающейся лизисом всех клеток тест-объекта. На этом фоне трава полыни горькой обладали незначительным токсическим эффектом, проявившемся лишь в концентрации 10 мг/мл, причем в концентрации 5 мг/мл выживаемость тест-организма соответствовала 50 %. Трава душицы и биокомплекс Co характеризовались высоким уровнем выживаемости S. mytilus, проявляющимся в диапазоне концентраций 0,039-2,5 мг/мл. Изучена биологическая активность рубцовой жидкости, содержащей исследуемые вещества, формирование смеси рубцовой жидкости с включением шлемника байкальского, представляющей целый ансамбль различных молекул, продемонстировало выраженное изменение антикворумной активности. Так, в максимальной концентрации оксо-С6-ГСЛ происходит усиление эффекта ингибирования на 61 %, что соответствует уровню 259479 ± 854 RLU, а при 10-6 М составило 57 %. В ходе проведения оценки дозозависимых эффектов металлов микроэлементов фитохимических веществ в условиях "искусственного рубца" с определением переваримости и выбора оптимальных композиций (in vitro), установлено, концентрация уксусной кислоты в образце с присутствием травы полыни в дозировке 10 г/кг СВ была значительно выше чем в других образцах на 79,2 % (р≤0,05), трава полыни показала большее содержание общего, небелкового и аммиачного азота в РЖ чем корневища и корни девясила, причем не зависимо от концентрации. Трава полыни в дозировке 10,0 г на 1 кг СВ в большей степени снижали выработку метана, чем другие ее дозировки (р≤0,05), так доза 2,0 г показал повышение уровня метана в РЖ на 36,5 % (р≤0,01), а доза 5,0 г на 47,5 % (р≤0,01). При использовании Salviae folia самые высокие значения концентрации для летучих жирных кислот составили для дозировки 1,6 г/кг СВ: уксусная (7,3±0,004 ммоль/100 мл) (Р≤0,01); пропионовая (4,6±0,007 ммоль/100 мл) (Р≤0,01); масляная (5,8±0,002 ммоль/100 мл) (Р≤0,05); валериановая (4,1±0,004 ммоль/100 мл) (Р≤0,01); капроновая (1,4±0,002 ммоль/100 мл) (Р≤0,05) кислоты. Изучая воздействие фитовеществ в нашем опыте, наибольшее значение по содержанию общего и белкового азота установлено для дозировки 0,8 г/кг СВ Salviae folia, 0,15 г/кг СВ Scutellaria baicalensis, 0,3 г/кг СВ Oríganum vulgáre. Выявлено незначительное снижение аммиачной формы азота для дозировок 1,6 и 2,4 г/кг СВ Salviae folia в отличие от дозировки 0,8 г/кг СВ разница составила 5,5 %. Для дозировки 0,2 и 0,3 г/кг СВ Oríganum vulgáre содержание мочевинной формы азота было выше на 5,3 % и 10,0 % соответственно, чем для дозировки 0,6 г/кг СВ. С использованием Salviae folia среднее значение концентрации метана было выше чем в группах Scutellaria baicalensis и Oríganum vulgáre. При введении Scutellaria baicalensis в дозировке 0,3 г/кг СВ отмечалось самая низкая концентрация метана, так же, как и у Oríganum vulgáre в дозировке 0,6 г/кг СВ разница составила 23,1 %. В тоже время среднее значение концентрации метана в группе Oríganum vulgáre в сравнении с Salviae folia и Scutellaria baicalensis было ниже на 32,4 % и 26,5 % соответственно. При изучении ферментативных процессов и интенсивность метанообразования в рубце бычков (in vitro) на фоне фитобиотических и химических веществ с использованием Salviae folia, Artemisiae absinthil herba, и хлорид кобальта (СoCl2), установлено, переваримость СВ рациона при включении фитовеществ увеличивалась в образце Salviae folia на 1,3 %, в образце Artemisiae absinthil herba напротив уменьшалась на 2,9 % относительно контрольного образца (р≤0,05). Введение хлорида кобальта повышало переваримость СВ на 1,5 % при сравнении с контролем. Наилучшая переваримость была отмечена при использовании композиции Artemisiae absinthil herba + CoCl2 и была выше чем в контроле на 2,1 % (р≤0,05). В присутствии композиции Salviae folia + CoCl2 данный показатель был выше чем в контроле на 1,3 % (р≤0,05). Введение в микрорацион фитовеществ показало повышение переваримости СВ рациона, что способствовало увеличению активности пищеварительных ферментов, амилазы и протеаз, в рубцовой жидкости. Максимальная амилолитическая активность была в образце с использованием Salviae folia. В контрольной группе активность в РЖ протеаз составила 32,7 ±0,12 мг/мл/мин, наиболее высоким данный показатель был при совместном использовании Salviae folia+CoCl2 и оказался выше контроля на 92 % (р≤0,05). Использование хлорида кобальта усиливало активность протеаз на 69,2 % (р≤0,05), а фитовеществ Salviae folia и Artemisiae absinthil herba на 71,8 % (р≤0,05). Максимально положительный эффект выявлен при использовании Artemisiae absinthil herba и хлорида кобальта, при данной композиции зафиксировано повышение переваримости СВ на снижение выработки метана 2,1 %, увеличение пищеварительных ферментов, а также увеличение концентрации ЛЖК в рубцовой жидкости. В проведенных исследованиях in vitro уровень метана снижался только при использовании Artemisiae absinthil herba на 28,7 %, а при использовании Salviae folia напротив достоверно повышался на 14,2 % (р≤0,05). Уровень СН4 и эквивалент СО2 максимально были снижены при использовании композиции Salviae folia и CoCl2 (р≤0,05). Фитовещества благодаря своему влиянию на секрецию пищеварительных ферментов значительно увеличивали активность фермента амилазы в РЖ, активность протеаз, концентрацию ЛЖК и обмен азота в рубце, однако повышали количество метана.

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Применение в качестве кормовой добавки для крупного рогатого скота Artemisia absinthium herbal (полыни горькой трава ) как отдельно, так и в сочетании с хлоридом кобальта II (CoCl2) влияет на функциональное состояние пищеварительной системы животного, изменяя рубцовый и кишечный микробиом, увеличивая долю в микробиоме микроорганизмов, способных продуцировать углевод-активные ферменты CAZymes, которые в свою очередь повышают расщепление структурных углеводов, изменение в биоразнообразии микробиома способствует улучшению ферментативных характеристики, за счёт образования короткоцепочечных жирных кислот (SCFA), являющихся важными источниками энергии для организма и действующих как молекулы передачи сигналов через рецепторы, связанные с G-белком, воздействуя на различные периферические ткани организма. Использование A. absinthium и CoCl2 повышает концентрацию метаболитов крови, характеризующие продуктивное действие корма, такие как энергетический баланс, минеральный статус, белковый статус питания, иммунный статус, улучшается антиоксидантная активность организма. Применение A. absinthium и CoCl2 увеличивает всасывание незаменимых полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) омега-3 и омега-6, также A. absinthium и CoCl2 увеличивает концентрацию незаменимых аминокислот в рубцовом содержимом, лейцина и изолейцина. A. absinthium раздельно или в сочетании с микроэлементами металлов (CoCl2) способна снижать значение маркера субклинического воспаления (NLR), характеризующего заболеваний пищеварительной системы. Растения, содержащие в себе широкий спектр химических веществ и соединений, раздельно и в сочетании с микроэлементами металлов способны улучшать функциональную активность пищеварительной системы, улучшая использование корма и повышая продуктивные показатели животного.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Изучение микробиома рубца у крупного рогатого скота продемонстрировало, что воздействие CuCl2 приводит к изменению таксономической структуры бактериального сообщества. Доля бактерий рода Bacteroidetes увеличилось, в то время как численность Firmicutes снизилась. Однако уменьшение доли бактерий некоторых семейств, таких как Streptococcaceae, Lachnospiraceae и Acidaminococcaceae, может быть связано с негативным влиянием CuCl2 на грамположительной бактерии. Применение полыни (A. absinthium) и меди (CuCl₂) в рационе крупного рогатого скота улучшает таксономическую структуру бактериального сообщества рубца, увеличивает популяции филумов Bacteroidetes и Candidatus Saccharibacteria, повышает активность пищеварительных ферментов и улучшает переваримость корма. Значения биомаркеров эффективности использования корма, характеризующие энергетический баланс организма, минеральный статус, белковый статус питания, антиоксидантный статус при использовании (A. absinthium) и меди (CuCl₂) имели показатели выше. Ферментативные показатели активность рубца также были повышены.В ходе исследования были выявлены корреляции между бактериальным сообществом рубца, кишечника и уровнем аминокислот и жирных кислот. С целью более точного определения взаимосвязи микробиома желудочно-кишечного тракта крупного рогатого скота с метаболическими путями и фенотипическими признаками, был проведен научно-хозяйственный эксперимент. После анализа микробиоты кишечного содержимого бычков, разделённых по живой массе, были выявлены доминирующие филумы Firmicutes и Bacteroidetes. Меньшая доля бактерий относилась к филумам Proteobacteria, Spirochaetes, unclassified Bacteria и Verrucomicrobia. В кишечном содержимом обеих групп бычков преобладали семейства Lachnospiracea, Ruminococcaceae, Spirochaetaceae, unclassified Bacteroidales. Оценка связи или изменение хозяйственных признаков, живой массы тела исследуемых животных с бактериальным сообществом кишечника имела положительные коэффициенты корреляции. Обнаружены связи между определёнными родами бактерий и мраморностью мяса. Фенотипическая связь между показателями мраморности мяса, живой массы тела и метаногенезом METH-ACETATE-PWY: methanogenesis from acetate, указывают на большую представленность генов кишечного сообщества у животных с большей массой тела и с мраморностью Prime and Choice.