Оценка эффективности использования дигидрокверцетина, уникального антиоксиданта российского производства, для увеличения производительности форелевых хозяйств в условиях Северо-западного региона России

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 17-74-20098

НазваниеОценка эффективности использования дигидрокверцетина, уникального антиоксиданта российского производства, для увеличения производительности форелевых хозяйств в условиях Северо-западного региона России

Руководитель Канцерова Надежда Павловна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Карельский научный центр Российской академии наук" , Республика Карелия

Конкурс №24 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-103 - Гидробиология и ихтиология

Ключевые слова садковая форель, темп роста, кормовые добавки, дигидрокверцетин, антиоксидантная система, белковая деградация, перекисное окисление липидов

Код ГРНТИ34.33.33

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на решение одной из основных задач научно-технического развития России, связанного с разработкой и внедрением инновационных технологий для интенсификации рыбохозяйственного производства. Садковое выращивание форели Salmo trutta (сем. Лососевые), широко практикуемое в Северо-Западном регионе России с целью насыщения рынка продуктами высокой пищевой ценности и в силу высокой коммерческой значимости рыбохозяйственной деятельности для экономики региона, имеет, вместе с тем, ряд ограничений, связанных с региональными климатическими особенностями и, как следствие, является коммерческой деятельностью высокого риска. В частности, форелевые хозяйства несут значительные потери (высокая летальность, угнетение роста рыбы) при разведении этого типично холодноводного вида в период летнего повышения температуры воды, провоцирующего гипоксию и чрезмерный рост массы микроорганизмов в водоемах, эксплуатируемых для рыбоводных целей. Кроме того, выращиваемые рыбы испытывают пресс общих для рыбоводных хозяйств факторов – высокой скученности, подверженности паразитарным и бактериальным инфекциям, слабой проточности воды и других. Стимуляция роста и повышение резистентности организма в этих условиях могут достигаться путем обогащения стартерных кормов пищевыми добавками с доказанной антиоксидантной активностью, например, природным флавоноидом дигидрокверцетином. На сегодняшний день дигидрокверцетин, получаемый из лиственничного сырья (отходов заготовки древесины лиственниц сибирской и даурской), в качестве БАДа широко применяется в медицине, косметологии и ветеринарии (торговые названия taxifolin, диквертин), но его использование в рыбохозяйственной промышленности является новым направлением и требует научного обоснования для описания оказываемых эффектов, установления механизма действия, возможных токсических эффектов, расчета эффективных и безопасных доз и др. Для этого планируется провести ряд экспериментов с садковой радужной форелью. Для оценки действия ДГК на скорость роста рыб, молоди форели (возраст 0+) будет скармливаться стартерный корм с добавкой дигидрокверцетина (по предварительным расчетам, в дозировке 50 мг/кг корма). Длительность наблюдений составит 3 летних месяца, в течение которых ежемесячно будут определяться показатели летальности (в %), размерно-массовые показатели молоди, отбираться пробы для биохимического, молекулярно-генетического (скелетные мышцы, печень рыб) и микробиологического (кишечник) анализа. В качестве контроля, в аналогичных условиях будет выращиваться форель на корме без ДГК. Дозозависимость, возможные токсические эффекты ДГК и расчет оптимальной действующей его концентрации будут установлены в аквариальном эксперименте с молодью форели (0+), содержащейся в течение 60 сут. на премиксе корма и различных концентраций ДГК (0, 10, 50, 100 мг/кг корма), после чего будет проведена оценка ростовых процессов, биохимических и микробиологических характеристик форели. Также в аквариальном эксперименте будет оцениваться эффективность ДГК для повышения резистентности форели к воздействию внешних факторов. Для этого оптимальная (по данным предыдущего эксперимента) дозировка ДГК будет скармливаться молоди форели, выращиваемой при повышении температуры, моделирующем по уровню и скорости летний подъем температур в естественных водоемах, используемых для рыбоводства. Полученные в вышеописанных экспериментах данные позволят судить об эффективности дигидрокверцетина в качестве кормовой добавки: степени его действия на ростовые процессы, накопление липидов и белков в скелетных мышцах рыб, уровень (ан)аэробного энергообмена, уровень оксидативного стресса, выживаемость молоди. Маркерами ростовых процессов, помимо меристических признаков (длины, массы, индекса упитанности (CF), гепатосоматического индекса), выбраны показатели, отражающие накопление мышечной массы: уровень экспрессии генов тяжелой цепи миозина (основного белка скелетных мышц), транскрипционных факторов стимуляции миогенеза (MyoD, Myf5, миогенина), отрицательного регулятора миогенеза (миостатина), интенсивность белковой деградации, оцениваемая по активности внутриклеточных протеиназ (катепсинов В, D, кальпаинов, протеасомы). Среди биомаркеров оксидативного стресса молоди форели будут оцениваться показатели ферментативного и молекулярного звеньев антиоксидантной системы (активность каталазы, пероксидазы, супероксиддисмутазы, глутатион-S-трансферазы, концентрация восстановленного глутатиона, витаминов А и Е), а также продуктов перекисного окисления липидов – малонового диальдегида, диеновых конъюгатов, диенкетонов. Состояние и целостность биомембран будут оцениваться по уровню мембранных и запасных липидов и их жирнокислотному составу, уровню холестерина и его производных. Будет описан качественный и количественный состав микробиоты желудочно-кишечного тракта форели, отражающий эффективность пищеварения, защитной функции кишечника и, как следствие, ростовых процессов. Также планируется оценить протекторные свойства ДГК в отношении состава коммерческого корма, применяемого на рыбоводном хозяйстве. При длительном хранении, как известно, белки и липиды корма подвергаются окислению и утрачивают пищевую ценность, в связи с чем введение в его состав компонентов с антиоксидантной активностью может увеличивать срок хранения продукта без потери качества. Предстоит сравнить динамику содержания белков и липидов, окисленных их производных в корме, обработанном дигидрокверцетином, в сравнении с хранящимся без соответствующей обработки; длительность наблюдений составит один год (более шести месяцев, рекомендуемых производителем), с ежемесячным анализом состава. Таким образом, предлагаемое комплексное исследование антиоксидантных и иных биологических активностей дигидрокверцетина (флавоноида природного происхождения, добываемого российскими производителями из лиственничного сырья) позволит сделать заключения о целесообразности и безопасности его использования в качестве кормовой добавки для ускорения роста и повышения резистентности садковой форели к комплексу неблагоприятных воздействий в условиях рыбоводных хозяйств северо-западного региона, а также для увеличения срока годности коммерческих кормов, применяемых в рыбоводств. Рациональное применение дигидрокверцетина, по всей видимости, будет способствовать повышению продуктивности форелевых хозяйств, улучшению потребительских свойств получаемого ими продукта, пролонгации сроков годности кормов и, в конечном счете, снижению экономических издержек аквахозяйств.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Канцерова Н.П., Лысенко Л.А., Тушина Е.Д. Effects of dietary inclusion of dihydroquercetin on protein oxidation, calpain and proteasome activity levels in rainbow trout skeletal muscles and liver Protein Science, Vol. 27. Issue S1. P. 212-213 (год публикации - 2018)
10.1002/pro.3513

2. Лысенко Л.А., Канцерова Н.П. Protein quality control enzyme activities and carbonylated protein content in the skeletal muscles and cardiomyocytes of reared rainbow trout, Oncorhynchus mykiss FEBS Open Bio, V. 8. Issue S1. P. 423-424. (год публикации - 2018)
10.1002/2211-5463.12453

3. Суховская И.В., Канцерова Н.П. The effect of a dietary antioxidant on the antioxidant defense system in juvenile rainbow trout, Oncorhynchus mykiss FEBS Open Bio, V. 8. Issue S1. P. 351. (год публикации - 2018)
10.1002/2211-5463.12453

4. Паршуков А.Н., Фокина Н.Н., Лысенко Л.А., Канцерова Н.П. Metagenomic sequencing of rainbow trout gut microbiota: search for bacterial taxa indicating fish infectious state Conference Proceedings of the XXXVII Annual Meeting of the European Culture Collections’ Organization, 13-15 September 2018, Moscow, Russia, Conference Proceedings of the XXXVII Annual Meeting of the European Culture Collections’ Organization, 13-15 September 2018, Moscow, Russia, p. 75-76. (год публикации - 2018)

5. Канцерова Н.П., Лысенко Л.А., Тушина Е.Д., Чурова М.В. Effects of dihydroquercetin and arabinogalactan as a dietary supplement on growth performance, intracellular proteases activities and muscle-specific gene expression in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) Book of Abstract of the 31 Congress of New European Society for Comparative Physiology and Biochemistry (ESCPB), Book of Abstract of the 31 Congress of New European Society for Comparative Physiology and Biochemistry (ESCPB), 9-12 September 2018, Porto, Portugal, N. 18884. (год публикации - 2018)

6. Суховская И.В., Фокина Н.Н., Канцерова Н.П. The effect of the feed additive with antioxidant properties for restoration of biochemical markers in rainbow trout Book of Abstract of the 31 Congress of New European Society for Comparative Physiology and Biochemistry (ESCPB), Book of Abstract of the 31 Congress of New European Society for Comparative Physiology and Biochemistry (ESCPB), 9-12 September 2018, Porto, Portugal, N. 17843. (год публикации - 2018)

7. Канцерова Н.П., Лысенко Л.А., Тушина Е.Д., Суховская И.В. Oxidized protein content corresponds with proteasome activity in the liver of rainbow trout treated by bacterial infection FEBS Open Bio, V. 9. Suppl. 1. P. 421. (год публикации - 2019)
10.1002/2211-5463.12675

8. Канцерова Н.П., Лысенко Л.А., Фокина Н.Н., Суховская И.В., Немова Н.Н. Seasonal Variations in Lipid Content and Protein Degradation Enzymes Pattern in Reared Rainbow Trout Organs Moderate by Natural Dietary Supplement Acta Physiologica, V. 227. Suppl. 718. P. 111 (год публикации - 2019)
10.1111/apha.13366

9. Суховская И.В., Фокина Н.Н., Кочнева А.А., Курпе С.Р., Канцерова Н.П. Ambient Water Temperature Promotes Temperature Response Including Lipid Modifications and Oxidative Stress in Fish Acta Physiologica, V. 227. Suppl. 718. P. 111-112 (год публикации - 2019)
10.1111/apha.13366

10. Лысенко Л.А., Канцерова Н.П., Паршуков А.Н., Суховская И.В. Dietary supply of the antioxidant and prebiotic mix promotes muscle growth and improves disease resistance in cultivated fish Acta Physiologica, V. 227. Suppl. 718. P. 45-46. (год публикации - 2019)
10.1111/apha.13366

11. Чурова М.В., Лысенко Л.А., Канцерова Н.П., Суховская И.В., Родин М.А., Крупнова М.Ю., Немова Н.Н. Активность ферментов энергетического и углеводного обмена у искусственно выращиваемой радужной форели Oncorhynchus mykiss Walb. при развитии бактериальной септицемии: эффект кормовой добавки Доклады Академии наук, Т. 489. - №2. - C. 218-220 (год публикации - 2019)
10.31857/S0869-56524892218-220

12. Фокина Н.Н., Лысенко Л.А., Руоколайнен Т.Р., Суховская И.В., Канцерова Н.П., Немова Н.Н. Зависимость содержания липидов и ненасыщенных жирных кислот в скелетных мышцах радужной форели от условий выращивания и физиологического состояния рыб Прикладная биохимия и микробиология, Т. 56, № 3, с. 305-312. (год публикации - 2020)
10.31857/S0555109920030034

13. Канцерова Н.П., Лысенко Л.А., Чурова М.В., Тушина Е.Д., Суховская И.В., Немова Н.Н. Dietary supplement with dihydroquercetin and arabinogalactan affects growth performance, intracellular protease activities and muscle-specific gene expression in bacterially infected Oncorhynchus mykiss International Aquatic Research, V. 12, № 1, pp. 63-73. (год публикации - 2020)
10.22034/IAR(20).2020.671431

14. Канцерова Н.П., Чурова М.В., Лысенко Л.А., Тушина Е.Д., Родин М.А., Крупнова М.Ю., Суховская И.В. Влияние гипертермии на протеиназы и регуляторы роста скелетных мышц культивируемой радужной форели O. mykiss Биоорганическая химия (год публикации - 2020)

15. Лысенко Л.А., Канцерова Н.П., Чурова М.В., Тушина Е.Д., Немова Н.Н. Growth-related dynamics of muscle protein degradation in reared Oncorhynchus mykiss during growth season KnE Life Science, 5(1), 581–591. (год публикации - 2020)
10.18502/kls.v5i1.6131

16. Лысенко Л.А., Канцерова Н.П., Тушина Е.Д. Proteasome activity and protein oxidation levels in the skeletal muscles of cultivated rainbow trout Molecular Biology of the Cell, V. 28. No. 26. P. 1672 (год публикации - 2017)
10.1091/mbc.E17-10-0618

17. Лысенко Л.А., Канцерова Н.П., Чурова М.В., Немова Н.Н. Влияние антиоксидантных добавок на показатели роста и оксидативного стресса у искусственно выращиваемых рыб: садковая форель как модельный объект Перспективы рыболовства и аквакультуры в современном мире: Материалы III научной школы молодых ученых и специалистов по рыбному хозяйству и экологии, посвященной 140-летию со дня рождения К.М. Дерюгина.: М., Изд-во ВНИРО, 2018., Перспективы рыболовства и аквакультуры в современном мире: Материалы III научной школы молодых ученых и специалистов по рыбному хозяйству и экологии, посвященной 140-летию со дня рождения К.М. Дерюгина.: М., Изд-во ВНИРО, 2018. С. 35 (год публикации - 2018)

Публикации