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 23-16-00243
НазваниеРазработка биоактивного функционального пищевого ингредиента на основе арахидоновой кислоты и пробиотических штаммов лактобактерий для профилактики сахарного диабета второго типа
Руководитель Забодалова Людмила Александровна, Доктор технических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" , г Санкт-Петербург
Конкурс №80 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-302 - Функциональные и специальные продукты питания
Ключевые слова биолипиды, арахидоновая кислота, микробиота кишечника, сахарный диабет, функциональные пищевые ингредиенты, функциональные продукты питания
Код ГРНТИ65.09.05
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
С позиций современной клинической нутрициологии для целенаправленной диетологической коррекции и/ или профилактики метаболических нарушений при сахарном диабете 2 типа (СД2) целесообразно использовать специализированные пищевые продукты, содержащие биологически активные вещества (БАВ) с доказанными гипогликемическими, противовоспалительными и антиоксидантными свойствами. На первом этапе создания этих продуктов должны быть учтены результаты экспериментальной оценки влияния входящих в их состав БАВ на биомаркеры заболевания. Доклинические исследования на экспериментальных моделях СД направлены на обоснование включения таких БАВ в рецептуры профилактических пищевых продуктов функционального назначения. Подобный новый персонифицированный подход в профилактике СД2 будет способствовать увеличению продолжительности жизни социальной активности, повышению качества жизни пациентов с таким диагнозом. Данные по разработке функциональных продуктов питания ограничиваются рядом биологически активных компонентов, например, таких как ингибиторы альфа-амилазы, инулин, а также увеличение содержания пищевых волокон в продукте. Таким образом, создание функциональных пищевых продуктов профилактического действия в отношении СД2 является актуальным и перспективным.
Целью проекта является разработка биоактивного функционального пищевого ингредиента на основе арахидоновой кислоты (АК) и пробиотических штаммов лактобактерий для профилактики СД2.
Важной составляющей физиологической активности АК представляется их участие в сигнальных системах клетки, а также в ее способности устранять патологические эффекты окислительного стресса и метаболического синдрома при СД2. Кроме того, есть доказательства вовлечения микробиоты кишечника в патогенез развития СД2. В ряде исследований было продемонстрировано, что пероральное введение пробиотиков крысам с диабетом значимо уменьшало показатели гипергликемии, окислительного стресса и дислипидемии. Широкий спектр исследованных биологически активных веществ различной природы зачастую не рассматривается как потенциальный функциональный ингредиент для корректировки рациона питания больных СД2. Пищевые продукты для данной группы населения в основном представляют из себя продукты с сахарозаменителями и/или подсластителями, низкоуглеводные продукты без добавленного сахара и пр. Так как длительная декомпенсация усугубляет инсулинорезистентность и способствует развитию вторичной резистентности к сахароснижающим средствам, составляющим основную фармакотерапевтическую группу для лечения СД2, потребность в новых эффективных и безопасных подходах к поиску и разработке сахароснижающих функциональных ингредиентов очевидна.
Научная новизна проекта заключается в разработке биоактивного функционального пищевого ингредиента на основе АК и пробиотических штаммов лактобактерий для производства функциональных пищевых продуктов с подтвержденным в экспериментальных доклинических исследованиях профилактическим эффектом в отношении СД2. Будет разработана экспериментальная модель доклинических исследований профилактического эффекта биокомплекса с АК и пробиотическими штаммами лактобактерий для использования его в составе функционального пищевого ингредиента. Получение научно подтвержденной информации о совместном использовании АК и пробиотических штаммов лактобактерий в составе функционального пищевого ингредиента позволит разработать новый подход к контролируемой профилактике СД2 посредством персонализированной коррекции рациона питания. В ходе проекта будут определены технологические параметры производства и характеристики функционального пищевого ингредиента, содержащего биокомплекс с АК и пробиотическими штаммами лактобактерий. Будут разработаны рекомендации по использованию полученного функционального пищевого ингредиента в составе функционального продукта питания для регулярного рациона потребителями различной возрастной группы.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Хашим М.А., Мохаммед Д.М., Эль-Мессери Т.М., Бараненко Д.А., Булкран М.С., Эль-Саид М.М.
Enhancing Date Seed Phenolic Bioaccessibility in Soft Cheese through a Dehydrated Liposome delivery system and its effect on testosterone-induced benign prostatic hyperplasia in rats
Frontiers in Nutrition (год публикации - 2023)
10.3389/fnut.2023.1273299
2.
Мохаммед Д.М., Эль-Мессери Т.М., Бараненко Д.А., Хашим М.А., Тютьков Н., Маррез Д.А., Эльмессери В.М., Эль-Саид М.М.
Effect of Spirulina maxima microcapsules to mitigate testicular toxicity induced by cadmium in rats: Optimization of in vitro release behavior in the milk beverage
Journal of Functional Foods (год публикации - 2024)
10.1016/j.jff.2023.105938
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
У крыс среднего возраста проводилась индукция экспериментального сахарного диабета 2 типа (СД2) с использованием никотинамида и стрептозоцина. После индукции модели СД2 и контроля уровня глюкозы в крови крыс разбили случайным образом на восемь групп (негативный контроль – модель СД2 (получала физраствор), группа получающая пустые микрокапсулы без биокомплекса, экспериментальные группы, получавшие низкую, среднюю и высокую дозировки биокомплекса с арахидоновой кислотой отдельно, либо вместе с пробиотическими микроорганизмами) по 8 особей. Из 8 интактных животных была сформирована контрольная группа. Для создания микроинкапсулированной формы биокомплекса арахидоновой кислоты (АК) и пробиотических микроорганизмов использовали метод инструментальной экструзии в альгинат натрия с фиксацией в растворе хлорида кальция. Разведенные в физрастворе микрокапсулы биокомлекса АК и пробиотических микроорганизмов вводили животным в течение 30 сут с помощью внутрижелудочного зонда. Контрольные группы получали аналогичное содержание физраствора. На фоне хронического введения микрокапсул биокомплекса из АК и пробиотических штаммов лактобактерий (в трех разных дозах – низкой, средней и высокой) в течение 30 сут в условиях моделирования стрептозотоцин-индуцированного СД определяли параметры состояния крыс, описанные ниже. Биокомплекс в высокой дозировке снижал концентрацию глюкозы в крови крыс. Все дозировки биокомплекса обеспечивали снижение уровня уровни гликозилированного гемоглобина и повышение уровня инсулина. Предварительное введение биокомплекса улучшало толерантность к сахарной нагрузке у крыс среднего возраста при пероральном и внутривенном введении глюкозы. Хроническое введение микрокапсул с АК и пробиотиками улучшает показатели липидного обмена у крыс среднего возраста. Введение микрокапсул с биокомплексом обеспечивает протекторный эффект в отношение СТЗ индуцированного диабета у крыс на уровне сохранения морфологии и функции поджелудочной железы, печени и толстого кишечника. Установлено, что введение микрокапсул с АК в средней и высокой дозировках способствует сохранению слизистого слоя толстого кишечника, отвечающего за барьерную функцию, в модели СТЗ индуцированного СД2 у крыс. Введение микрокапсул с пробиотиками способствует сохранению глубины крипт толстого кишечника в модели СТЗ индуцированного СД2 у крыс. Для исследования влияния разрабатываемых микрокапсул на микробиом лабораторных животных было проведено метагеномное секвенирование 16S рРНК состава кишечной микрофлоры каждой группы крыс. Установлено статистически значимое увлечение представленности рода Akkermansia в группах с высокой дозировкой микроинкапсулированного биокомплекса, при их почти полном угнетении в группе с моделью СД2, получавшей физраствор. Также было осуществлено метаболомное исследование состава короткоцепочечных органических кислот в толстом кишечнике каждой группы животных методом газовой хромато-масс-спектрометрии (ГХ-МС). Установлено статистически значимое увеличение содержания уксусной и пропионовой кислот при хроническом введении микрокапсул в высокой дозировке (p < 0,05). Таким образом, установлено, что введение биокомплекса АК и пробиотических микроорганизмов обеспечивает протекторный эффект в отношение СТЗ индуцированного диабета у крыс среднего возраста (12-14 мес). Установлена эффективность инкапсулирования пробиотических микроорганизмов для каждого штамма в отдельности – 90, 2 % для L. plantarum, 91,1 % для L. rhamnosus и 96,2 % для B. bifidum. При инкапсулировании всех трех штаммов в соотношении 1:1:1 эффективность инкапсулирования составила 95,3 %. Эффективность инкапсулирования АК составила 92,3 %.
Публикации
1. Бараненко Д. А., Ильина В. С., Тютьков Н., Борисова И. И., Забодалова Л. А. Пищевые биологически активные ингредиенты на основе липидов и пробиотических культур Межвидовые различия химического состава растительных лецитинов и их функциональных свойств: материалы 18-й Международной научно-практической конференции, С. 34-43. (год публикации - 2024)
2. Забодалова Л. А., Ильина В. С., Тютьков Н., Лемешонок Е. И., Аллох П., Бабинцев К. А., Бараненко Д. А. Йогурт с инкапсулированными пробиотическими микроорганизмами для профилактики сахарного диабета второго типа Аграрная наука, № 3 (год публикации - 2025)
3. Эминова Э.Р., Сорокина А.С., Забодалова Л.А., Аллох П., Бараненко Д.А. Получение микроинкапсулированного экстракта проростков Brassica oleracea var. italica Ползуновский вестник, № 3. С. 134‒140. (год публикации - 2024)
4. Ильина В.С. , Забодалова Л.А. , Аллох П. , Александрова И.В. , Бараненко Д.А. Исследование эффектов полиненасыщенных жирных кислот в отношении липотоксического воздействия in vitro Энергоэффективные инженерные системы. Материалы международных научно-технических конференций. , С. 248-251. (год публикации - 2024)
5. Забодалова Л.А., Ильина В.С., Тютьков Н., Лемешонок Е.И., Аллох П., Бабинцев К.А., Бараненко Д.А. Потенциал применения арахидоновой кислоты и пробиотических штаммов микроорганизмов в составе функциональных пищевых продуктов для профилактики сахарного диабета второго типа Ползуновский вестник, № 3 (год публикации - 2025)
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
У старых крыс проводилась индукция экспериментального сахарного диабета 2 типа (СД2) с использованием диеты с высоким содержанием жиров и инъекции стрептозотоцина. После индукции модели СД2 и контроля уровня глюкозы в крови крыс разбили случайным образом на четыре группы (негативный контроль – модель СД2 (получала физраствор), экспериментальные группы, получавшие низкую, среднюю и высокую дозировки микроинкапсулированного комплекса с арахидоновой кислотой, пробиотическими микроорганизмами и антиоксидантами по 8 особей. Из 8 интактных животных была сформирована контрольная группа. Для создания микроинкапсулированной формы комплекса использовали метод инструментальной экструзии в альгинат натрия с фиксацией в растворе хлорида кальция. Разведенные в физрастворе микрокапсулы вводили животным в течение 30 сут с помощью внутрижелудочного зонда с начала формирования модели СД2. Контрольные группы получали аналогичное содержание физраствора. На фоне хронического введения микрокапсул (в трех разных дозах – низкой, средней и высокой) в течение 30 сут в условиях моделирования СД2 определяли параметры состояния крыс, описанные ниже. Биокомплекс в средней и высокой дозировке снижал концентрацию глюкозы в крови крыс. Все дозировки биокомплекса обеспечивали снижение уровня уровни гликозилированного гемоглобина и повышение уровня инсулина. Предварительное введение биокомплекса улучшало толерантность к сахарной нагрузке у старых крыс при пероральном введении глюкозы. Хроническое введение микрокапсул с АК и пробиотиками улучшает показатели липидного обмена у крыс. Введение микрокапсул обеспечивает протекторный эффект в отношение индуцированного диабета у старых крыс на уровне сохранения морфологии и функции поджелудочной железы и печени. Проведенные в проекте медико-биологические исследования с использованием крыс различных возрастов продемонстрировали эффективность и позволили установить дозировки разработанных микроинкапсулированных пищевых ингредиентов на основе АК, пробиотиков и антиоксидантов. Полученные данные убедительно продемонстрировали их биологическую эффективность, выражавшуюся в нормализации углеводного и липидного обмена, снижении проявлений оксидативного стресса и улучшении морфофункционального состояния печени и поджелудочной железы. Применение экспериментальных дозировок позволило установить уровни введения микрокапсул, обеспечивающие высокий физиологический эффект при сохранении безопасности и отсутствии проблем переносимости. Возрастная стратификация животных дала возможность определить, что профилактическая эффективность биокомпозиций сохраняется у особей всех возрастов, что подтверждает универсальность подхода и перспективность использования разработанных в проекте микроинкапсулированных ингредиентов в составе функциональных пищевых продуктов антидиабетической направленности. Хранимоспособность микроинкапсулированного пищевого ингредиента оценивали по стабильности физико-химических показателей, морфологии и количеству мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов, бактерий группы кишечных палочек, E.coli и S.aureus, дрожжей и плесеней при различных условиях хранения. В качестве продукта для внесения микрокапсулированного ингредиента был выбран традиционный кисломолочный продукт – йогурт. В течение установленного срока годности разработанный микроинкапсулированный функциональный пищевой ингредиент сохраняет необходимую для проявления профилактической активности биологическую ценность и советует требованиям безопасности, согласно ТР ТС 021/2011.
Публикации
1. Чжан Б., Ильина В., Сяо Д., Лу В., Забодалова Л., Бараненко Д. Synergistic microencapsulation strategy for diabetes prevention: integrating bioactive nutrients and probiotics through targeted delivery systems Food Chemistry (год публикации - 2026)
2.
Анцыперова М., Арсеньева Т., Федоров А., Лемешонок Е., Забодалова Л., Бараненко Д.
Probiotics selection for low-lactose fermented goat milk products
Sustainable Food Technology (год публикации - 2025)
10.1039/D5FB00668F