Dr. Sci. (Agr.), Professor of the Department of Genetics, Breeding, Animal Nutrition and Aquaculture
доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры «Генетика, разведение, кормление животных и аквакультура»
Cand. Sci. (Agr.), Junior Researcher of the Laboratory of Fundamental and Applied Research
кандидат сельскохозяйственных наук, младший научный сотрудник лаборатории фундаментальных и прикладных исследований
Cand. Sci. (Agr.), Assoc. Prof. of the department of Genetics, Breeding, Animal Nutrition and Aquaculture
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры «Генетика, разведение, кормление животных и аквакультура»
Student of the Department of Chemical Enzymology, Faculty of Chemistry
студент кафедры «Химической энзимологии» Химического факультета
Dr. Sci. (Chem), Professor of the Faculty of Chemistry, Department of Chemical Enzymology
доктор химических наук, профессор кафедры «Химической энзимологии» Химического факультета
Background. The research laboratory Progressive biotechnologies in aquaculture of the Saratov State University of Genetics, Biotechnology and Engineering named after N.I. Vavilov studied the effect of complexes of ß-cyclodextrin on the healing of skin wounds in hybrid sturgeon fish. The total microbial count of sturgeon cut wounds was determined using the culture method and the composition of the microflora of the fish colon using the qPCR method under the influence of the ß-cyclodextrin complex. This complex was ß- cyclodextrin with levofloxacin included in a chitosan shell. The complex was adsorbed on the surface of the feed that the sturgeons received daily. Changes in the total microbial count demonstrate the nature of the inflammatory process and the effectiveness of the use of therapeutic drugs. The study of the colon microbiota also demonstrates the result of using these complexes in fish. It was found that the use of antibacterial complexes of ß-cyclodextrins with chitosan on sturgeons leads to a significant decrease in the total microbial count of the wound surface. The highest antimicrobial activity was established for the chitosan-ß-cyclodextrin complex with 20 and 15% levofloxacin content. The presence of bacteroides, eubacteria, clostridia, peptostreptocci, enterobacteria, lactobacilli and staphylococci were determined in the composition of the normal flora. At the same time, by the end of the experiment, the microbiome of the large intestine of fish is characterized by the restoration of the number of lactic acid bacteria. The research results can be used in aquaculture in the process of fish cultivation in the treatment of injuries to the outer coverings received during transportation and sorting.
Purpose. Reproduction and cultivation of fish in aquaculture is inevitably associated with trauma to the skin of fish, infection with saprophytic, opportunistic and pathogenic microorganisms during transportation, sorting, dense planting, and transition to new feed. All these factors reduce the immune status of the fish organism and lead to the occurrence of various diseases that affect all metabolic processes. Currently, antibiotics of various groups with a wide spectrum of action are use to combat infectious diseases, as well as for prevention purposes. Due to the specific lifestyle of aquatic organisms, antibiotics are introduced into the fish organism in aquaculture using medicinal baths, injections, or orally with feed.
Materials and methods. The effect of the chitosan-ß-cyclodextrin complex on the fish organism under aquarium conditions was studied. This complex was synthesized and provided by the Department of Chemical Enzymology of the Lomonosov Moscow State University. The studied complex is a light yellow powder, slowly soluble in water due to the content of chitosan and cyclodextrin and added to fish feed. For the experiment, 5 groups of sturgeons with wounds in the form of dorsal cuts of the skin 2 cm long and 0.5 cm deep were formed using the pair-analogue method. Before the experiment, the fish were fed with compound feed with a peroxide value of 24.68±2.22 for 10 days to form a model digestive disorder and intestinal dysbiosis. The fish received feed with the preparation daily (3 times a day). Individuals of the 1st and 2nd control groups did not receive the studied complex, in addition, individuals of the 2nd control group continued to receive low-quality feed during the experiment. The experimental groups received high-quality feed with the complex in different dosages of levofloxacin (the first - a complex with 20%, the second - with 15% and the third - with 10% of the antibiotic, respectively) for 7 days.
Results. The study of sturgeon wound microflora showed that the studied chitosan-ß-cyclodextrin complex with an antibiotic reduces the TMC of cut wounds. In individuals of the control groups (K1 and K2), the inflammatory process in the wounds continued until the end of the experiment (day 8). On the 8th day, the greatest suppressive effect on the microflora of fish wounds was exerted by complexes with 15 and 20% antibiotic content: in both groups, the decrease in TMC relative to day 1 was 1000 times, below K1 by 1000 times, and K2 by 10000 times. The results of assessing the diversity of sturgeon large intestine microflora indicate that the control group of fish is characterized by normal microflora: bacteroides, eubacteria, clostridia, peptostreptocci, enterobacteria, lactobacilli and staphylococci. In the experimental groups a decrease in the number of lactobacilli, enterobacteria, fusobacteria, eubacteria and clostridia genomes was recorded. Lactate-utilizing bacteria were not detected. Gradual recovery of the fish organism is confirmed by the presence of lactobacilli on the 14th day in the same quantity as before injury and the use of the complex, as well as the absence of mycoplasmas, streptococci and Candida fungi.
Conclusion. A study of wound microflora using the culture method showed that chitosan-ß-cyclodextrin complexes with levofloxacin, used in the treatment of sturgeons, have a significant antimicrobial effect on the number of microorganisms compared to the control groups, with the best effect by the end of the experiment being provided by complexes with 15 and 20% levofloxacin.
A study of wound microflora using the culture method showed that chitosan-ß-cyclodextrin complexes
Обоснование. В научно-исследовательской лаборатории «Прогрессивные биотехнологии в аквакультуре» Саратовского государственного университета генетики, биотехнологии и инженерии имени Н.И. Вавилова было изучено влияние комплексов производных ß-циклодекстрина с левофлоксацином на заживление ран кожных покровов гибрида осетровых рыб. Культуральным методом определяли общее количество микроорганизмов в резаных ранах осетровых, а методом qPCR – состав микрофлоры толстой кишки рыб под воздействием комплекса ß-циклодекстрин. Данный комплекс представлял собой ß-циклодекстрин с левофлоксацином, заключенный в хитозановую оболочку. Комплекс адсорбировался на поверхности корма, который осетры получали ежедневно. Изменения общего микробного числа демонстрируют характер течения воспалительного процесса и эффективность применения лечебных препаратов. Исследование микробиоты толстого кишечника также демонстрирует результат применения данных комплексов у рыб. Обнаружено, что применение антибактериальных комплексов ß-циклодекстринов с хитозаном на примере осетров приводит к существенному уменьшению общего микробного числа раневой поверхности. Наибольшую эффективность продемонстрировали комплексы хитозан-ß-циклодекстрин с 20 и 15 % содержанием левофлоксацина. В составе нормофлоры кишечника определено наличие бактероидов, эубактерий, клостридий, пептострептокков, энтеробактерий, лактобацилл и стафилококков. При этом к концу эксперимента микробиом толстого кишечника рыб характеризуется восстановлением числа молочнокислых бактерий.
Цель. Воспроизводство и выращивание рыбы в аквакультуре неизбежно связано с травмированием кожных покровов рыбы, заражением сапрофитными, условно-патогенными и патогенными микроорганизмами при транспортировке, сортировке, плотной посадке и при переходе на новый корм. Все эти факторы снижают иммунный статус организма рыбы и приводят к возникновению различных заболеваний, затрагивающих все обменные процессы. В настоящее время для борьбы с инфекционными заболеваниями, а также в целях профилактики используются антибиотики различных групп с широким спектром действия.
Материалы и методы. Действие комплекса хитозан-ß-циклодекстрин на организм рыб в условиях аквариумной установки исследовалось в научно-исследовательской лаборатории «Прогрессивные биотехнологии в аквакультуре» кафедры «Генетика, разведение, кормление животных и аквакультура» ФГБОУ ВО Вавиловский университет (г. Саратов). Комплекс разработан и предоставлен кафедрой «Химическая энзимология» МГУ им. М.В. Ломоносова. Исследуемый комплекс – порошок светло-желтого цвета, медленно растворимый в воде за счет содержания хитозана и циклодекстрина и добавляемый в корм рыбам. Для эксперимента методом пар-аналогов были сформированы 5 групп осетров с ранами, которые представляли собой дорсальные надрезы кожных покровов длиной 2 см и глубиной 0,5 см. До начала опыта в течение 10 дней рыбу кормили комбикормом с перекисным числом 24,68±2,22 для формирования модельного нарушения пищеварения и дисбиоза кишечника. Корм с препаратом рыбы получали ежедневно (3 раза в день). Особи 1-й и 2-й контрольных групп изучаемый комплекс не получали, кроме того, особи 2-й контрольной группы в процессе опыта продолжали получать в пищу некачественный корм. Опытные группы получали качественный корм с комплексом в различной дозировке левофлоксацина (первая – комплекс с 20 %, вторая – с 15 % и третья – с 10 % антибиотика соответственно) в течение 7 суток. Определяли общее микробное число (ОМЧ) в смывах с ран рыб культуральным методом и состав микрофлоры толстого кишечника рыб методом qPCR.
Результаты. Исследование раневой микрофлоры осетров показало, что изучаемый комплекса хитозан-ß-циклодекстрин с антибиотиком снижает ОМЧ резаных ран. У особей контрольных групп (К1 и К2) воспалительный процесс в ранах продолжался до конца эксперимента (8 сутки). На 8 сутки наибольшее подавляющее действие на микрофлору ран рыб оказали комплексы с 15 и 20% содержанием антибиотика: в обеих группах снижение ОМЧ относительно 1 суток – в 1000 раз, ниже К1 в 1000 раз, а К2 – в 10000 раз.
Исследование представителей микрофлоры толстого кишечника рыб определило наличие бактероидов, эубактерий, клостридий, пептострептокков, энтеробактерий, лактобацилл и стафилококков. В опытных группах на протяжении всего времени наблюдений зафиксировано снижение количества геномов лактобацилл, энтеробактерий, фузобактерий, эубактерий и клостридий, что указывает на антимикробную эффективность применяемых лечебных препаратов и закономерный дисбаланс (дисбактериоз). Лактат-утилизирующие бактерии не были обнаружены. Постепенное восстановление организма рыб подтверждается наличием на 14 сутки лактобацилл в том же количестве, что до ранения и применения комплекса, а также отсутствием микоплазм, стрептококков и грибов рода кандида.
Заключение. Изучение микрофлоры ран культуральным методом показало, что комплексы хитозан-ß-циклодекстрин с левофлоксацином, примененные в лечении осетров, оказывают значительное антимикробное влияние на количество микроорганизмов по сравнению с контрольными группами, при этом к концу эксперимента наилучший эффект оказывали комплексы с 15 и 20% содержанием левофлоксацина.
Молекулярно-генетическое исследование методом ПЦР в режиме реального времени определило в составе нормофлоры наличие бактероидов, эубактерий, клостридий, пептострептокков, энтеробактерий, лактобацилл и стафилококков. К концу наблюдений микрофлора толстого кишечника рыб характеризуется уверенным восстановлением числа молочнокислых бактерий, регулирующих иммунные процессы.