Разработка подходов к использованию D-лактата для раннего определения патологических процессов, ассоциированных с бактериофлорой, у рыб в аквакультуре

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 20-66-47012

НазваниеРазработка подходов к использованию D-лактата для раннего определения патологических процессов, ассоциированных с бактериофлорой, у рыб в аквакультуре

Руководитель Суховская Ирина Викторовна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петрозаводский государственный университет" , Республика Карелия

Конкурс №47 - Конкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по поручениям (указаниям) Президента Российской Федерации (междисциплинарные проекты)»

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-203 - Ветеринария

Ключевые слова аквакультура, микробиология, D-лактат, форель, сенсоры, рыбы

Код ГРНТИ69.00.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Увеличение выпуска продукции аквакультуры является важным условием поддержки продовольственной безопасности России и обеспечения социально-экономического развития регионов. Особенно перспективно развитие аквакультуры для Северо-Западного региона и Сибири, в связи с благоприятными условиями среды для выращивания ценных пород лососевых рыб. В настоящее время лидирующие позиции по садковому форелеводству занимает Республика Карелия, поставляющая на внутренний рынок более 80% товарной форели, производимой в Российской Федерации. В целях экономической эффективности производства выращивание рыб производится в садках в условиях максимальной плотности посадки рыб на единицу площади, что приводит к травматизации, стрессу и, как следствие, ослаблению иммунитета рыб. Поэтому, своевременное и эффективное предупреждение эпизоотий в водоёмах является одним из ключевых факторов устойчивого функционирования форелеводческих предприятий. Соответственно, важной задачей является разработка эффективных технологий ранней индикации наличия и определения природы патологических состояний рыб, которые способствуют обоснованному принятию решения о применении препаратов для лечения и профилактики инфекционных заболеваний рыб. D-лактат — это специфический метаболит, выделяемый, в основном, нормофлорой желудочно-кишечного тракта животных, а также некоторыми патогенными видами бактерий, в то время как позвоночные его практически не производят. При нарушении естественного баланса микрофлоры D-лактат микробного происхождения накапливается, проникает в кровь и затем распространяется по внутренним средам организма. Это делает содержание D-лактата в крови или межклеточной среде перспективным маркером развития специфических патологий, ассоциированных с бактериальным заражением внутренних сред организма, и нарушения естественного баланса микрофлоры кожи и желудочно-кишечного тракта. Значение D-лактата в данном качестве хорошо изучено для человека и ряда видов млекопитающих, однако перспективы его использования для рыб остаются полностью неоценёнными. В то же время, именно в случае промышленной аквакультуры, когда процедура анализа состояния каждой особи должна быть максимально простой и дешёвой, D-лактат, проникающий в среды организма в высокой концентрации, может оказаться оптимальным маркером патогенеза бактериального происхождения. Предлагаемый междисциплинарный проект ставит своей целью восполнить данный пробел и не только исчерпывающе охарактеризовать значение D-лактата в качестве маркера патологических процессов у рыб, но и предложить ряд дешёвых и удобных методик определения его содержания в тканях животных, в том числе не требующих забора биологических образцов за счёт использования передовых имплантируемых сенсоров. Параллельное проведение обоих исследований обеспечит наибольший синергический эффект за счёт объединения усилий и опыта специалистов из различных областей. В рамках проекта, выполняемого в Петрозаводском государственном университете по отрасли знаний "Сельскохозяйственные науки", будет произведён комплекс анализов и масштабных контролируемых экспериментов, которые позволят оценить взаимосвязь между уровнем D-лактата и здоровьем культивируемой форели Oncorhynchus mykiss. Задачей этого проекта является теоретическое обоснование применения D-лактата как показателя состояния микрофлоры и составление руководства по интерпретации результатов разрабатываемых тестов на D-лактат. В условиях экспериментального дисбаланса нормальной микрофлоры рыб под действием неоптимальных значений биотических (состав корма, инфицирование патогеном) и абиотических (температурный режим) факторов среды, типичных для форелеводческих хозяйств, будет определено содержание D-лактата и его корреляция с показателями иммунитета и неспецифической резистентности рыб. Также будет произведена оценка уровня D-лактата у рыб с признаками инфекционных заболеваний на форелеводческих хозяйствах Республики Карелия, что позволит определить возможность применения D-лактата в качестве одного из маркеров для дифференциальной экспресс-диагностики заболеваний вирусной, грибковой и бактериальной природы. В свою очередь, в ходе выполнения проекта в Иркутском государственном университете по отрасли знаний "Биология и науки о жизни" будет разработана линейка разноплановых инструментов, основывающихся на различных принципах действия, для обеспечения возможности регулярного контроля D-лактата у рыб непосредственно на ферме. Эти инструменты будут включать три типа имплантируемых сенсоров и два типа тест-полосок, чья чувствительность к D-лактату будет обеспечена хирально селективной ферментативной реакцией или распознаванием дрожжами. При этом использование имплантируемых сенсоров создаст возможность постоянного анализа внутренних сред организма без повышения стоимости при увеличении частоты измерений, в то время как практическое внедрение тест-полосок может быть наиболее быстрым. Отличительной особенностью одного из разрабатываемых типов имплантируемых сенсоров также станет уникальная возможность обнаружения кратковременных максимумов содержания D-лактата, происходящих в периоды, когда оператором не производится регистрация показаний сенсоров или отбор образцов крови. Предлагаемый проект напрямую соответствует направлению Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации «Н4 Переход к высокопродуктивному и экологически чистому агро- и аквахозяйству, разработка и внедрение систем рационального применения средств химической и биологической защиты сельскохозяйственных растений и животных, хранение и эффективная переработка сельскохозяйственной продукции, создание безопасных и качественных, в том числе функциональных, продуктов питания».

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Сидорова Н.А., Чечкова Н.А., Суховская И.В. Molecular mechanisms of antibiotic resistance in Pseudomonas sp. strains isolated from the intestine of rainbow trout,Oncorhynchus mykiss Molecular Biology of the Cell (supplement to the ASCB journal) (год публикации - 2020)

Публикации

1. Суховская И.В., Борвинская Е.В., Васильева А.В., Чечкова Н.А. The gene expression of inflammatory cytokines and tight junctions proteins as markers of impaired fish immunity FEBS Open Bio, FEBS Open Bio. 2021. Vol. 11. Suppl. 1. P. 461 (год публикации - 2021)
10.1002/2211-5463.13205

2. Кучко А.А., Сидорова Н.А. Состояние аутофлоры Рarasalmo mykiss при бактериозах смешанной этиологии Ярославль : Филигрань, Биология водных экосистем в XXI веке: факты, гипотезы, тенденции : тезисы докладов Всероссийской конференции, посвященной 65-летию Института биологии внутренних вод им. И. Д. Папанина Российской академии наук, 22–26 ноября 2021 г. С. 117 (год публикации - 2021)

3. Савушкин А.И., Сидорова Н.А. Фенотипическое разнообразие бактерий псевдомонадного комплекса, выделенных из микрофлоры Parasalmo Mykiss Ярославль : Филигрань, Биология водных экосистем в XXI веке: факты, гипотезы, тенденции : тезисы докладов Всероссийской конференции, посвященной 65-летию Института биологии внутренних вод им. И. Д. Папанина Российской академии наук, 22–26 ноября 2021. С. 160. (год публикации - 2021)

4. Чечкова Н.А., Сидорова Н.А. Разнообразие и биологические свойства резистоваров Escherichia Coli, выделенных из водоемов рыбохозяйственного назначения Ярославль : Филигрань, Биология водных экосистем в XXI веке: факты, гипотезы, тенденции : тезисы докладов Всероссийской конференции, посвященной 65-летию Института биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина Российской академии наук, 22–26 ноября 2021 г. С. 195. (год публикации - 2021)

Публикации

1. Вапиров В.В., Матросова С.В., Кучко Т.Ю. Nutrient composition of feeds as a polyvalent factor determining status characteristics of industrially raised Rainbow Trout AIP Conference Proceedings, Volume 2636, Issue 1 (год публикации - 2022)
10.1063/5.0105343

2. Курпе С.Р., Суховская И.В., Борвинская Е.В., Морозов А.А., Паршуков А.Н., Малышева И.Е., Васильева А.В., Чечкова Н.А., Кучко Т.Ю., Physiological and biochemical characteristics of rainbow trout with severe moderate and asymptomatic course of vibrio anguillarum infection Animals, MDPI, 2022. 12(19). 2642 (год публикации - 2022)
10.3390/ani12192642

3. Морозов А.А., Васильева А.В., Чечкова Н.А., Кучко Т.Ю., Борвинская Е.В., Суховская И.В. SSU rRNA sequencing data for bacterial communities associated with Vibrio-infected rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) Data in Brief, 2022. Volume 45. 108752 (год публикации - 2022)
10.1016/j.dib.2022.108752

4. Чечкова Н.А. Разнообразие фенотипических свойств возбудителей инфекций Parasalmo mykiss (Walbaum) ФГБУН КНЦ РАН, Апатиты, XIX Международная научная конференция студентов и аспирантов «Проблемы Арктического региона»: тезисы докладов (Мурманск, 17–18 мая 2022 г.). — Мурманск, 2022. С. 32-33 (год публикации - 2022)
10.37614/978.5.91137.464.8

5. Васильева А.В., Морозов А.А., Матросова С.В., Чечкова Н.А., Арнаутов М.В., Артемов Р.В., Биндюков С.В., Жидко А.В., Суховская И.В. Влияние высо- кобелковой и высокоуглеводной диеты на содержание D-лактата в плазме крови и кишечнике модельного организма – радужной форели. Acta biomedica scientifica, Том 7. № 5-2. С. 247-258. (год публикации - 2022)
10.29413/ABS.2022-7.5-2.25

Публикации

1. Мизаева Т., Алиева К., Зулкарнеев Э., Курпе С., Исакова К., Матросова С., Борвинская Е., Суховская И. Antibacterial activity of rainbow trout plasma: in vitro assays and proteomic analysis Animals, 2023. 13. 3565 (год публикации - 2023)
10.3390/ani13223565

2. Vasil’eva A.V., Matrosova S.V., Borvinskaya E.V., Sukhovskaya I.V. High-carbohydrate diet impacts hepatic IL1β expression in rainbow trout Molecular Biology of the Cell, Vol. 34, Issu 2. P. 848 (год публикации - 2023)
10.1091/mbc.E22-12-0555

3. Курпе С.Р., Суховская И.В., Борвинская Е.В., Морозов А.А.,Паршуков А.Н., Малышева И.Е., Васильева А.В., Чечкова Н.А. Кучко Т.Ю. Физиолого-биохимическая характеристика радужной форели во время вспышки вибриоза на морском садковом хозяйстве Морская биология в 21 веке: биология развития, молекулярная и клеточная биология, биотехнология морских организмов, Морская биология в 21 веке: биология развития, молекулярная и клеточная биология, биотехнология морских организмов. Тезисы докладов Всероссийской конференции (памяти академика Владимира Леонидовича Касьянова). Владивосток, 2023. С. 217-219. (год публикации - 2023)