Т-2 токсин.ДОН (рис.1)Эти токсины обладают неплоским каркасным скелетом и сравнительно невысокой полярностью, но если молекула ДОН имеет сопряженный фрагмент, хотя и небольшой, но всё-таки способный к π-π взаимодействиям (имеется ввиду С=С связь,
Тем не менее, нами были найдены композиции природных цеолитов, бентонитов в составе нейтрализатора токсинов «Фунгистат ГПК», способные обеспечить сорбцию трихотеценов даже в условиях нагрузки на уровне МДУ. Нами использованы 2 сорбента с оптимальным составом, а именно монтмориллонит коллоид – 23-25%, опал-кристобалит – 45-52%,кальций – 1-5%, гидрослюда – 2-4%. Далее мы установили, что если норм у ввода найденных сорбентов увеличить до 1% (избыток) в случае высоких нагрузок токсинов,то эффективность сорбции возрастает до 84%.
Как можно объяснить такой эффект усиления сорбции? Известно, что диспергированные алюмосиликаты содержат в своём составе частицы, обладающие сложной наноструктурой. В частности, они могут содержать наноразмерные поры, ячеистые системы с диаметром от 1-2 нм до несколькихсотен нм. Раз- мер и удельное содержание таких нанопор зависит от происхождения материала и способа обработки. Размеры молекулы Т-2 токсина соответствуют наноразмерам с диаметром примерно 1,5-2,5 нм. Попадание молекулыТ-2 токсина в такуюячейку приведёт к специфической и практически необратимой сорбции данной молекулы. Это особый эффект (эффект специфической сорбции) однако для него характерна низкая сорбционная емкость.
Этот эффект проявляется только при большомизбытке со- рбента к сорбирующему веществу. Причина заключается в том, что содержание нанопор,соответствующих по размеру молекулы Т-2 токсина, относительно невелико, статистически такие поры попадаются примерно одни на сотню других. Поэтому можно предположить, что 1кг сорбента способен специфически связать никакне более 1г токсина (необходимо оценить в эксперименте).
Однако та доля токсина, которая свяжется специфически, будет связана прочно и практически не будет десорбироваться. В этой связи не следует испытывать никаких иллюзий в отношении того, что при высоких нагрузках токсинов можно получить заметную сорбцию при нормахввода 0,2% и ниже. В этом случае это введение покупателя в заблуждение в отношении свойств продукта. В этом случае покупатель вводится в заблуждение относительно свойств продукта, что является недобросовестной конкуренцией. Для «Фунгистата ГПК» рекомендуемая норма ввода сорбентов составляет 0,5–1% до тех пор, пока не снизится нагрузка токсинов в кормах, что позволит вернуться к обычным нормам.
ДОН (дезоксиниваленол) (рис.1)Молекула ДОН нейтральна, и её форма не ме- няется при изменении pH раствора. В отличие от афлатоксина, ДОН содержит две гидроксильные группы и способен к водородным связям с полярными кислородсодержащими группами (например, Al=O или Si=O). Связывание ДОН эффективно только в кислой среде– максимум 47% при норме ввода 0,2%
Зеараленон и фумонизин(рис.1). Оба токсина достаточно полярны и содержат протонодорные функции, благодаря чему склонны к связыванию с полярными сорбентами (окись алюминия, алюмосиликаты, кремнезем и др.)
Фумонизин (рис.1) содержит 4 карбоксильные группы, 3 из которых свободны от внутримолекулярного солеобразования. В кислой среде ионизация карбокси группы подавлена, поэтому молекула фумонизинанаходится в виде катиона или нейтраль- ного цвиттер иона и хорошо сорбируется. В слабо- щелочной среде при pH 7,3 эти 3 карбокси группы ионизируются, в результате чего резко увеличивается гидрофильность молекулы, то есть сродствок водной фазе. Соответственно, фумонизин хорошо сорбируется в кислой зоне и не сорбируется в слабощелочной.
Аналогичная ситуациявозникает в случаезеараленона (рис.1). В кислой средеионизация зеараленона подавлена, что способствует его сорбции. В слабощелочной среде зеараленон ионизируется, хотя и не полностью. Этого достаточно, чтобы резко понизилась сорбция при pH 7,3. Ранее мы показа- ли, что при переходе из кислой в слабощелочную среду в экспериментах на смеси корм – сорбент – токсин десорбция фумонизина и зеараленона не происходит. Дело в том, что если бы удерживание на смеси корм – сорбент было исключительно за счет неспецифической сорбции, то десорбция на- верняка наблюдалась. Но как мы выше упоминали, удержание фумонизина и зеараленона на смеси обусловлено в значительной степеникомплексообразованием. Если комплекс образован – для его разрушения требуется значительная энергия
Афлатоксин (рис.1)Молекула афлатоксина нейтральна, и её форма не изменяется при смене pH раствора. Поэтому различия в сорбирующей способности сорбента по отношению к афлатоксину следует искать в самих сорбентах и в их трансформациях под влиянием pH. Как видно из результатов (таб.1) для всех сорбентов, содержащих те или иные органические субстанции (в т.ч. различные полисахариды), сорбция для афлатоксина в слабощелочной среде выше, чем в кислой. Для двух из них (3,4 поз. таб. 1), содержащих в рецептуре повышенное количество полисахаридов, сорбция в кислой среде вообще отсутствует. Можно предположить, что причиной этого является экранирование полисахаридных цепочек органических сорбентов в кислой среде, в том числе с участием ионнойсольватации (катионами алюминия, кальция меди и др.). Заметим, что в кислой среде данные ионыприобретают активность в отличие от щелочной среды. В результате такой сольватации экранируются и дезактивируются центры органических сорбентов, отвечающие за сорбцию малополярных веществ, в частности, афлатоксина. Однако часто алюмосиликатные сорбенты обладают весьма незначительной сорбцией афлатоксина как в кислой, так и в слабощелочной зонах, поэтому ограничение сорбентов более предпочтительно.
Исключением является «Фунгистат ГПК», который имеет не доминирующую органическую часть (гепатопротектор). Однако основной особенностью является наличие двух различных по природе сорбентов, обеспечивающих высокий уровень сорбции афлатоксина при различных pH. Все токсины, видимо, связываются с кормом за счётнеспецифических ван-дер-ваальсовых взаимодействий. Так как корм разрушается микробиотой ЖКТ, рубца и собственными ферментами животных/птицы, важно понимать дальнейшую судьбу токсинов.
Свободные токсины предположительно должны сорбироваться на минеральных/органиче- ских сорбентах. Но органические сорбенты (дрожжи, водоросли и т.д.) сами утилизируются микробиотой, токсины вновьвысвобождаются. Данных о дальнейшей судьбе токсинов мало, а при МДУ-содержании сорбция ограничена при нормах ввода 0,2%, и значительная часть токсинов всё равно попадёт в кровоток и печень. Следует также учесть, что часть активных центров сорбентов будет занята витаминами, аминокислотами, микроэлементами и ионами.При разработке «Фунгистат-ГПК» мы учли эти факторы, полностью исключили импорт- ные компоненты и создали научно обоснованную композицию из неорганических сорбентов с рекомендациями по дозировке.
Глюконеогенез в печенинарушается при захвате токсинов. На самом деле это наиболеесерьезное повреждающее действие токсинов. Было установ- лено, что захват токсинов гепатоцитами печени приводит к торможению синтеза РНК и белков вгепатоцитах, что соответственно, значительно снижает скорость синтеза глюкозы крови. Это, в свою очередь, создает дефицит энергии для производства целевых продуктов у с/х животныхи птицы, снижает иммунитет, конверсию корма. Также известно, что единственным путем блокировки захвата токсинов гепатоцитами печениявляется использование антиоксидантов в т.ч. флавоноидов, которые способны занимать активные центры в гепатоцитах. При конструировании «Фунгистата – ГПК» мы предусмотрели необходимость такой функции и ввели в состав продуктаантиоксиданты в найденной концентрации.
Возможно ли в широком масштабеиспользовать ферменты для дезактивации микотоксинов?
Существует достаточно много исследований: определённые штаммы микроорганизмов способны разрушать токсины. Производятся нейтрализаторы с ферментами, инактивирующими токсические связи (напр. в Т-2 токсине). Однако такие продукты дороги. Установлено, что наш штамм Lactobacillus acidophilus способен деструктурировать афлатоксин; на его основеуже организовано производство жид- кой закваски для «Хитолозы».
Однако разрушение отдельных токсинов отдельными видами микроорганизмовне универсально для всех токсинов. В этой сфере довольно много спекуляций, в том числе относительно «универсальности» штаммов Bac. subtilis, что неверно: нужны годы серьёзных исследований для доказательств. Несмотря на это, микробиота рубца и кишечника моногастричных при определённых условиях может быть эффективным деструктором токсинов.
На рис.2 приведены данные по «персистентности» лактационных кривых, из которых как видно, устойчивость лактационной кривой не превышает 75%, [рис.2 кривая1] причем в условиях повышен- ной токсичности заметно ниже [рис.2 кривая 2]. В обеих группахмы наблюдаем низкую биоусвояемость концентратов и грубых кормов,тогда как при введении «Фунгистат ГПК» достигалась идеальная биоусвояемость (фото).
Прежде всего необходимо понимать, что токсины, большинство которых образуются грибами рода Fusarium, Penicillium, Aspergillus и др., относятся как известно к «вторичным метаболитам» наряду с антибиотиками, пигментами, каротиноидами, для бактерий – полипептидами, нуклеозидами, витаминами. Для этой группы веществ различной структуры, характерно одно общее свойство – они образуются в условиях замедления роста продуцен- тов. Поэтому они «вторичны». Почему они образу- ются именнов этот период – III – IV фаза развития грибов и «стационарная» фаза бактерий?
После долгих дискуссийученые пришли к выводу о том, что активный синтез «вторичных» метаболитов – это реакция клетки– утилизировать и запасать в определенной структурной форме (эволюционно обозначенной для каждого вида)значительный из- быток углеводов, белков, полисахаридов, липидов, невостребованных для процессов роста и в ряде случаев токсичных для самого продуцента. «Вторичные метаболиты» обладают антагонизмом как в отношении различных микроорганизмов, так и в отношении макроорганизма с/х животных и птицы.
Поэтому термин «токсины»является достаточно условным и во многом зависит от дозы. Очень показательный пример с продуцентом Penicillium patulum, который образует одновременно два метаболита – патулин, хорошо известный токсин для с/х животных и птицы, и гризеофульвин – противогрибковый антибиотик, используемый в медицине, который при длительном применении также обладает токсическим действием. В последней фазе развития продуцента, при снижении содержания углеводов до 0,3 – 0,4% происходит деградация обоих метаболитов с различной скоростью, т.е. эти продукты в условиях голодания культуры использу- ются в качестве источников углеродаи энергии. Из практики хорошо известно, что вторичные метабо- литы – антибиотики быстро деградируют в условиях голодания продуцентов по глюкозе.
Также установлено, что в условиях обсемененности целевых продуктов происходит их значительная деградация при хранении.Мы предположили, что при созда- нии голодных условий в рубце коров и кишечнике моногастричных, токсины, поступающие с кормом, могут разрушаться микробным сообществом. Каким образом можно создать такиеусловия? Мы провели серию исследований, выбрав в качестве модели группу коров в раздое в весенний период, когда силос (и корм)имеют значительную нагрузкупо токсинам. В качестве контроля использовали группу коров в раздое с низкой нагрузкой по токсинам (свежий силос). Обе группы животных находились на концентратном кормлении.
Промывка имеет идеальные пропорции, верхнее сито – полностью переваренная клетчатка, среднее сито – нормально сформированный мат, нижнее сито – полностьюпереваренная мелкая не усваиваемая фракция.
Это вполне объяснимо, если принять во внимание депрессирующую роль глюкозы в рубце, эффект токсинов в отношении ингибирования роста микробиоты и как конечный результат, инсулинрезистентность и снижениемолочной продуктивности. Как было ранее установлено, начало деструкции «вторичных метаболитов» коррелирует со снижением концентрации легкоусвояемых углеводов до 0,3-0,4% и повышением pH в культуральной жидкости.
Посколькув рубце коровы и кишечнике моногастричных имеет место совместное культивирование многих видовмикробиоты, необходимо создать условия для возникновения давноизвестного феномена «диауксии», при котором снижение концентрации глюкозы и её катаболитов до определенного уровняиндуцирует активность ферментных систем, расщепляющих более сложные молекулы в т.ч. «вторичные метаболиты», к которым отно- сятся и токсины. С целью анализа ситуации мы внедрили датчики pH в рубец сухостойных коров и далее наблюдали динамику pH [рис.3] в раздое. Как оказалось, в обеих группах раздойных коров pH находилсяв кислой зоне в течениидлительного времени, что коррелировало с низкой биоусвояемо- стью и наличием признаков ацидозав рубце. Очевидно, что в присутствии только лактата в рубце уже не может быть проявлений «диауксии», в том числе деградации сложных молекул, а, следовательно, и деградация токсинов. Далее мы усилили состав
Мы полагаем, что это аналог условий «голодания», способ- ствующих диауксиии последующему распаду токсинов. Автоколебательный процесс pH обеспечивает хорошую биоусво- яемость (рис. 2) и повышение
«персистентности» лактационной кривой до 85% (рис.2, кри- вая 2), что сопровождается ростом продуктивности, вероятно благодаря активации микробиоты в отношении токсинов. Результаты указывают, что улучшенная рецептура «Фунгистат-ГПК» задействует как сорбционный механизм, так и естественную (активируемую микробиотой) деградацию ток- синов.
Спасибо за внимание, надеемся было полезно!
