CC BY
49
Информация и рекомендации сельскохозяйственного производства
УДК 633.88:636
Использование систем «anti-quorum» в животноводстве (обзор)
К.Н. Атландерова, А.М. Макаева, С.А. Мирошников, М.Я. Курилкина
ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук»
Аннотация. Антибиотики считаются наиболее эффективным препаратом для лечения бактериальных инфекционных заболеваний. За последние десятилетия были выделены многочисленные множественные лекарственно-устойчивые бактериальные штаммы. Теперь учёные изо всех сил стараются найти альтернативные подходы к профилактике и лечению бактериальных инфекций.
Чувствительность кворума (QS) - это образец бактериальной коммуникации, используемой для определения плотности и контроля коллективного поведения. Этот процесс зависит от производства, выпуска и группового обнаружения сигнальных молекул, названных автоиндукторами (AIs), которые обычно являются N-ацил-гомосерин-лактонами (AHLs), продуцируемыми в грамот-рицательных бактериях.
QS играет важную роль в производстве факторов вирулентности и патогенности в PAO1. Многие исследования показывают, что нарушение системы QS может уменьшить секрецию факторов вирулентности и образования биоплёнки, и это будет являться надёжным путём для ингибиро-вания бактериального инфекционного заболевания, то есть создания устойчивой системы «antiquorum».
Действия фитобиотиков на кворум увеличивают интерес к экстрактам растений как средствам профилактики и лечения заболеваний инфекционно-воспалительного характера, которые эффективно подавляют (ингибируют) систему Quorum Sensing (QS) бактериальных патогенов. Оценка основных путей и методов ингибирования QS указывает на лекарственные растения как перспективный вариант получения эффективных и безопасных соединений с подобной активностью, а лечебное действие растений обусловлено содержанием в них большого числа биологически активных веществ, различных и многообразных по своему химическому составу и фармацевтическому действию.
Ключевые слова: животноводство, фитобиотики, растительные экстракты, вещества «antiquorum», Quorum Sensing.
Введение.
Поскольку растения живут в средах с высокими микробными нагрузками, неудивительно, что они разработали инновационные защитные механизмы против бактериальных инфекций [1]. Некоторые растения производят и высвобождают вторичные метаболиты не только в качестве защиты от патогенных микроорганизмов, но и в целях преобладания над другими видами.
Некоторые лекарственные растения содержат комбинации фитохимикатов с новым потенциалом, контролирующим микробиологические заболевания из-за спектра вторичных метаболитов, присутствующих в экстрактах. Они включают фенолы, хиноны, флавоноиды, алкалоиды и полиацетилены. Эти вещества ориентированы на производство противомикробных соединений, которые ограничивают способность микроорганизмов вырабатывать факторы, необходимые для вирулентности и успешной колонизации [2].
Многие фитохимические вещества не являются высокоэффективными в качестве противо-микробных агентов, вместо этого они обладают антипатогенными или антивирулентными свойствами, которые не являются бактерицидными и бактериостатическими и поэтому не вызывают развитие устойчивых бактерий. Вместо этого данные соединения ослабляют экспрессию генов, ответственных за патогенез и вирулентность, путём вмешательства в чувствительность кворума (QS) и других свойств [3].
230 Информация и рекомендации сельскохозяйственного производства
Кворумное зондирование - это система связи, которая позволяет бактериям контролировать свою плотность населения за счёт производства и восприятия небольших молекул сигнала, называемых автоиндукторами. В грамотрицательных бактериях молекулы аутоиндуктора включают ацил-гомосериновые лактоны (АХЛ), которые синтезируются членами аутоиндукторных синтаз (гомологи LuxI). Синтезированные сигнальные молекулы выделяются из клетки и связываются с конкретными рецепторными белками (LuxR гомологи) соседних клеточных стенок [4]. QS-системы регулируют широкий спектр клеточных и физиологических процессов, включая биолюминесценцию, адгезию и образование биоплёнки, производство антибиотиков, экспрессию фактора вирулентности, производство пигментов, подвижность, производство экзополисахаридов, образование и активность многих деградирующих ферментов в патогенах животных, рыб и растений. Учитывая, что QS является важным процессом выживания бактерий, патогенности и вирулентности, большое значение имеет создание терапевтических препаратов, которые предотвращают или управляют бактериальным патогенезом путём ингибирования бактериального QS.
QS может быть достигнут несколькими способами, включая ингибирование биосинтеза молекулы AHLs, деградацию молекул AHLs бактериальными лактоназами и ацилазами или использование небольших молекул для блокирования активации белка рецептора AHLs [5]. Идеальные ингибиторы QS были определены как химически стабильные и высокоэффективные молекулы с низкой молекулярной массой, которые проявляют высокую степень специфичности для регулятора QS без токсичных побочных эффектов как на бактериях, так и на конечном эукариотическом хозяине. Как синтетические, так и природные соединения способны нарушать QS-регулируемое поведение бактерий. Первая группа относятся к природным и включает аналоги метилтиоаденозина, а также галогенированные фураноны, фитохимикаты из фруктов, трав и специй, циннамальдегид из чеснока, ванили и фитонциды из лекарственных экстрактов растений. К сожалению, галогениро-ванные фураноны являются ядовитыми и могут быть слишком токсичными для лечения бактериальных инфекций у людей [6].
Таким образом, возрастает потребность в идентификации новых нетоксичных ингибиторов QS, которые могут привести к разработке новых противомикробных препаратов для лечения бактериальных заболеваний у людей, в сельском хозяйстве, аквакультуре и животноводстве.
Природные блокаторы Quorum Sensing. Кворумные ингибирующие соединения (QSI) были идентифицированы из широкого спектра природных ресурсов, в частности лекарственных растений, съедобных трав, фруктов и овощей [7], а также специй [8]. Природные продукты являются перспективными источниками соединений QSI, которые потенциально могут ингибировать QS-регулирование бактериальной колонизации и производства фактора вирулентности. Также возможно, что некоторые антимикробные свойства фитохимикатов могут быть отнесены к ингибиро-ванию QS, что не может быть связано с ингибированием роста микроорганизма. Такие антипатогенные соединения, в отличие от противомикробных средств, не являются ни бактерицидными, ни бактериостатическими и не уменьшают риск развития резистентности [9]. По сравнению с обычными противомикробными агентами ингибирующие QS-соединения, которые не убивают или не ингибируют рост микроорганизмов, менее склонны налагать селективное давление для развития резистентных бактерий. Фитохимические вещества часто имеют множественные терапевтические эффекты, и одним из их механизмов действия может быть ингибирование или модуляция QS, в результате чего они ослабляют экспрессию генов вирулентности, ответственных за патогенез и установление успешных инфекций путём вмешательства в системы бактериальной связи.
Продуктивность жвачных животных во многом определяется работой микрофлоры пре-джелудков, её численностью и соотношением отдельных видов. Бактериальные популяции рубца КРС координируют общинное поведение посредством процесса передачи сигналов «клетка-клетка», опосредованного молекулами диффундирующего сигнала [10]. Этот процесс, называемый «чувством кворума» (quorum sensing), как известно, контролирует экспрессию генов, ответственную за различные физиологические функции, включая вирулентность, производство антибиотиков и образование биоплёнки [11]. Грамотрицательные бактерии используют систему QS, опосредо-
Информация и рекомендации сельскохозяйственного производства
ванную диффундирующими сигнальными молекулами типа N-ацилгомосеринлактонами (AHL) [12]. Многие патогенные бактерии используют систему quorum sensing (QS) для регулирования генов, необходимых для экспрессии вирулентности, поэтому ингибирование системы QS рассматривается как новая стратегия развития антипатогенных агентов, особенно для борьбы с бактериальными инфекциями, вызванными резистентными к антибиотикам штаммами [13].
За последние несколько лет проблема поиска решений ингибирования QS получила широкое развитие в исследованиях на эукариотах [14, 15]. Это позволило выделить несколько групп веществ, специфически ингибирующих QS в репортерных штаммах, в том числе аджоен из чеснока, катехин из Combretum albiflorum, иберин из хрена [16, 17].
Это обстоятельство определило интерес к исследованию возможных механизмов подавления «чувства кворума», что может быть достигнуто путём угнетения синтеза аутоиндукторов; деградации специфическими ферментами; ингибирования связывания с соответствующими рецеп-торными белками [18]. При этом ожидаемыми преимуществами новых решений являются минимизация влияния на нормофлору крупного рогатого скота, а также малая вероятность развития устойчивости к ним у патогенных микроорганизмов.
Совместное применение нанотехнологий и биотехнологии растений. Термином «зелёный синтез» называют синтез малых молекул из растительного сырья с использованием современных нанотехнологий. Экстракты растений играют важную роль для ионов металлов, они содержат различные соединения, такие как сахар, алкалоиды, полифенолы, белки и так далее, эти вещества дополнительно обеспечивают стабильность малым молекулам [19].
Многие учёные используют различные растительные источники для синтеза этих наноча-стиц, например, частицы зелёного нанозолота и серебра синтезированы из различных растительных источников: герани (Pelargonium graveolens) [20], экстракта листа лимонной травы (Cymbopogon flexuosus) [21], Cinnamommum camphora [22], Aloe vera [23], Abelmoschus esculentus и экстракты плодов Emblica officinalis [24], овса (Avena sativa) [25], люцерны (Medicago sativa) [26] и бенгальской фасоли (Cicer arietinum) [27]. Растения, такие как люцерна Medicago sativa [28] и Brassica juncea, использовались для синтеза серебра [29] и сплава Ag-Au-Cu НЧ. Наночастицы марганца синтезируются в виде ацетата марганца из восстанавливающего агента лимона с куркумином в качестве стабилизирующего агента [30].
Синтез наночастиц минералов этим процессом имеет два очевидных преимущества по сравнению с обычным, химическим методом. Во-первых, эти наноразмерные частицы обладают большей проницаемостью через стенки капилляров и тем самым играют важную роль в целенаправленной доставке лекарств. Во-вторых, в этом процессе используются биоразлагаемые материалы, которые исключают возможность накопления и загрязнения окружающей среды, химических вредных веществ [31].
Фитобиотики как альтернатива кормовым антибиотикам. В течение десятилетий общепринятой практикой является использование терапевтической дозы антибиотиков в кормах для сельскохозяйственных животных и птиц с целью предотвращения болезней и улучшения производственных показателей в животноводстве. Тем временем озабоченность по поводу возрастающего появления антибиотикорезистентных бактерий из-за необоснованного использования антибиотиков и побудила к разработке так называемых альтернатив антибиотикам.
Использование некоторых растений, например, Quercus cortex в кормлении сельскохозяйственных животных даёт возможность заменить антибиотики, тем самым корректировать рубцовое пищеварение. Было обнаружено, что экстракт коры дуба на питательной среде МПА подавляет численность микрофлоры кишечника сельскохозяйственной птицы. Также внесение двойного объёма экстракта приводит к более сильному подавлению численности кишечной микрофлоры: 79 и 59 % от контроля. Что говорит о высоком анти QS-эффекте экстракта коры дуба. Это может быть полезным в области разработки методов контроля бактериальных инфекций, направленных на ин-гибирование QS у бактерий как ключевого механизма индукции их патогенного потенциала [32].
232 Информация и рекомендации сельскохозяйственного производства
Растительные материалы широко используются в традиционных системах медицины [33]. Растительные экстракты, также известные как фитобиотики, были использованы в питании животных, особенно для их противомикробной, противовоспалительной, антиокислительной и противо-паразитарной активности [34]. Многие растения обладают полезными многофункциональными свойствами и полученные из них биоактивные компоненты могут благоприятно воздействовать на организм животного. Биологически активными компонентами растений являются в основном вторичные метаболиты, такие как терпеноиды (моно- и сесквитерпены, стероиды и т. д.), фенолы (танины), гликозиды и алкалоиды (присутствующие в виде спиртов, альдегидов, кетонов, сложных эфиров, простых эфиров, лактонов и т. д.) [35]. Среди 109 новых антибактериальных препаратов, одобренных в период с 1981 по 2006 год, 69 % были получены из натуральных продуктов, а 21 % противогрибковых препаратов были натуральными производными или соединениями [36].
Экстракты растений обычно считаются безопасными и эффективными против некоторых бактерий. Они широко используются в кормах как стимуляторы роста и защита организма [37, 38], особенно в азиатских, африканских и южноамериканских странах, и постепенно используются в развитых странах в последние годы. В свиноводстве считается, что орегано, корица, мексиканский перец, тимьян могут уменьшить патогенную микробную массу в кишечнике [39-41]; сангровит, экстракт чеснока содержащий аллицин, способны увеличить прирост массы тела [42, 43]; тимьян, гвоздика, эвгенол и карвакрол способны улучшать продуктивность свиней [44, 45]. Сообщается также о влиянии фитогенных кормовых добавок на показатели прироста живой массы птицы [46].
Считается, что растительные экстракты при минимальных ингибирующих концентрациях (ВПК) 100-1000 мкг/мл в тестах на бактериальную восприимчивость in vitro обладают антибактериальными активностями [47]. Полезные антимикробные фитохимические вещества можно разделить на несколько категорий, таких как фенолы, полифенолы; терпеноиды, эфирные масла, алкалоиды, лектины; полипептиды [48].
Фитохимические вещества оказывают антимикробную активность через различные механизмы. Например, танины действуют путём лишения железа и взаимодействия с жизненно важными белками, такими как ферменты [49]; основной алкалоид индолохинолина — криптолепин является интерка-лятором ДНК и ингибитором изомеразы [50].0бразуя комплексы со стеринами, присутствующими в мембране микроорганизмов, вызывают повреждение мембраны и последующий лизис клеток [51]. Эфирные масла обладают антимикробными свойствами, но механизм воздействия на микроорганизм плохо изучен. Фактически, антимикробная активность многих растительных экстрактов ещё не была чётко прояснена [52].
Общей чертой фитобиотиков является то, что они представляют собой очень сложную смесь биоактивных компонентов. Существует множество различий в их составе из-за биологических факторов (виды растений, место выращивания и условия сбора), производства (экстракция или дистилляция и стабилизация) и условий хранения (свет, температура). Только при определённых обстоятельствах растительные экстракты могут улучшить пищеварение животных и контролировать микрофлору. Реакция роста птицы на растительные стимуляторы по-прежнему противоречива, поскольку для её определения на продуктивность бройлеров требуется одинаковое количество активных химических веществ в растительном экстракте, которые часто варьируют. На химический состав растительных биостимуляторов и их параметры влияют их физические свойства, генетическая изменчивость растения, возраст, различная дозировка, метод экстракции, время сбора урожая и совместимость с другими веществами [53]. Поэтому трудно проводить комплексное исследование токсикологии и оценки безопасности на травах и их экстрактах из-за их сложного состава. Задача состоит в том, чтобы определить оптимальное количество веществ «anti-quorum», содержащихся в растительном сырье, благотворно влияющее на биодоступность рационов, не нарушающих физиологию животных.
При использовании фитогенных кормовых добавок нужно учитывать взаимодействия их с другими питательными веществами рациона. Имеются сведения о неблагоприятных воздействиях фитогеников на ферментные препараты, приводящих к частичной денатурации белков.
Информация и рекомендации сельскохозяйственного производства
Таким образом, фитобиотики представляют собой группу природных добавок, контролирующих микробиому рубцового содержимого, но исследования их механизма действия, совместимости с другими компонентами корма, токсичности и оценка безопасности требуют дальнейшего изучения, прежде чем их можно будет применять в мировом масштабе для сельскохозяйственных животных.
Выводы.
Фитогенные соединения содержат большое количество активных ингредиентов и, таким образом, представляют собой одну из наиболее перспективных альтернатив антибиотикам. Однако их применение в кормлении сельскохозяйственных животных ограничено в основном из-за их малой изученности и отсутствия полного понимания механизмов действия. Глубокое изучение влияния фитогенных соединений на три компонента: рубцовую микробиоту, кишечную физиологию и иммунологию в рамках желудочно-кишечной экосистемы и механизмов, возможно, позволит нам наилучшим образом использовать фитобиотики для экономически эффективного и продуктивного производства мяса. Наконец, необходимо оценить потенциальные риски при использовании фито-генных соединений для кормления животных и здоровья человека. Производство малых молекул посредством «зелёного синтеза» может быть использовано в качестве неплохой альтернативы химическому методу.
Таким образом, исследования, проводимые в данном направлении, набирают обороты, однако при изучении «anti-quorum» веществ, содержащихся в растительных экстрактах, следует учитывать их эффективность и биобезопасность, избегая вреда для животных, людей и окружающей среды.
Исследования выполнены в соответствии с планом НИР на 2018-2020 гг. ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН (№ 0761-2018-0003)
Литература
1. Dietary phytochemicals as quorum sensing inhibitors / D.A. Vattem, K. Mihalik, S.H. Crixell, R.J.C. McLean // Fitoterapia. 2007. № 78. P. 302-310.
2. Quave C.L., Plano L.R.W., Bennett B.C. / Quorum sensing inhibitors of Staphylococcus aureus from Italian medicinal plants // Planta Medica. 2011. № 77. P. 188-195.
3. Antibiofilm and quorum sensing inhibitory potential of Cuminum cyminum and its secondary metabolite methyl eugenol against Gram negative bacterial pathogens / I.A.S.V. Packiavathy, P. Agilan-deswari, K. Syed Musthafa, S.K. Pandian, A.V. Ravi // Food Research International. 2012. № 45. P. 8592.
4. Rasmussen T.B., Givskov M. Quorum-sensing inhibitors as anti-pathogenic drugs // International Journal of Medical Microbiology. 2006. № 296. P. 149-161.
5. Kociolek M.G. Quorum-sensing inhibitors and biofilms // Anti-Infective Agents in Medicinal Chemistry.2009. № 8. P.315-326.
6. Oxidative DNA damage protective activity, antioxidant and anti-quorum sensing potentials of Moringa oleifera / B.N. Singh, B.R. Singh, R.L. Singh, D. Prakash, R. Dhakarey, G. Upadhyay, H.B. Singh // Food and Chemical Toxicology. 2009. № 47. P. 1109-1116.
7. Anti-quorum sensing activity of medicinal plants in southern Florida / Adonizio A.L., Downum K., Bennett B.C., Mathee K. // Journal of Ethnopharmacology. 2006. №15. P.427-435.
8. Antiquorum sensing and antibiofilm potential of Capparis spinosa. / I.A.S.V. Packiavathy, P. Agilandeswari, R.R. Babu, P.S. Karutha, A.V. Ravi // Archives of Medical Research. 2011. № 42. P. 658-668.
9. Food phytochemicals act as quorum sensing inhibitors reducing production and/or degrading autoinducers of Yersinia enterocolitica and Erwinia carotovora / P. Truchado, F.A. Tomas-Barberan, M. Larrosa, A. Allende // Food Control. 2012. № 24 P. 78-85.
10. Schauder S., Bassler B.L. The languages of bacteria // Genes & Development. 2001. № 15(12). P. 1468-1480.
234 Информация и рекомендации сельскохозяйственного производства
11. Rutherford S.T., Bassler B.L. Bacterial quorum sensing: its role in virulence and possibilities for its control // Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 2012. T. 11. № 2. P. 235-242.
12. Fuqua C., Parsek M.R., Greenberg E.P. Regulation of gene expression by cell-to-cell communication: acyl-homoserine lactone quorum sensing // Annual Review of Genetics. 2001. № 35. P. 439-468.
13. Rasko D.A., Sperandio V. Anti-virulence strategies to combat bacteria-mediated disease // Nature Reviews Drug Discovery. 2010. № 9. P. 117-128.
14. Screening for quorum-sensing inhibitors (QSI) by use of a novel genetic system, the QSI Selector / T.B. Rasmussen, T. Bjarnsholt, M.E. Skindersoe, M. Hentzer, P. Kristoffersen, M. Kote et al. // Journal of Bacteriology. 2005. T. 187. № 5. P. 1799-1814.
15. Gonzalez J.E., Keshavan N.D. Messing with bacterial quorum sensing // Microbiology and Molecular Biology Reviews. 2006. T. 70. № 4. P. 859-875.
16. Identification of catechin as one of the flavonoids from Combretum albiflorum bark extract that reduces the production of quorum-sensing-controlled virulence factors in Pseudomonas aeruginosa PAO1 / O.M. Vandeputte, M. Kiendrebeogo, S. Rajaonson, B. Diallo, A. Mol, M. El Jaziri et al. // Applied and Environmental Microbiology. 2010. T. 76. № 1. P. 243-253.
17. Food as a source for quorum sensing inhibitors: iberin from Horseradish revealed as a quorum sensing inhibitor of Pseudomonas aeruginosa A / T.H. Jakobsen, S.K. Bragason, R.K. Phipps, L.D. Christensen, M. vanGennip, M. Alhede et al. // Applied and Environmental Microbiology. 2012. T. 78. № 7. P. 2410-2421.
18. Frederix M., Downie J.A. Quorum sensing: regulating the regulators // Advances in Microbial Physiology. 2011. T. 195. № 16. P. 3583-3589.
19. Bioreduction of chloroaurate ions by geranium leaves and its endophytic fungus yields gold nanoparticles of different shapes / S.S. Shankar, A. Ahmad, R. Pasricha, M. Sastry // Journal of Materials Chemistry. 2003. № 13. P. 1822-1826.
20. Controlling the optical properties of lemongrass extract synthesized gold nanotriangles and potential application in infrared-absorbing optical coatings / Shankar S.S., A. Rai, A. Ahmad, M. Sastry // Journal of Materials Chemistry. 2005. № 17. P. 566-572.
21. Biosynthesis of silver and gold nanoparticles by novel sundried Cinnamomum camphora leaves / J. Huang, , Q. Li, D. Sun, Y. Lu, Y. Su et al. // Nanotechnology. 2007. Vol. 18. P. 10-17.
22. Synthesis of gold nanotriangles and silver nanoparticles using Aloevera plant extract / S.P. Chandran, M. Chaudhary, R. Pasricha, A. Ahmad, M. Sastry // Biotechnology Progress. 2006. № 22. P. 577-583.
23. Green synthesis of gold nanoparticles using seed aqueous extract of Abelmoschus esculentus and its antifungal activity / C. Jayaseelan, R. Ramkumar, A.A. Rahuman, P. Perumal // Industrial Crops and Products. 2013. № 45. P. 423-429.
24. Biosynthesis of gold and silver nanoparticles using Emblica officinalis fruit extract, their phase transfer and transmetallation in an organic solution / B. Ankamwar, C. Damle, A. Ahmad, M. Sastry // Journal of Nanosciense and Nanotechnology. 2005. № 5. P. 1665-1671.
25. Gold nanoparticle formation by oat and wheat biomasses / V. Armendariz, J.L. Gardea-Torresdey, M. Jose-Yacaman, J. Gonzalez, I. Herrera // Proceedings of the Waste Research Technology Conference. 2002. № 4. P. 14-17.
26. Alfalfa sprouts: A natural source for the synthesis of silver nanoparticles / J.L. Gardea-Torresdey, E. Gomez, J.R. Peralta-Videa, J.G. Parsons, H. Troiani, M. Jose-Yacaman // Langmuir. 2003. № 19. P. 1357-1361.
27. Green synthesis of silver nanoparticles using Piper nigrum concoction and its anticancer activity against MCF-7 and Hep-2 cell lines / V. Krishnan, G. Bupesh, E. Manikandan, A.K. Thanigai, S. Magesh, R. Kalyanaraman, M. Maaza // Journal of Antimicrobial Agents. 2016. Vol. 2. P. 212-219.
28. Effect of elemental nano-selenium on feed digestibility, rumen fermentation and purine derivatives in sheep / L. Shi, W. Xun, W. Yue, C. Zhang and Y. Ren et al // Animal Feed Science and Technology. 2011. № 163. P. 136-142.
29. Jayandran M., Haneefa M.M., Balasubramanian V. Green synthesis and characterization of Manganese nanoparticles using natural plant extracts and its evaluation of antimicrobial activity // Journal of Applied Pharmaceutical Science. 2015. № 5. P. 105-110.
Информация и рекомендации сельскохозяйственного производства
30. Savoia D. Plant-derived antimicrobial compounds: alternatives to antibiotics // Future Microbiology. 2012. № 7. P. 979-990.
31. Alternatives to antibiotic growth promoters in prevention of diarrhoea in weaned piglets: a review / H. Vondruskova, R. Slamova, M. Trckova, Z. Zraly, I. Pavlik // Veterinarni Medicina. 2010. № 55(5). P. 199-224.
32. Оценка воздействия на кишечную микрофлору птицы веществ, обладающих антибиотическим, пробиотическим и анти-quorum sensing эффектами / Г.К. Дускаев, Е.А. Дроздова, Е.С. Алешина, А.С. Безрядина // Вестник Оренбургского государственного университета. 2017. № 11(211). С. 8487.
33. Huyghebaert G., Ducatelle R, Van Immerseel F. An update on alternatives to antimicrobial growth promoters for broilers // The Veterinary Journal. 2011. T. 187. P. 182-188.
34. Newman D.J. Natural products as leads to potential drugs: an old process or the new hope for drug discovery? // Journal of Medicinal Chemistry. 2008. T. 51. P. 2589-2599.
35. Hashemi S.R., Davoodi H. Herbal plants and their derivatives as growth and health promoters in animal nutrition // Veterinary Research Communications. 2011. № 35. P. 169-180.
36. Abreu A.C., McBain A.J., Simoes M. Plants as sources of new antimicrobials and resistance-modifying agents // Natural Product Reports 2012. № 29. P. 1007-1021.
37. Effect of plant extracts and formic acid on the intestinal equilibrium of early-weaned pigs / E.G. Manzanilla, J.F. Perez, M. Martin, C. Kamel, F. Baucells, J. Gasa // Journal of Animal Sciense. 2004. № 82. P. 3210-3218.
38. Impact of feeding blends of organic acids and herbal extracts on growth performance, gut mi-crobiota and digestive function in newly weaned pigs / H. Namkung, M. Li, J. Gong, H. Yu, M. Cottrill, C.F.M. De Lange // Canadian Journal of Animal Science. 2004. № 84. P. 697-704.
39. Effect of Camellia sinensis L. whole plant extract on piglet intestinal ecosystem / R. Zanchi, E. Canzi, L. Molteni, M. Scozzoli // Annals of Microbiology. 2008. № 58. P. 147-152.
40. Borovan L. Plant alkaloids enhance performance of animals and improve the utilizability of amino acids (in Czech) // Krmivarstvi. 2004. № 6. P. 36-37.
41. Aged garlic extract and allicin improve performance and gastrointestinal tract development of piglets reared in artificial sow / M.R. Tatara, E. Sliwa, K. Dudek, A. Gawron, T. Piersiak, P. Dobrowolski et al. // Annals of Agricultural and Environmental Medicine. 2008. № 15. P. 63-69.
42. Effects of herbal extracts and antimicrobials on apparent digestibility, performance, organs morphometry and intestinal histology of weanling pigs / L.L. Oetting, C.E. Utiyama, P.A. Giani, U.D. Ruiz, V.S. Miyada // Revista Brasileira de Zootecnia-Brazilian Journal of Animal Science. 2006. № 35. P. 13891397.
43. Costa L.B., Panhoza Tse M.L., Miyada V.S. Herbal extracts as alternatives to antimicrobial growth for weanling pigs // Revista Brasileira de Zootecnia-Brazilian Journal of Animal Science. 2007. Т. 36. P. 589-595.
44. Hashemi S.R., Davoodi H. Phytogenics as new class of feed additive in poultry industry // Journal of Animal and Veterinary Advances. 2010. № 9. P. 2295-2304.
45. Simoes M., Bennett R.N., Rosa E.A. Understanding antimicrobial activities of phytochemicals against multidrug resistant bacteria and biofilms // Nat. Prod. Rep. 2009. № 26. P. 746-757.
46. Use of phytogenic products as feed additives for swine and poultry / W. Windisch, K. Schedle, C. Plitzner, A. Kroismayr // Journal of Animal Science. 2008. T. 86. № 14. P. 140-148.
47. Scalbert A. Antimicrobial properties of tannins // Phytochemistry. 1991. № 30. P. 3875-3883.
48. Antibacterial activity of alkaloids from Sida acuta / D. Karou, A. Savadogo, A. Canini, S. Yameogo, C. Montesano, J. Simpore et al. // African Journal of Biotechnology. 2006. № 5. P. 195-200.
49. Morrissey J.P., Osbourn A.E. Fungal resistance to plant antibiotics as a mechanism of pathogenesis // Microbiology and Molecular Biology Reviews. 1999. № 63. P. 708-724.
50. Stavri M., Piddock L. J., Gibbons S. Bacterial efflux pump inhibitors from natural sources // Journal of Antimicrobial Chemotherapy. 2007. № 59. P. 1247-1260.
51. Harvey A.L. Natural products in drug discovery // Drug Discovery Today. 2008. № 13. P. 894-901.
236 Информация и рекомендации сельскохозяйственного производства
52. Yang Y., Iji P.A., Choct M. Dietary modulation of gut microflora in broiler chickens: a review of the role of six kinds of alternatives to in-feed antibiotics // World's Poultry Science. 2009. № 65. P. 97114.
53. Opinion of the FEEDAP Panel on the safety and efficacy of the product Farmatan for rabbits and piglets / A. Anadon, M. Abroix Arzo, G. Bories, P. Brantom, J, Brufau de Barbera, A. Chesson et al. // EFSA Journal. 2005. № 222. P. 1-20.
Атландерова Ксения Николаевна, аспирант, специалист Испытательного центра ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)77-39-97, e-mail: [email protected]
Макаева Айна Маратовна, аспирант, лаборант-исследователь лаборатории «Нанотехно-логии в сельском хозяйстве» ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8-919-842-4699, e-mail: [email protected]
Мирошников Сергей Александрович, доктор биологических наук, член-корреспондент РАН, директор ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)43-46-41, e-mail: [email protected]
Курилкина Марина Яковлевна, кандидат биологических наук, научный сотрудник Испытательного центра ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)77-39-97, e-mail: icvniims@mаil.ru
Поступила в редакцию 17 апреля 2018 года
UDC 633.88:636
Atlanderova Kseniya Nikolayevna, Makaeva Aina Maratovna, Miroshnikov Sergey Aleksandrovich, Kurilkina Marina Yakovlevna
FSBSI «Federal Research Center for Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences», e-mаil: [email protected]
Use of «anti-quorum» systems in animal husbandry (review)
Summary. Antibiotics are considered the most effective drug for the treatment of bacterial infectious diseases. As the number of antibiotics has increased in recent decades in clinical and livestock production in humans, numerous multiple drug-resistant bacterial strains have been isolated. Now scientists try to find alternative approaches to the prevention and treatment of bacterial infections.
The quorum sensitivity (QS) is a sample of bacterial communication used to determine the density and control of collective behavior. This process depends on the production, release and group detection of signaling molecules called au-toinducers (Als), which are usually N-acyl homoserine lactones (AHLs) produced in gram-negative bacteria.
QS plays an important role in the production of virulence factors and pathogenicity in PAO1. Many studies show that a violation of the QS system can reduce the secretion of virulence factors and the formation of biofilms, and this will be a reliable way to inhibit a bacterial infectious disease, that is, to create a stable «anti-quorum» system.
Actions of phytobiotics on quorum increase interest to plant extracts as means of preventing and treating infectious inflammatory diseases that effectively inhibit Quorum Sensing (QS) system of bacterial pathogens. Evaluation of main ways and methods of QS inhibition indicates medicinal plants as a promising option for obtaining effective and safe compounds with similar activity, and the therapeutic effect of plants is due to the content in them of a large number of biologically active substances, various and diverse in their chemical composition and pharmaceutical action.
Key words: cattle breeding, phytobiotics, plant extracts, anti-quorum substances, Quorum Sensing.
