При промисловому розведенні риб фахівці часто стикаються з хворобами, викликаними бактеріями. Боротьба з ними в основному ведеться за допомогою антибіотиків. Широке використання таких препаратів може привести до появи стійких до них супербактерій, що небезпечно вже для здоров’я людей. Вчені з лабораторії фізтех-школи біологічної та медичної фізики мфті вивчили альтернативний варіант захисту риб від патогенів за допомогою личинок мухи «чорна левинка». Результати роботи опубліковані в широко цитованому журналі першого квартиля international journal of molecular sciences.
Через зростаючий попит на рибу (особливо лососевих порід) і уповільнення обсягів вилову в природних умовах розведення риби в промислових масштабах набирає темпи і становить більше 8% на рік. Тому актуальною стає проблема боротьби з різними хворобами у риб. Для цього в основному використовується вакцинація риб, хлорування води і антибіотики. Через постійне використання антибіотиків у патогенних організмів виробляється резистентність до них, так що вони перестають бути ефективними. Також розвиток і поширення стійких до антибіотиків бактерій і залишки антимікробних препаратів в навколишньому середовищі можуть становити небезпеку для людей.
Найбільш поширені патогенні бактерії часто викликають важкі інфекції у культивованих видів риб (зокрема, лосося). Серед них є бактерії, пов’язані з різними інфекційними захворюваннями також у тварин і людей. Можлива поява супербактерій несе великі ризики, тому пошук альтернативних методів боротьби з патогенами вкрай актуальний.
«чорна левинка» — це різновид мухи родом з південної америки. Комаха мешкає в дикому середовищі, однак завдяки властивостям личинок, а саме великому вмісту білків і жирів під хітиновим покривом при невибагливості до харчування, його стали розводити в промислових масштабах для скорочення і утилізації різних органічних відходів з метою зниження витрат на годування тварин. Личинок цієї мухи також використовують для корму на рибних фермах — як в «сирому» вигляді, так і в формі білкового екстракту, який виділяють різними способами. Крім білків, личинки здатні самі синтезувати унікальний набір вільних жирних кислот, склад і властивості яких ще недостатньо вивчені для повноцінної інтеграції виробництва біомаси личинок в сектори кормів і охорони здоров’я.
Раніше в лабораторії розробки інноваційних лікарських засобів і агробіотехнологій мфті виявили, що екстракт жиру личинки мухи «чорна левинка» ефективний проти патогенних бактерій. У новій роботі вчені вдосконалили свій метод екстракції. Вони досліджували, як послідовна екстракція вільних жирних кислот з жиру личинок впливає на антибактеріальну активність отриманих препаратів. Для цього жирову масу розчиняли в суміші води, метанолу і соляної кислоти і за допомогою центрифуги відокремлювали важкі жири і домішки. При цьому поза осаду залишалися в основному вільні жирні кислоти. З обложеними жирами провели ту ж процедуру ще два рази.
Для перевірки антибактеріальної активності отриманих розчинів дослідники обробили ними стійкі до чотирьох різних антибіотиків бактерії, що викликають важкі захворювання у лососевих риб. Виявилося, що набір вільних жирних кислот і їх похідних у складі останнього (третього) екстракту бореться з антибіотикорезистентними бактеріями набагато краще, ніж виділений при всіх попередніх екстракціях. При цьому антибактеріальний ефект залежав від дози екстракту, за допомогою якої вчені впливали на бактерії. Отриманий коктейль кислот не тільки зупиняв ріст бактерій при меншій концентрації, ніж використовувані сьогодні антибіотики, але і вбивав їх при додаванні порівняно невеликої кількості екстракту.
“ми вперше продемонстрували, що виділений з жиру “чорної левинки” екстракт пригнічує і вбиває бактерії при більш низьких дозах в порівнянні з активними сполуками (в тому числі антибіотиками), які часто використовуються сьогодні. Передбачуваний механізм дії вільних жирних кислот може бути пов’язаний з наявністю в молекулі як гідрофобної частини, так і гідрофільної, а також з геометрією молекули. Ефект жирних кислот сильно змінюється в залежності від хімічної структури, наприклад довжини ланцюга і кількості подвійних зв’язків», — розповів сергій леонов, керівник лабораторії розробки інноваційних лікарських засобів і агробіотехнологій фізтех-школи біологічної та медичної фізики мфті.
Протягом багатьох років антибіотики використовувалися в аквакультурі без розбору, що призвело до високої стійкості до них бактерій. Ця проблема стимулює пошук безпечних для навколишнього середовища і людей альтернатив. Дана розробка послужить основою для нових екологічно безпечних і ефективних препаратів (або біодобавок), які захистять риб від патогенів, а також допоможе в пошуку нових молекул подібної дії.
