Антибиопленочная активность соединений из водорослей и перспективы применения в ветеринарной медицине (обзор)
Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau
Рубрика: Зоотехния и ветеринария
Статья в выпуске: 7, 2026 года.
Бесплатный доступ
Цель исследований – на основе литературных данных обосновать перспективность применения природных соединений (в частности биологически активных веществ из морских водорослей) для нарушения формирования и разрушения биопленок; оценить потенциал этих соединений для разработки новых ветеринарных препаратов (местных средств, кормовых добавок), снижающих зависимость от антибиотиков и позволяющих эффективно контролировать хронические инфекции у домашних и сельскохозяйственных животных. В ветеринарной медицине биопленки – структурированные сообщества патогенных микроорганизмов в защитной полимерной матрице – представляют серьезную угрозу, поскольку обеспечивают устойчивость бактерий и грибов к антибиотикам (требуя доз в 10–1000 раз выше стандартных), укрывают их от иммунного ответа животного и способствуют хронизации инфекций (дерматитов, циститов, маститов, отитов, пародонтозов и послеоперационных осложнений). В поисках альтернативы традиционной антибиотико-терапии ученые фокусируются на подавлении системы quorum sensing (QS) – механизма межклеточной коммуникации микробов, запускающего формирование биопленки и выработку факторов вирулентности при достижении критической плотности популяции. Перспективным решением стали ингибиторы QS – природные соединения из морских водорослей, которые нарушают бактериальную сигнализацию, препятствуют адгезии патогенов к тканям, замедляют их рост и дестабилизируют матрицу биопленки. Среди ключевых биологически активных веществ – фикоцианин, имеющий поливалентное антибиопленочное действие; сульфатированные полисахариды (например фукоидан), подавляющие образование биопленок Staphylococcus aureus и Escherichia coli; каротиноиды (зеаксантин, лютеин) с антимикробным и антиоксидантным действием; жирные кислоты (гамма-линоленовая, линолевая), разрушающие бактериальные мембраны, а также флоротаннины, блокирующие ферменты, необходимые для построения биопленки. Их применение открывает возможности для разработки безопасных ветеринарных препаратов (местных средств, кормовых добавок), снижающих зависимость от антибиотиков и позволяющих эффективно контролировать хронические инфекции у домашних и сельскохозяйственных животных.
Короткий адрес: https://sciup.org/140316553
IDS: 140316553 | УДК: 579.62 | DOI: 10.36718/1819-4036-2026-7-180-194
Antibiofilm activity of compounds from algae and prospects for use in veterinary medicine (review)
The objective of research is to use literature data to substantiate the potential of using natural compounds (in particular, biologically active substances from seaweed) to disrupt the formation and destruction of bio-films; to evaluate the potential of these compounds for the development of new veterinary drugs (topical agents, feed additives) that reduce dependence on antibiotics and enable the effective control of chronic in-fections in domestic and farm animals. In veterinary medicine, biofilms-structured communities of pathogenic microorganisms in a protective polymer matrix – pose a serious threat because they ensure the resistance of bacteria and fungi to antibiotics (requiring doses 10–1000 times higher than standard), conceal them from the animal's immune response, and contribute to the chronicity of infections (dermatitis, cystitis, mastitis, otitis, periodontal disease, and postoperative complications). In search of an alternative to traditional antibiotic therapy, scientists are focusing on the suppression of the quorum sensing (QS) system – a mechanism of intercellular communication between microbes that triggers biofilm formation and the production of virulence factors when a critical population density is reached. A promising solution is QS inhibitors – natural com-pounds from seaweeds that disrupt bacterial signaling, prevent pathogen adhesion to tissue, slow their growth, and destabilize the biofilm matrix. Key biologically active substances include phycocyanin, which has a polyvalent antibiofilm effect; sulfated polysaccharides (such as fucoidan), which inhibit the formation of Staphylococcus aureus and Escherichia coli biofilms; carotenoids (zeaxanthin, lutein), which have antimicro-bial and antioxidant properties; fatty acids (gamma-linolenic and linoleic), which disrupt bacterial membranes; and phlorotannins, which inhibit enzymes necessary for biofilm formation. Their use opens up opportunities for the development of safe veterinary drugs (topical treatments, feed additives) that reduce dependence on antibiotics and enable the effective control of chronic infections in domestic and farm animals.
Текст научной статьи Антибиопленочная активность соединений из водорослей и перспективы применения в ветеринарной медицине (обзор)
Funding : the study was supported by a grant from the BIOM Non-Commercial Charitable Foundation for Support of Bioresearch.
Введение. Биопленки в ветеринарии – это устойчивые микробные сообщества, прикрепляющиеся к биологическим поверхностям (сли- зистым оболочкам, ранам, имплантатам) или медицинским устройствам, окруженные собственной внеклеточной матрицей из белков, поли- сахаридов, нуклеиновых кислот и липидов [1–3]. В составе биопленки микроорганизмы приобретают измененный фенотип, что делает их значительно более устойчивыми к антимикробным воздействиям – вплоть до тысячекратного снижения восприимчивости по сравнению с планктонными формами [4–6]. В ветеринарной практике биопленки играют ключевую роль в патогенезе хронических и рецидивирующих инфекций у животных (маститы, циститы, дерматиты, отиты, послеоперационные осложнения) [7–10], существенно затрудняя лечение и повышая риск развития антибиотикорези-стентности [11]. Кроме того, биопленки представляют серьезную экономическую угрозу для животноводства и аквакультуры, поскольку способствуют контаминации продукции (мяса птицы, морепродуктов) и снижают ее безопасность, что стимулирует поиск инновационных ветеринарных методов контроля и разрушения биопленок [12–16].
В последние годы исследования выявили широкий спектр природных биоактивных соединений с выраженным противобиопленочным действием: они комплексно нарушают жизненный цикл патогенных микроорганизмов, ингибируя адгезию бактериальных и грибковых клеток к поверхностям, блокируя систему QS, разрушая внеклеточный полимерный матрикс уже существующих образований, а также подавляя экспрессию генов вирулентности и снижая выработку бактериальных токсинов и ферментов – все это делает их многообещающей альтернативой традиционным антибиотикам в борьбе с устойчивыми микробными сообществами [17, 18].
В поисках эффективных средств против биопленок исследователи обращаются к природным источникам: растениям, микроорганизмам, морским экстрактам и их метаболитам. Среди наиболее перспективных кандидатов – биоактивные соединения, получаемые из водорослей. При введении в поисковик Pubmed словосочетания «Antibiofilm activity algae» мы видим 72 результата. Это не так много. Также можно отметить, что за последние 14 лет (с 2012 по 2026 г.) интерес к этой теме возрастает. Важно вести аналитику именно по антибиопленочной активности, поскольку антимикробное действие (антибактериальное, противогрибковое, противовирусное) уже широко описано.
Цель исследования – систематизация и обобщение данных, определяющих интерес к поиску активных веществ из водорослей, проявляющих антибиопленочные свойства.
Задачи: систематизировать информацию в хронологическом порядке о биологически активных веществах из водорослей, обладающих ан-тибиопленочной активностью (фикоцианин, полисахариды и др.), как зарубежных авторов, так и отечественных; провести анализ данных литературы, на каких патогенных микроорганизмах эти биоактивные вещества тестировались; определить оптимальные концентрации и способы применения природных соединений для подавления биопленок из данных научных работ; оценить потенциал создания новых ветеринарных препаратов на основе природных соединений (местных средств, кормовых добавок).
Результаты и их обсуждение. Водоросли представляют собой возобновляемые источники биологически активных соединений – в первую очередь каротиноидов и полисахаридов, которые демонстрируют широкий спектр полезного действия: антиоксидантное, противомикробное, противовоспалительное, противодиабетическое, противораковое и др. Морские водоросли (макроводоросли) подразделяются на три основные группы: хлорофитовые (зеленые), филлофоро-вые (бурые) и багряные (красные) [19, 20]. Исследования подтверждают, что экстракты и метаболиты макроводорослей способны препятствовать образованию биопленок – устойчивых скоплений микробов, защищенных особой матрицей, что открывает перспективы их применения в ветеринарной медицине и пищевой промышленности. Помимо макроводорослей, внимание ученых привлекают микроводоросли – микроскопические фотосинтезирующие организмы, богатые полифенолами, липидами и каротиноидами. Благодаря выраженной биологической активности их производные рассматриваются как перспективные средства биоконтроля патогенных микроорганизмов: они могут стать альтернативой традиционным антибиотикам и дезинфицирующим средствам, особенно на фоне растущей устойчивости микроорганизмов к существующим препаратам. Далее приведем примеры таких исследований в хронологическом порядке.
Зарубежные исследования биологически активных веществ из водорослей против микробных биопленок . Первые природные вещества, мешающие образованию микробных биопленок, обнаружили ученые еще в 1999 г. [21]:
они выяснили, что галогенированный фуранон из красной водоросли Delisea pulchra в концентрации 10 мкМ блокирует QS, препятствуя работе ключевого сигнального вещества – ацилированного гомосеринового лактона (AHL). Работа была выполнена учеными из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее. В исследовании участвовали исследователи из школы микробиологии, иммунологии и Центра изучения морского биоразнообразия и биоинноваций. Позже эти исследователи нашли и другие водорослевые соединения с подобным действием: например альгинатные олигосахариды из бурой водоросли Laminaria hyperborean разрушали внеклеточный матрикс биопленок синегнойной палочки [22]; а фураноны, вырабатываемые водорослью Delisea pulchra , подавляли био-пленкообразование Serratia liquefaciens [23]. Таким образом, вещества из морских водорослей (фураноны, альгинаты, фукоиданы) могут нарушать разные этапы образования биопленок – от межклеточной коммуникации до разрушения их структурной основы.
В 2007 г. в исследовании, проведенном южнокорейскими учеными в Корейском институте океанологии и технологий, расположенном в городе Ансан, было обнаружено, что красная водоросль Ahnfeltiopsis-flabelliformis содержит три соединения-ингибитора AHL (ацил-гомо-серинлактонов) – ключевых сигнальных молекул, участвующих в системе QS бактерий – флоридозид, бетоницин и изотиониковую кислоту, концентрации которых находились в диапазоне от 10–3 до 10–6 М. В качестве тест-системы был использован штамм Agrobacterium tume-faciens [24].
В 2013 г. в исследовании, проведенном в индийской лаборатории (Университет Алагаппа, штат Тамилнад), была выявлена анти-QS-активность экстракта красных водорослей Asparagopsis taxiformis; ее связали с действием активной фракции – 2-додеканоилоксиэтан-сульфоната (химическая формула C14H27O5S) [25]. Авторы использовали метод твердофазной экстракции для фракционирования метанольного экстракта водоросли и тестировали полученные фракции на ингибирующую активность с помощью бактериальных тест-систем – Chromobacterium violaceum CV026 и Serratia liquefaciens MG44 (с зеленым флуоресцентным белком). В работе подробно описываются методы разделения фракций и результаты биоана- лиза, но конкретные концентрации 2-додека-ноилоксиэтансульфоната в экспериментах не упоминались.
В 2014 г. в исследовании, проведенном в Федеральном университете Рио-де-Жанейро (Бразилия), протестировали полярные (смесь вода-метанол) и неполярные (дихлорметан) экстракты различных макроводорослей как ингибиторы системы QS. Минимальные ингибирующие концентрации по отношению к биопленкам Chromobacterium violaceum варьировали от 0,28 (для Ulva fasciata ) до 189 мкг/мл (для Codium sp .). Для неполярных экстрактов такие значения находились в диапазоне от 69 (у Sargassum furcatum ) до 2730 мкг/мл (у Peyssonnelia capensis ) [26].
В 2015 г. ученые Великобритании исследовали гексановый этилацетатный экстракт бурой водоросли Halidrys siliquosa , собранной в Ирландии, и установили, что при концентрациях 1,25 и 5 мг/мл он эффективно подавляет рост биопленок, образованных устойчивыми к метициллину штаммами золотистого стафилококка [27].
В 2016 г. в исследовании, проведенном в Институте морских наук и технологий в Ченнаи (Индия), было показано, что экстракты красных макроводорослей Chondrus crispus и Sarcodio-theca gaudichaudii способны подавлять работу системы QS у бактерии Salmonella enterica : в частности они снижали экспрессию гена sdiA [28]. Это приводило к ряду важных эффектов – ограничению подвижности бактериальных клеток, уменьшению выработки факторов вирулентности и подавлению формирования биопленок. Концентрация экстрактов, при которой наблюдалось снижение экспрессии гена sdiA и других факторов вирулентности, составляла 0,2 мг/мл.
Исследователи из Канады в 2016 г. показали, что природные экстракты из морских организмов способны эффективно противостоять образованию микробных биопленок: так, вещества, полученные из красных водорослей Sarcodio-theca gaudichaudii и Chondrus crispus , успешно боролись с биопленками, которые формирует бактерия Salmonella enteritidis – серьезный кишечный патоген человека и животных [29]. Концентрация экстрактов, при которой наблюдалось значительное уменьшение формирования биопленок, составляла 0,2 мг/мл для обоих видов водорослей.
Исследование, в котором неочищенный экстракт одноклеточных синезеленых водорослей рода Synechococcus демонстрировал антибио-пленочную активность за счет гексадекановой (пальмитиновой) кислоты 100 мкг/мл было проведено в 2017 г. в Индии в отношении водных бактериальных патогенов, таких как Vibrio harveyi – патогена морских рыб и беспозвоночных и Vibrio vulnificus – возбудителя кишечных заболеваний, раневых инфекций и септицемий [30].
Исследование, связанное с изучением анти-биопленочной активности экстрактов синезеленых водорослей (цианобактерий), было проведено в 2018 г. в Ираке. В работе оценивали влияние экстрактов цианобактерии Westiellopsis prolifica на формирование биопленок у шигелл ( Shigella sp .) [31]. Было установлено, что неочищенный ацетоновый экстракт этой водоросли демонстрировал значительную антибиопле-ночную активность при концентрации 50 мкл. Гексановый экстракт той же водоросли оказался менее активным. Такое антибиопленочное действие этого вида синезеленых водорослей связано с наличием фикобилипротеинов (фикоцианином, фикоэритрином, аллофикоцианином).
В исследовании, проведенном в 2018 г. группой ученых под руководством Joon-Young Jun (Южная Корея), было установлено, что фукоидан – сульфатированный полисахарид, выделенный из бурой водоросли Fucus vesiculosus , – проявляет выраженную антимикробную активность в отношении патогенных бактерий, ассоциированных с образованием зубного налета (в т. ч. передающихся через пищевые продукты) [32]. Экспериментально определены минимальные ингибирующие концентрации (МИК) фукоидана в диапазоне 125–1000 мкг/мл в зависимости от штамма. Особенно значимым оказался эффект в отношении Streptococcus mutans и S. sobrinus : при концентрациях выше 250 мкг/мл фукоидан полностью подавлял как формирование бактериальных биопленок, так и рост планктонных клеток. При этом отмечено, что уже сформированные биопленки оставались устойчивыми к действию фукоидана – его активность ограничивалась профилактическим действием на ранних стадиях биопленкообразования.
В 2018 г. в египетских лабораториях исследовали экстракты красных водорослей Halimeda sp. (метанольные и гексановые), полученные из свежих и высушенных образцов, а также из поверхностных и целых тканей: было установлено, что метанольный экстракт высушенных водорослей демонстрирует наивысшую антипро- лиферативную активность к MRSA и стимулирует выработку внеклеточных полимерных веществ, тогда как свежие экстракты эффективнее блокируют образование биопленок (вероятно, за счет сохранения терпеноидов и жирных кислот, утрачиваемых при сушке), при этом максимальное ингибирование биопленок показал гексановый экстракт поверхностных водорослей (предположительно из-за производных бутана-мида и пиперазина), но количественные данные о концентрациях веществ в экспериментах не приводятся [33].
В том же 2018 г. в Индонезии изучили водный экстракт красной водоросли Gracilaria verrucosa в нескольких концентрациях (6,25; 12,5; 25; 50; 75; 100 %) против биопленок Candida albicans (клинический изолят) и выявили сильный антибиопленочный эффект, такой, что при культивировании в стандартных условиях изолят не образовывал биопленку даже спустя 48 ч культивирования, а в составе экстракта были обнаружены стероиды, терпеноиды и танины [34].
Другая лаборатория в Индонезии в 2019 г. работала с экстрактами морских водорослей U. reticulate , Sargassum wightii , Halimeda macroloba против биопленок Candida albicans и Entero-bacter cloacae [35]. Наибольшую активность проявили хлорофиты и харофиты – благодаря высокому содержанию липидов и полиненасы-щенных жирных кислот, например докозагек-саеновой и эйкозапентаеновой. При этом разные группы водорослей действовали избирательно: экстракты красных водорослей ( Rhodop-hyta ) сильнее влияли на Enterobacter cloacae , а экстракты криптофит, эвгленовых и глаукофи-товых водорослей – на Candida albicans . Такой эффект объясняется различиями во вторичных метаболитах (липопептидах, аминокислотах, жирных кислотах, макролидах, амидах).
В 2019 г. в ходе исследования, проведенного индийскими учеными, было установлено, что этанольные экстракты 50 мкг/мл бурых водорослей Sargassum wightii и зеленых водорослей Halimeda gracilis проявляют значительную анти-биопленочную активность (подавление на 40– 75 %) в отношении грамотрицательных бактерий – Escherichia coli , Pseudomonas aeruginosa и Vibrio parahaemolyticus [36].
В 2020 г. в лабораториях Университета Южного Вади-эль-Гадали (Египет) выяснили, что ацетоновый экстракт бурой водоросли Cladostephus spongiosus (собранной у Хургады) 10 мкг/мл проявляет наивысшую ингибирующую активность против патогенных штаммов Candida (C. krusei, C. glabrata, C. parapsilosis, C. albicans) по сравнению с этанольными и метанольными экстрактами других водорослей (Laurencia papillosa, Codium arabicum) [37]. Методом ГХ-МС в экстракте идентифицировали три ключевые фракции - 4-гидрокси-4-метил-2-пентанон, н-гексадеценовую кислоту и фенол 2-метокси-4-(2-пропенил), - которые подавляли экспрессию генов HWP1, ALS1 и SAP4, ответственных за формирование биопленок; при этом экстракт не только предотвращал образование новых биопленок, но и разрушал уже сформированные структуры.
В 2023 г. в Научно-исследовательском центре фармацевтических и биологических наук при Университете короля Абдул-Азиза (Саудовская Аравия) установлено, что метаноловый/ водный экстракт бурых водорослей Sargassum sp . проявляет выраженную антибиопленочную активность против эпидермального стафилококка - 82,35 % при концентрации 12,5 мг/мл [38]. Химический анализ выявил в составе экстракта 2-пентадеканон, 6,10,14-триметил-гексадецено-вую кислоту (метиловый эфир), н-гексадекано-вую кислоту, 1,2-бензендикарбоновую кислоту и моно-(2-этилгексил) эфир. Антимикробный эффект обусловлен химическим взаимодействием этих соединений с целевыми рецепторами бактериальных клеток, что нарушает процессы формирования биопленок.
В 2024 г. были опубликованы результаты работы, которая проводилась в Египте. Авторы -ученые из Университета Даманхур (факультет науки, кафедра ботаники и микробиологии) доказали, что экстракт бурой водоросли Padina pavonica проявляет активность против целого ряда опасных микробов - золотистого стафилококка ( S. aureus ), энтерококка фекального ( Enterococcus faecalis ), синегнойной палочки ( P. aeruginosa ), клебсиеллы пневмонии ( Klebsiella pneumonia ) и сенной палочки ( B. subtilis ) [39]. Концентрация, при которой достигалось 50 % ингибирования, составила 170,31 мкг/мл.
Исследование, в котором метанольный экстракт Arthrospira platensis (спирулины) демонстрировал антибиопленочную активность против Vibrio parahaemolyticus - бактерии, которая вызывает заболевание у креветок, было опубликовано в 2025 г. [40]. Работа велась совместно в
Египте и ОАЭ. В исследовании сообщалось, что в концентрации 100 нг/мл этот экстракт снижал образование биопленок у вибрионов на 80-90 %, а также подавлял выработку внеклеточных полимерных веществ.
Отечественные разработки биологически активных веществ из водорослей против микробных биопленок . В российской научной среде тоже есть работы, посвященные антибиопле-ночной активности биоактивных соединений, экстрагируемых из морских водорослей, при этом особый фокус сосредоточен на бурых видах. Центральное место в этих изысканиях занимают фукоиданы - сульфатированные полисахариды, демонстрирующие многогранную биологическую активность, в т. ч. способность ингибировать формирование микробных биопленок. Показательным примером служит работа Е.В. Матосовой с соавт. (2023) [41], опубликованная в журнале «Антибиотики и химиотерапия», где авторы оценивали воздействие различных структурных вариантов фукоиданов концентрации 1; 10 и 20 мг/мл водных растворов сухих экстрактов водорослей на процесс биопленкообразования Yersinia pseudotuberculosis в динамической модельной системе, максимально приближенной к естественным экологическим условиям. В качестве источников полисахаридов выступали бурые водоросли Fucus evanescens , Saccharina cichorioides и Saccharina japonica ; сравнительный анализ выявил, что фукоидан из первой водоросли проявляет наиболее выраженную антибиопленочную активность. Кроме того, исследователи предложили инновационный методологический подход, позволяющий стабильно фиксировать разнонаправленные эффекты сульфатированных полисахаридов в отношении биопленкообразующей способности патогена, что открывает новые перспективы для разработки антимикробных стратегий на основе морских биоресурсов.
Чуть ранее в обзорном исследовании российских ученых из Владивостока под руководством Н.Н. Беседновой в 2016 г. систематизированы и проанализированы современные научные данные о потенциале полисахаридов морских гидробионтов в борьбе с бактериальными биопленками [42]. Авторы провели комплексный анализ последних достижений в этой области, уделив особое внимание перспективам применения природных соединений из морских микроорганизмов, водорослей и беспозвоноч- ных животных. В обзоре детально рассмотрены механизмы антибиопленочной активности полисахаридов, их антиадгезивные свойства и влияние на формирование патогенных биопленок. Исследователи акцентируют внимание на уникальных преимуществах полисахаридных соединений морского происхождения, включая биосовместимость и биоразлагаемость, что делает их перспективными для медицинского и промышленного применения.
Российских диссертационных работ, полностью посвященных теме «Антибиопленочная активность соединений из водорослей», нами не найдено. Однако есть исследования, которые затрагивают близкие аспекты в ветеринарии, например изучение полисахаридов водорослей и их биологических свойств, включая потенциальное влияние на биопленки. Например, статья О.С. Вищук «Противоопухолевая активность и молекулярный механизм действия фукоиданов бурых водорослей» (2012) посвящена изучению фукоиданов – сульфатированных полисахаридов из бурых водорослей. В данном исследовании оценивали влияние фукоиданов на клетки в концентрации 400 мкг/мл. Хотя основная тема – противоопухолевая активность, в таких исследованиях часто анализируется структура соединений, которая может быть релевантна и для изучения их антибиопленочных свойств [43].
Есть еще смежные работы, которые в совокупности расширяют представление о дополнительных свойствах биологически активных веществ из водорослей, помимо антибиопленоч-ных. В работе «Сравнительная оценка антиоксидантной активности фикоцианина и селенфи-коцианина in vitro и ex vivo » 2006 г. авторы исследовали антиоксидантные свойства спирулины, ее селенсодержащей формы и отдельных компонентов (фикоцианина, селенфикоцианина, липидного компонента) [44]. Подробно описано влияние этих веществ в концентрациях 350 мкг/кг на антиоксидантный статус крыс, активность ферментов детоксикации ксенобиотиков и стабильность мембран лизосом печени. Практическая значимость работы заключалась в возможности включения спирулины, фикоцианина и каротиноидного комплекса в состав БАД и специализированных пищевых продуктов.
В работе 2007 г. Л.А. Овчинниковой с соавторами [45] изучалось влияние спирулины на минеральный обмен, циркуляцию йода и селена в органах и тканях бычков, а также на мясную продуктивность, химический состав и пищевую ценность мяса. Животным с живой массой 390– 400 кг давали с кормом спирулину платенсис в дозе 5, 10 и 15 г на голову один раз в сутки. Авторы установили оптимальную дозу спирулины для бычков на откорме и доказали ее положительное влияние на рубцовое пищеварение, рост животных и биологическую ценность говядины.
В более ранней работе 2002 г. В.В. Петрякова изучалось влияние спирулины на физиологические параметры и продуктивность свиней [46]. Исследовались три дозировки суспензии спирули-ны: 100; 150 и 200 мл на одно животное в сутки. Эксперимент проводился на поросятах в возрасте 60 дней. Микроводоросль в виде суспензии добавлялась в комбикорм в утреннее кормление. Продолжительность опыта составила 153 дня. По результатам исследований было установлено, что наиболее оптимальной дозировкой оказалась 150 мл на одно животное в сутки. При этой дозе отмечалось максимальное увеличение среднесуточных приростов живой массы и улучшение качественных показателей мяса.
Эти работы охватывают различные аспекты изучения спирулины – от фундаментальных исследований ее биологической активности до прикладных работ в области животноводства.
Наиболее перспективные для ветеринарии – биологически активные вещества из водорослей.
Есть и прикладные работы в области ветеринарии, доказывающие на практике эффективность препаратов из спирулины [47], например исследование 30 взрослых собак [48]. Наиболее значимым результатом стало существенное усиление иммунного ответа у собак, получавших спирулину. Это подтвердилось повышением эффективности вакцинации против бешенства, что особенно важно для контроля распространения опасных инфекций среди животных. Примечательным открытием стало улучшение состояния кишечного иммунитета, о чем свидетельствовал повышенный уровень секреторного иммуноглобулина A в фекалиях животных. Параллельно наблюдалась стабилизация микробиоты кишечника, что проявлялось даже при значительных физических нагрузках. И все это благодаря фикоцианину, входящему в состав спирулины. Фикоцианин представляет собой уникальный пигмент-белковый комплекс из семейства фикобилипротеинов, который обла- дает характерным светло-голубым цветом [49]. Особую ценность представляет термостабильность фикоцианина, сохраняющего активность при температурах до 70 °C, что расширяет возможности его практического применения. При этом вещество демонстрирует высокую биосовместимость и безопасность при использовании. Молекулярная структура фикоцианина включает а- и в-субъединицы с ковалентно связанными хромофорами, что определяет его уникальные биологические свойства. Давно известно, что фикоцианин способствует защите организма от окислительного стресса и обладает противоопухолевым и антимикробным действием.
Например, египетские исследователи в 2015 г. провели масштабное исследование антибактериальных свойств фикоцианина, полученного из штамма синезеленой водоросли Anabaena oryzae sos13, представив детальный анализ механизма его действия [50]. В ходе эксперимента было установлено превосходство данного фикоцианина не только над аналогичным соединением из спирулины, но и над широко применяемыми антибиотиками, включая бензилпенициллин, клиндамицин, офлоксацин и доксициклин. Особую значимость исследованию придает демонстрация высокой эффективности фикоцианина против широкого спектра патогенных микроорганизмов - как грамположительных ( B. cereus , St. aureus ), так и грамотрицательных ( E. coli , K. pneumonia ). При помощи электронной микроскопии ученые детально изучили механизм воздействия соединения на бактериальные клетки, выявив комплексное влияние: увеличение размера клеток, деформацию клеточной стенки, нарушение процесса деления и разрушение клеточной мембраны.
В целом для разработки эффективных антимикробных препаратов и их применения в ветеринарии необходимо проведение дальнейших исследований по изучению противобиопленоч-ной активности экстрактов морских водорослей и их метаболитов в отношении конкретных патогенов.
Заключение. Анализ исследований анти-биопленочной активности веществ из морских водорослей демонстрирует широкий диапазон эффективных концентраций - от крайне низких (10 нг/мл, как в случае метанольного экстракта
Arthrospira platensis против Vibrio parahaemo-lyticus ) до достаточно высоких, как при использовании водного экстракта Gracilaria verrucosa против биопленок Candida albicans . Наиболее типичные рабочие концентрации располагаются в пределах от десятков до тысяч мкг/мл: например 10 мкМ галогенированного фуранона из Delisea pulchra блокирует QS-систему; 0,2 мг/мл экстрактов Chondrus crispus и Sarcodiotheca gaudichaudii подавляют работу системы QS у Salmonella enterica , а 170,31 мкг/мл экстракта Padina pavonica обеспечивают 50 % ингибирования ряда патогенов. При этом эффективность зависит не только от концентрации, но и от типа экстракта (ацетоновый, метанольный, гексановый и т. д.), способа обработки сырья, вида водоросли и целевого микроорганизма; отдельные соединения проявляют избирательное действие - одни активнее против бактерий ( Escherichia coli , Pseudomonas aeruginosa ), другие - против дрожжеподобных грибов ( Candida spp.), а фукоиданы, например, могут оказывать разнонаправленное влияние в зависимости от структуры и источника получения. Результаты многочисленных исследований подтверждают, что водоросли представляют собой ценный источник природных соединений (фуранонов, альгинатов, фукоиданов, терпеноидов, фикопротеинов и др.), способных эффективно подавлять формирование микробных биопленок у патогенных бактерий и микроскопических грибов. С точки зрения ветеринарии эти вещества открывают перспективы для разработки новых средств профилактики и терапии хронических инфекций у животных, в частности при поражениях кожи и слизистых, раневых инфекциях, маститах, отитах, кишечных и респираторных заболеваниях, а также при инфицировании имплантатов и катетеров. Благодаря биосовместимости и биоразлагаемости, экстракты водорослей могут стать основой для безопасных антисептических препаратов, ранозаживляющих мазей, промывных растворов и противомикробных покрытий, снижая зависимость от традиционных антибиотиков и минимизируя риск развития резистентности у возбудителей. Дальнейшие исследования должны уточнить оптимальные дозировки, способы доставки и синергию с существующими ветеринарными препаратами.