Инновационное направление применения супрамолекулярных полисахаридов в ветеринарии

Введение . Наличие у телят в условиях хозяйств Сибири большого набора серологических вариантов E. Coli, способности продуцировать энтеротоксины благодаря их адгезивной и инвазивной активности, устойчивости к широкому спектру антибактериальных фармакологических препаратов обеспечивает данному микроорганизму длительное циркулирование во внешней среде и в организме животных.

В последние годы ведущим фактором в эпизоотологии колибактериоза необходимо признать нарушение экологических объектов агробиогеоценоза в регионе. Это прежде всего систематические антропогенные воздействия экотоксикантов (токсичные металлы, высокоперсистентные метаболиты и изомеры пестицидов, нитраты и нитриты, микотоксины и др.) малой интенсивности по биологической функциональной системе «мать–плод–приплод» в различных комбинациях (токсичные металлы с метаболитами устойчивых органических загрязнителей, микотоксинами, нитратами и нитритами, радионуклидами Sr-90 и Cs-137 и др.).

Цель работы . Показать перспективность использования холодной сшивки природных полимеров: супрамолекулярного полисахарида арабиногалактана и детоксифицирующей квантовой поливалентной гипериммунной сыворотки (ДК ПГС) для модификации противоинфекцион-ных лекарственных средств с высокоионным массообменом.

В связи с актуальностью данной проблемы задачами нашей работы явились продолжение цикла работ по изучению эпизоотической ситуации колибактериоза и биологических свойств культур эшерихий, включающих региональные особенности распространения и проявления болезни; совершенствование профилактических и оздоровительных мероприятий.

Наши исследования подтвердили, что в период внутриутробного развития плода содержание экотоксикантов (в условных коэффициентах) во внутренних органах и тканях, крови и плаценте абортированных плодов и новорожденных телят превышало на 1,5 порядка их содержание у здоровых плодов и телят из экологически благополучных хозяйств. На таком фоне 75–90 % телят рождались морфологически и функционально недоразвитыми, особенно часто с нарушениями функции иммунокомпетентных органов, что и способствовало резкому усилению активности условно-патогенных микроорганизмов, в первую очередь энтеропатогенной кишечной палочки. Так, например, из 2115 исследованных образцов патологического материала нами лабораторно выявлены патогенные изоляты в 349 случаях, т.е. в 16,5%; в последующих исследованиях из 1082 - в 226 случаях (20,9% ) и из 1040 - в 218 случаях (21%), что подтверждает вывод о повышении доли коли-бактериоза в комплексе неонатальных органопатологий новорожденных телят. В результате повышения летальности при колибактериозе за последние 20 лет с 13,4 до 48,2 % его протекание проходит в более тяжелых формах в условиях животноводческих предприятий с напряженной экологической ситуацией.

Нами установлено, что энтеропатогенные сероварианты эшерихий заносятся косвенно в помещения родильных отделений и профилакторий стельными коровами - бактерионосителями, также через загрязненные корма, спецодежды ухаживающего персонала, предметы ухода, загрязненные фекалиями и мочой. Например, из 23 хозяйств в 53 образцах концентрированных кормов, силоса, жома и патоки, соломы в 23 % случаев было выявлено по 35 патогенных серовариантов эшерихий. Одновременно от 200 стельных сухостойных коров из этих хозяйств выделены патогенные серовари-анты эшерихий в 9–13 % образцов носовой слизи; 8–12 % фекалий; в 15–20 % образцов амниотической жидкости, в 4–11% смывов вымени. У 19 % больных специфической формой мастита установлено инфицирование молочной железы эшерихиями серотипов: 015, 02, 08, 0101, 0141 и 0119 вместе со стафилококками и протеями. Из 58 проб семени быков, взятых в данных хозяйствах, в 15 % образцов обнаружены эшерихии, в т.ч. патогенные сероварианты в 78 % случаев. Анализ результатов последующих исследований указывает на связь между видовым составом микроорганизмов и серовариан-тами эшерихий в семени быков-производителей и в организме новорожденных телят. Таким образом, патогенные сероварианты эшерихий, попадающие в генитальный аппарат быков-производителей и в молочные железы стельных сухостойных коров, могут провоцировать развитие колиформных маститов и рождение телят, обсемененных энтеротоксигенными эшерихия-ми в ассоциации с другими бактериями. На основании изучения культурно-биохимических свойств 320 выделенных культур штаммов E. Coli из 653 образцов биоматериалов (внутренние органы), полученных в 23 неблагополучных хозяйствах по колибактериозу, 75,8 % серовариантов эшерихий оказались патогенными в опытах на лабораторных животных. Следует отметить, что анализ серологического пейзажа штаммов E. Coli в одних и тех же животноводческих предприятиях позволил установить периодическую смену серовариантов эшерихий. Например, наиболее редко встречаемые серо-варианты 015, 0101, 020, 08, 0141 составили наибольшую долю находок (до 20%). Изучение этиологической структуры выделенных культур эшерихий с разными факторами патогенности позволило установить, что из биоматериалов павших телят в 28–52 % случаев выделялись патогенные штаммы с адгезиновыми антигенами А20 и К99 с частотой 69 и 21 % случаев; соответственно штаммов E. Coli К88 и F41 в 3,5 и 7 % случаев. Пассивная иммунизация ДК ПГС при желудочно-кишечных болезнях телят обеспечивала антитоксический эффект направленного действия на основе нейтрализации свободно циркулирующих в крови патогенных штаммов возбудителей и бактериальных токсинов. Нами установлено, что замена живой вакцины против колибактериоза на ДК ПГС и применение ее в раннем возрасте предотвращают возникновение поствакцинальных реакций и значительно снижают количество случаев выявления секундарных инфекций (колибактерио-за). Приоритетом пассивной иммунизации является кратковременное повышение устойчивости организма молодняка животных к возбудителям желудочно-кишечных инфекций, основное ее действие проявляется немедленно [1-3].

Мониторговые накопленные данные за последние 10 лет позволяют утверждать, что эн-теропатогенные и энтеротоксигенные эшерихии (как моноинфекция в животноводческих хозяйствах региона) чаще встречаются на фоне нарушений механизма формирования кишечного микробиоценоза у новорожденных телят. Изо-ляты эшерихий с адгезивными антигенами А20, К99 двадцать лет назад были резистентными к 4 распространенным антибиотикам. Спустя де- сять лет 48 % выделенных энтеротоксигенных штаммов E. Coli оказались устойчивыми к 8 антибиотикам, 35 % – к 10–11 применяемым антибиотикам в хозяйствах региона.

Перспективным инновационным направлением в усилении активности и расширении ареала воздействия ДК ПГС и полисахарида арабиногалактана на возбудителей инфекционных начал считаем создание новой технологии супрамолекулярных систем/комплексов. Для получения таких супрамолекулярных систем разработана оригинальная твердофазная меха-нохимическая технология получения твердых дисперсионных компонентов. При этом образуются супрамолекулярные комплексы в процессе твердофазного синтеза либо при растворении полученных дисперсий в водных растворах. Получение таких высокоэффективных субстанций препаратов достигнуто методом холодного сшивания макромолекул ДК ПГС с полисахаридами (арабиногалактанами). Арабиногалактан – полисахарид природного происхождения, полученный из лиственниц Larix sibirica, обладает ионнообменной реакцией в водных физиологических растворах, что обеспечивает ионный массообмен с интеграцией (на уровне межмолекулярной диффузии) транспортных носителей белков через мембраны клеток к клеточным включениям. Усиленный фармакологический противоинфекционный эффект таких структур ДК ПГС достигается за счет «адресной» доставки молекул комплексной сыворотки к активным центрам соответствующих рецепторов органов и тканей [4]. Эффективность ДК ПГС зависит от дозы применения. Поэтому создание низкодозовых сывороток за счет холодного сшивания с полисахаридом арабиногалактаном явилось антибактериальным лекарственным средством с пониженной токсичностью и повышенной фармакологической эффективностью и безопасностью их действия до 80–150 раз. Существенно достигалось повышение терапевтической активности дозы лекарств, уменьшение (вплоть до полного исчезновения) вредных побочных эффектов и в некоторых случаях усиление нетипичных, так называемых плейотропных свойств препаратов. Плейотропность супрамо-лекулярных комплексов ДК ПГС и официнально-го полисахарида арабиногалактана предполагает влияние препарата на несколько мишеней, запускающее различные биохимические процессы в организме; дивергенцию биохимических и патофизиологических процессов, исходящих от основной (антибактериальной) мишени.

На модели экспериментального колибакте-риоза телят проведены сравнительные испытания супрамолекулярных комплексов ДК ПГС и фармакопейного арабиногалактана (ФАГ). Показано, что при равных дозировках ДК ПГС проти-воинфекционная активность комплексов ФАГ существенно выше, чем у официнальной сыворотки. Фармакокинетические исследования антител подтвердили многократное увеличение их относительной биодоступности и действующих концентраций в крови подопытных животных.

Таким образом, внедрение супрамолекуляр-ных комплексов ДК ПГС в комбинации с ФАГ будет способствовать снижению возникновения колибактериоза в регионе, циркуляции возбудителей вирусных инфекций и возбудителей иммунодепрессивных болезней телят. Снижение предрасполагающих факторов, способствующих возникновению секундарных инфекций, а также улучшение ветеринарно-санитарных норм, технологии кормления и содержания животных, внедрение антистрессовых и антимикотоксикоз-ных мероприятий позволят успешно оздоровить хозяйство от секундарных болезней молодняка продуктивных животных. Применение антибиотиков против колибактериоза в условиях современного промышленного животноводства – это вынужденная временная мера с краткосрочным эффектом, а во многих хозяйствах – абсолютно бесполезная в сравнении с использованием су-рамолекулярных комплексов ФАГ и ДК ПГС. Борьбу с колибактериозом необходимо начинать с проведения широких диагностических исследований, установления правильного дифференцированного диагноза, проведения комплекса специфических мероприятий по улучшению эколого-эпизоотической ситуации, улучшению условий кормления и содержания, профилактике стрессов.

Выводы. С учетом установленного этиопа-тогенеза развития колибактериоза на фоне экологического неблагополучия окружающей среды продуктивных животных нами разработана «Детоксифицирующая квантовая поливалентная гипериммунная сыворотка (ДК ПГС)», на которую получен патент под № 219659. После деся- тилетней апробации сыворотки были выявлены возможности резкого повышения химиотерапевтической эффективности, принято решение усилить ее антибактериальный и антитоксический эффект на супрамолекулярном уровне методом холодного сшивания сыворотки с арабиногалактаном. Производственные опыты подтвердили, что при равных дозировках ДК ПГС и ДК ПГС + арабиногалактан последний способствовал снижению возникновения колибактериоза, циркуляции возбудителей секундарных инфекций в 6,7–8,4 раза сильнее, чем один ДК ПГС. Экономическая эффективность применения ДК ПГС+арабиногалактан для профилактики и терапии колибактериоза телят в 8–10 раз превышает таковую при использовании широко используемых в настоящее время лекарственных средств при данной инфекции, т.е. от 19 до 28,7 руб. на один рубль затрат.

Полученные результаты демонстрируют возможность создания антиинфекционных лекарственных средств широкого спектра действия на основе межмолекулярных комплексов ФАГ и ДК ПГС.