Влияние нанокомпозита Cu-C на гематологические показатели карпа

Acknowledgments : the work was supported by the Russian Science Foundation (project № 2376-10054).

Введение. Аквакультура является перспективной отраслью сельского хозяйства, объем которой превысил объемы рыболовства. Большое внимание уделяют индустриальной аквакультуре как наиболее выгодной технологии интеграции производства продукции рыбоводства и растениеводства [1, 2]. Тем не менее отрасль имеет ряд проблем, одной из которых является рост заболеваемости среди выращиваемых рыб, а также повышение антибиотико-резистентности за счет неконтролируемого использования антибиотиков на протяжении нес- кольких десятилетий в качестве лечебных и профилактических препаратов. Учеными выявлено, что ряд биологически активных веществ имеет положительное действие на решение указанных проблем. Так, пробиотические препараты зарекомендовали себя как безопасные и действенные добавки [3].

В то же время идет поиск новых компонентов рациона, которые благоприятно повлияют на организм рыб. Среди перспективных добавок выделяют наноформы микроэлементов, действие которых направлено на увеличение продук- тивности и физиологического состояния рыб [4]. Применение нанотехнологий в аквакультуре открывает широкий потенциал в производстве новых компонентов питания. Среди изученных наночастиц в питании рыб хорошо зарекомендовали себя Fe, Se, Cu и Ag. Было установлено положительное действие на организм рыб, в том числе на рост и метаболизм. Наночастицы способны воздействовать на иммунную систему, стимулируя ее работу [5, 6]. Кроме того, результаты исследований [7] указывают на возможность применения наночастиц в кормлении рыб в качестве альтернативы антибиотикам.

В качестве нового компонента питания начали изучать нанокомпозиты – это материалы, содержащие не менее 2 компонентов, один из которых имеет размеры в пределах 1–100 нм. Они многофункциональны, имеют широкий спектр физических и химических свойств, актуальны в медицинской сфере в качестве альтернативных противомикробных агентов [8]. Так, нанокомпозит хитозан/наноцеллюлоза, обогащенный Aloe vera , показал положительные результаты в проведенных исследованиях по изготовлению съедобных пищевых покрытий [9]. При применении нанокомпозита хитозан-селен были выявлены антибактериальные свойства в отношении Staphylococcus aureus , Salmonella typhimurium и Escherichia coli [10].

В аквакультуре нанокомпозиты хитозана активно используются в зарубежной практике, так как обладают благоприятными биологическими свойствами – безопасностью, биосовместимостью, антибактериальной способностью [11]. Ранее ученые описали электрохимическое поведение наноразмерного композита Cu-C [12], но данных об использовании нанокомпозита Cu-C в питании животных нет.

Цель исследования – изучить эффективность включения нанокомпозита Cu-C в рацион карпа.

Задачи: исследовать морфологический состав крови и биохимический состав сыворотки крови при включении в рацион карпа нанокомпозита Cu-C (40–60 нм) в дозировках 0,8 и 2 мг/кг корма.

Объекты и методы. Объект исследований – карп (25 ± 1) г (Cyprinus carpio). Эксперимент поставлен на базе кафедры биотехнологии животного сырья и аквакультуры Оренбургского государственного университета (г. Оренбург). Длительность исследований – 56 сут.

Были сформированы три группы подопытных рыб. Контрольная группа на протяжении исследования потребляла основной рацион (ОР) – комбикорм КРК-110 (ОАО «Оренбургский комбикормовый завод»). Опытные группы дополнительно к ОР получали нанокомпозит Cu-C в дозировках 0,8 мг кг/корма (I опытная) и 2 мг/кг корма (II опытная).

Нанокомпозит Cu-C (40–60 нм) представляет собой углеродную матрицу с наночастицами меди. Получен плазменно-дуговой технологией синтеза на углеродной матрице в Институте теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (г. Новосибирск).

Морфологические и биохимические показатели крови исследовали по стандартизованным методикам в Испытательном центре ЦКП БСТ РАН (г. Оренбург).

Биометрический анализ результатов был выполнен в программе Statistica 10.0 (Stat Soft Inc., США) с помощью вариационной статистики по Стьюденту. Статистически значимыми считались различия с P ≤ 0,05.

Результаты и их обсуждение. При проведении эксперимента нетипичное поведение рыб не зафиксировано. Сохранность в группах составила 100 %. В опытных группах установлено незначительное повышение продуктивности рыб – до 5 %.

Для оценки влияния на организм рыб различных биологически активных добавок применяют исследования гематологических параметров. Биохимические и морфологические показатели способны отразить физиологическое состояние организма и показать влияние рациона на белковый, липидный, углеводный обмен веществ [13]. Гематологические параметры выступают биомаркером при изменении качества водной среды, поскольку они чувствительны к широкому спектру загрязнений окружающей среды [14]. В целях выявления отклонений нами была проведена оценка морфологического состава крови рыб (табл. 1).

Таблица 1

Показатель	Группа
	Контрольная	I опытная	II опытная
Гемоглобин, г/л	132,1 ± 2,7	155±4,0***	132,7±3,5
Эритроциты, 1012/л	0,75 ± 0,045	0,97±0,025*	0,75±0,04
Тромбоциты, 109/л	15,1 ± 0,8	19,4±1,5*	14,2±1,1*
Гематокрит, %	15,9 ± 1,2	20,3±1,2*	16,5±1,7
Лейкоциты,109/л	117,5 ± 4,1	108,5±3,6*	107,8±3,5*
Средний объем эритроцитов, %	210,1 ± 3,3	215,6±5,8	209,6±4,1
Индекс распределения эритроцитов, %	34,4 ± 1,4	28,5±1,5*	37,4±1,9
Средняя концентрация гемоглобина в эритроците, г/л	825,2 ± 18,7	718,3±16,0*	830,3±14,2

Здесь и далее: * – Р ≤ 0,05; *** – Р ≤ 0,001.

Таблица 2

Показатель Группа Контрольная I опытная II опытная Общий белок, г/л 31,5±1,24 32,3±1,31 32,5±1,48 АСТ, Ед/л 31,9±2,25 33,9±1,91 30,4±2,36 АЛТ, Ед/л 32,5±1,71 36,2±1,6 34,1±1,43 Глюкоза, ммоль/л 8,83±0,06 8,26±0,11* 8,55±0,06* Мочевая кислота, мкмоль/л 314±12,5 161±14,3*** 334±17,0 Альбумин, г/л 23,1±1,1 23,6±1,16 24±1,0 Мочевина, ммоль/л 6,7±0,3 6,6±0,35 6,2±0,45 Креатинин, мкмоль/л 0,73±0,05 0,72±0,05 0,19±0,03*** Билирубин общий, мкмоль/л 12,34±1,58 13,15±1,97 11,02±1,43 Триглицериды, ммоль/л 2,94±0,25 2,84±0,22 2,91±0,17 Холестерин, ммоль/л 1,56±0,21 1,54±0,25 1,57±0,18 Железо, мкмоль/л 22,4±1,4 10,4±0,92*** 20,7±1,25 Фосфор, ммоль/л 1,1±0,09 0,98±0,11 1,1±0,1 Кальций, ммоль/л 1,86±0,15 1,71±0,16 1,81±0,13 качестве биомаркера. По результатам исследования включение в рацион карпа нанокомпозита Cu-C (40–60 нм) в дозировках 0,8 и 2 мг/кг корма не оказало негативного действия на морфологический и биохимический состав крови. Выявлено, что у подопытных рыб не были нарушены липидный, белковый и энергетический обмены веществ. Использование нанокомпозита Cu-C в дозировке 0,8 мг/кг корма приводило к изменению ряда показателей (тромбоцитов, гемоглобина, эритроцитов, глюкозы), что показывало на незначительный физиологический стресс у рыб на фоне приема нанокомпозита Cu-C. В то же время использование нанокомпозита Cu-C в дозировке 2 мг/кг корма привело к снижению

лейкоцитов, тромбоцитов, глюкозы и значительному понижению креатинина, что указывало на изменение метаболической активности и энергетического обмена. Таким образом, улучшение этих показателей говорит о положительном действии нанокомпозита Cu-C в дозировке 2 мг/кг корма на морфологический состав крови и биохимический состав сыворотки крови карпа, а следовательно, это может привести к улучшению роста, повышению иммунитета и эффективности выращивания рыб. Дальнейшее использование нанокомпозитов открывает новые перспективы по разработке современных подходов по управлению метаболизмом объектов аквакультуры.