Отчет за 2020
С помощью метода конденсации паров металла в газе синтезированы нанопорошки железа, меди и бинарные порошки системы Fe-Cu с концентрацией меди около 10% и около 30%. Было использовано 4 режима синтеза, что позволило получить наборы порошков с разным размером частиц. Измерена удельная поверхность всех порошков, определен средний размер. Проведен рентгеноструктурный анализ, установлен фазовый состав порошков. Исследовано влияние отжигов в вакууме и водороде на структуру и фазовый состав композитных порошков Fe-Cu. Проведено сравнительное исследование реакционной способности нанопорошков Fe-Cu нанопорошка железа по отношению к растворению в 0,01-0,001 молярной соляной кислоте. Установлено, что при наличии меди железо растворяется в таком растворе кислоты в 2-3 раза быстрее, чем железо без добавления меди.
Предложена экспериментальная модель — животные (дойные коровы симментальской породы в возрасте 5-6 лет) с феноменом «нагруженного метаболизма», у которых коэффициент суммарной токсической нагрузки был высоким (Кtox=5.73 (5.12-6.62)) относительно исследуемой выборки.
При проведении корреляционного анализа химических элементов с показателями общего клинического и биохимического анализа крови установлено, что наибольшее количество взаимосвязей было выявлено для Mg, I, Mn, B и Sn. Меньшее количество взаимосвязей было выявлено для Co, Cd, Pb и P.
Множественный регрессионный анализ продемонстрировал значимую связь между уровнем микроэлементов и минералов в волосах и сыворотке крови и молочной продуктивностью. Высокие уровни основных минералов (Mg, Ca, P) и микроэлементов (Co, Mn, Se, Zn) в сыворотке крови и/или волосах связаны с повышением удоя молока. В свою очередь, более высокое содержание Cu в сыворотке крови и волосах связано со снижением молочной продуктивности у молочных коров за счет прооксидантного и общего токсического действия повышенного уровня Cu.
При определении химических форм меди и цинка (Speciation анализ) в сыворотке крови у животных с феноменом «нагруженного метаболизма» выявлено снижение содержания общего количества цинка и изменениями распределения молекулярных форм цинка в сыворотке крови. У животных в состоянии нагруженного метаболизма наблюдалось низкое содержание фракции альбумина – главного транспортного белка сыворотки крови (на 7 %). Для этой группы было характерно низкое содержание цитратной фракции цинка, являющейся одной из транспортных форм, и ά2Макроглобулина (тетрамер). Животные с феноменом нагруженного метаболизма отличались более высоким содержанием фракции ά2Макроглобулина (димер) (на 8 %). При изучении биохимии меди наблюдалась четкая тенденция к более высокому её содержанию в группе животных в состоянии нагруженного метаболизма. Значимые различия изученных форм меди заключались в дисбалансе, изомеров главного протеина α2 глобулиновой фракции плазмы крови — α2макроглобулина. Тетрамер-димерное соотношение α2макроглобулина у животных с нагруженным метаболизмом характеризовалось меньшим содержанием
тетрамеров на фоне большего содержания фракции димеров. Полученные результаты Speciation анализа демонстрируют негативное влияние состояния нагруженного метаболизма на минеральный обмен.
В рамках реализации проекта сформирована база данных динамики уровня МРТ сигнала на Т2*-взвешенных изображениях в селезенке, печени, кишечнике, почках и мозге самцов линии Balb/c через 12, 24, 48 часов после внутривенного и внутрижелудочного введения наночастиц Fe (две реплики). Установлено, что вне зависимости от типа введения или исследуемого органа, реплики вызывают различные изменения в уровне МРТ сигнала в ткани. Вне зависимости от типа введения в печени и селезенке сигнал на Т2*-взвешенных изображениях менялся значительней, чем в мозге. При внутрижелудочном введении (не зависимо от вида наночастиц) мы наблюдали достоверно более значительные изменения МРТ сигнала в ЖКТ по сравнению с животными, которым те же наночастицы вводили внутривенно. Вне зависимости от образца или типа введения достоверного накопления железных частиц в почках в течение 2 суток после предъявления зафиксировать не удалось. Тогда как в кишечнике мы наблюдали значительные изменения МРТ сигнала как для внутрижелудочного, так и для внутривенного введения двух образцов наночастиц. При сравнении внутрижелудочного и внутривенного введений железных наночастиц мы зафиксировали отличия в паттернах их распределения по организму мыши. Так при внутрижелудочном введении в мозге, относительно печени, накапливалось достоверно больше частиц железа, чем при внутривенном. В результате проведенных исследований показаны различия, во-первых, между двумя образцами железных наночастиц по скорости и интенсивности их накопления в тканях вне зависимости от способа их введения, во-вторых, по паттернам распределения по организму животного внутрижелудочно и внутривенно введенных наночастиц железа вне зависимости от их типа. Исходя из полученных данных, можно заключить, что биодоступность наночастиц определяется не только физико-химические свойствами, но и последующей модификацией их в организме.
В ходе исследований сформирована база данных, включающая изучение состава эндогенных потерь по 25 химическим элементам на модели лабораторных крыс линии Wistar при оценке влияния избыточного введения пищевых волокон и их дефицита на базовом полусинтетическом рационе. На основании полученных результатов показано, что избыточное введение пищевых волокон привело к достоверному снижению концентрации эссенциальных и условно-эссенциальных элементов. Cr, Cu, Fe, I, Mn, Si, Zn. Дефицит пищевых волокон вел к кумулляции Cu, Fe, I, Mn, Si и Zn.
Результаты исследования микробиома кишечника крыс методом T-RFLP позволили выявить снижение числа лактобактерий в 1,2 раза, Enterococcus faecalis и Bifidobacterium и Proteus spp при дефиците пищевых волокон. Избыток пищевых волокон вел к увеличению числа E. сoli в 1,55 раза, Lactobacillus – в 1,26 раз, Enterococcus – в 1,3 раза, и уменьшению числа Proteus spp. в 1,33 раза. Полученные результаты свидетельствуют об изменении микробиального фона толстого отдела кишечника крыс под влиянием различного уровня пищевых волокон в рационе.
Сформирована база данных состава эндогенных веществ (химические элементы – 25 показателей) выделяемых в ходе гомеостатирования энтеральной среды и теряемых организмом в процессе пищеварения; величина общего и обменного пула химических элементов (25 показателей) в организме; биохимический и морфологический состав крови (не менее 30 показателей); таксономический состав микрофлоры пищеварительного тракта животных при применения полусинтетических рационов сбалансированных и дефицитных по микроэлементам для цыплят-бройлеров кросса «Арбор Айкрес» с введением аналогов по пребиотическому действию – лактулозы, хитозана, балластных веществ – активированныого угля и энтеросгеля, пробиотических веществ — Bifodobacterium longum, Bacillus subtilis, как источников микроэлементов НЧ Fe, Cu.