Особый интерес для ученых представляют дрожжи-экстремофилы, из которых можно было бы производить лечебную подкормку для рыб нового поколения
Об этом пишут ученые из Группы иммунологии и вакцинологии Мексиканского Политеха и Технического универститета Эквадора в совместной статье, опубликованной в журнале Animals 2022 на портале MDPI.
«Бета-глюкан, полученный из дрожжей - очень важная молекула для производства рыбы - активирует иммунную систему рыб с помощью различных механизмов и обеспечивает защиту от патогенов. Однако большинство исследований были сосредоточены на использовании коммерческого β-глюкана из дрожжей Saccharomyces cerevisiae для понимания путей активации. Экспериментальные β-глюканы, извлеченные из других дрожжей, проявляют другую интересную биологическую активность даже в более низких дозах.
Учитывая ускоренный рост индустрии аквакультуры, использование цельных дрожжей и производных соединений в качестве иммуностимуляторов оказалось отличным подходом.
Дрожжи - это одноклеточные организмы, распространенные по всему миру в самых разных средах. Их преимущества настолько обширны, что они также используются в производстве кормов в качестве частичных заменителей белка.
Дрожжи играют биологическую роль в микробных сообществах в кишечнике рыб, включая снабжение питательными веществами, борьбу с патогенами и поддержание иммунитета слизистой оболочки. Кроме того, интересующие соединения в клеточной стенке дрожжей способствуют биологической активности у рыб, например, маннан-олигосахарид (иммуностимулятор) и β-глюкан (заживление ран, устойчивость к стрессу, иммуностимулятор и защита от болезней).
Бета-глюканы дрожжей представляют собой структурированные полисахариды, образованные моносахаридами (глюкозой), называемые «бета» (β) из-за специфических глюкозидных связей (β-1,3 и 1,6), с которыми они связаны.
Благодаря взаимодействию межмолекулярных полигидроксильных групп их структура может быть односпиральной или тройной спиральной, что делает их нерастворимыми в воде и органических растворителях (например, в этаноле). Эта структурная сложность наделяет β-глюканы высокой молекулярной массой, которая может варьироваться в зависимости от вида дрожжей, из которых экстрагируется β-глюкан.
Различные исследования показали, что нерастворимые β-глюканы (β-1,3 и β-1,6) обладают большей способностью модифицировать биологический ответ по сравнению с растворимыми β-глюканами (β-1,3 и β-1,4).
Отчеты об исследованиях показали, что наиболее эффективная иммуностимулирующая активность, такая как пролиферация клеток, была приписана β-глюканам со структурой тройной спирали. Наблюдаемые эффекты включали пролиферацию клеток, фагоцитарную, антибактериальную и антиоксидантную активность, а также экспрессию генов, связанных с иммунитетом.
В последние годы были разработаны биотехнологические методы выделения с обработкой ферментами.
Экстракция β-глюкана из дрожжей на основе ферментов является потенциальной альтернативой традиционным методам экстракции на основе растворителей и обладает преимуществами экологичности, высокой эффективности и упрощения процесса. В настоящее время ферменты, включая хитиназу, протеазы и липазы, широко используются для деградации клеточных стенок дрожжей и улучшения выделения β-глюкана.
Последним этапом экстракции β-глюкана является очистка, состоящая в отделении определенных компонентов, содержащихся в клеточных стенках дрожжей. В этом смысле центрифугирование и хроматография использовались для удаления липидов и белков из клеточной стенки, что приводило к более очищенным фракциям β-глюканов.
В настоящее время в большинстве исследований (in vitro и in vivo) использовались коммерческие β-глюканы, и очень немногие оценивали экспериментально извлеченные дрожжевые β-глюканы.
До сих пор основными штаммами дрожжей для экстракции β-глюканов были штаммы, принадлежащие к Saccharomyces cerevisiae. Однако штаммы, не относящиеся к Saccharomyces cerevisiae, также были протестированы с многообещающими результатами, такие как Saccharomyces uvarum, Yarrowia lipolytica N6, Sterigmatomyces halophilus, Debaryomyces hansenii BCS004 и Cystobasidium benthicum. Все они повышали устойчивость морских и пресноводных рыб в аквакультуре к болезням, причем, в меньшей дозе, чем коммерческие аналоги на современном рынке.
Особенно интересна одна конкретная группа дрожжей, которая классифицируется как экстремофилы, потому что эти дрожжи встречаются в экстремальных условиях, таких как Антарктида, высокогорные вулканические районы и пустынные территории. Некоторые из этих дрожжей обладают выдающимися и уникальными пробиотическими характеристиками из-за их взаимодействия с пищеварительной системой рыб и имеют потенциал для иммунной активации благодаря компонентам, обнаруженным в их клеточной стенке».
По статье группы авторов (Кристиан Мачука, Юниэль Мендес-Мартинес, Марта Рейес-Бесерриль, Карлос Ангуло), опубликованной на портале www.mdpi.com.
Фото: Дмитрий Лукьянов.