Кишечный микробиом и гены иммунитета русско-ленского осетра при применении пробиотиков

В аквакультуре осетровых рыб поддержание сбалансированного кишечного микробиома и иммунной функции критически важно для поддержания здоровья и повышения продуктивности. В кишечнике гибрида осетровых рыб был исследован состав микробиома и гены иммунитета после добавления в корм пробиотиков. В 14-суточном эксперименте участвовало пять групп: контроль (корм без добавок) и опытные группы, получавшие пробиотики «Экофлор» и «Флорин Форте» в разных дозировках. Для исследования отбирали кишечник у пяти особей перед началом эксперимента и в каждой группе на 14-е сутки. Для анализа микрообиома применяли метод метабаркодинга вариабельных участков V3-V4 гена 16S рРНК. С помощью ПЦР-анализа проводили детекцию генов иммунитета (цитокинов, антимикробных пептидов и белков плотных контактов). Установлено, что до эксперимента в кишечнике рыб доминировал условно-патогенный филум Pseudomonadota. Однако после применения пробиотиков во всех группах была отмечена смена доминирующего таксона на Bacillota_D и Bacillota_A, Desulfobacterota_I. Целевые пробиотические штаммы Lactobacillus и Bifidobacterium не были обнаружены, вероятно, из-за короткой длительности эксперимента и условий содержания. Анализ иммунного статуса выявил вариабельную картину  присутствия  изучаемых  генов  между  группами.  Наибольшая  доля  положительных  результатов  по иммунным генам была отмечена у рыб до начала опыта и в группе, получавшей «Экофлор» в дозировке 7 г. При изучении корреляционной матрицы были найдены значимые связи между составом микробиома и иммунными генами. Обнаружено, что условно-патогенные Bacillota_D и Bacillota_C отрицательно влияли на иммунный ответ, а также нарушали целостность кишечного барьера. Напротив, Desulfobacterota_I стимулировал защитные механизмы, положительно коррелируя с антимикробными пептидами. Применение препаратов в период эксперимента привело к значимым, но разнонаправленным изменениям микробиома.

1. Влияние качества корма на скорость роста, биохимические показатели и микробиом кишечника стерляди Acipenser ruthenus / В.А. Григорьев, М. Куликов, М.С. Мазанко [и др.] // Science in the South of Russia. – 2024. – Т. 20, № 1. – С. 70–76. – DOI: 10.7868/25000640240109.

2. Использование кормовых добавок с сорбционными свойствами в рыбоводстве: обзор научной литературы / Ю.В. Килякова, Е.П. Мирошникова, А.Е. Аринжанов, М.С. Мингазова // Ветеринарная патология. – 2024. – Т. 23, № 4. – С. 52–66. – DOI: 10.23947/2949-4826-2024-23-4-52-66.

3. Положительный опыт применения штамма Lactobacillus brevis 47f на рыбоводно-биологические, гематологические и гистологические показатели молоди стерляди (Acipenser ruthenus) / Н.И. Кочетков, Д.Л. Никифоров-Никишин, С.В. Смородинская [и др.] // Рыбное хозяйство. – 2024. – № 4. – С. 96–107. – DOI: 10.36038/0131-6184-2024-4-96-107.

4. Маленкина К.А., Аринжанов А.Е. Биологически активные кормовые добавки в аквакультуре // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. – 2024. – № 1(105). – С. 291–297. – DOI: 10.37670/2073-0853-2024-105-1-291-297.

5. Рудой Д.В., Брень А.Б., Празднова Е.В. Новые кормовые добавки в аквакультуре: ключ к комплексному решению основных проблем отрасли // Сборник материалов XXXII Московского международного ветеринарного конгресса, Москва, 10–12 апр. 2024 г. – М., 2024. – С. 101–110.

6. Влияние применения пробиотиков на рыбоводно-биологические показатели и приросты осетровых рыб / Д.А. Юрин, Е.А. Максим, Д.В. Осепчук [и др.] // Сборник научных трудов Краснодарского научного центра по зоотехнии и ветеринарии. – 2022. – Т. 11, № 1. – С. 100–104. – DOI: 10.48612/sbornik-2022-1-23.

7. Next-Generation Sequencing to Determine Changes in the Intestinal Microbiome of Juvenile Sturgeon Hybrid (Acipenser gueldenstaedtii♀ × Acipenser baerii♂) Resulting from Sodium Butyrate, Β-Glucan and Vitamin Supplementation. / M. Arciuch-Rutkowska, J. Nowosad, M.K. Łuczyński [et al.] // Genes. – 2024. – Vol. 15, N 10. – DOI: 10.3390/genes15101276.

8. Изучение эффективности использования кормовой добавки «Файбрамакс Плюс» в рационе стербела / Е.А. Максим, Д.А. Юрин, А.А. Данилова [и др.] // Вестник Астраханского государственного технического университета. Сер. Рыбное хозяйство. – 2024. – № 2. – С. 49–56. – DOI: 10.24143/2073-5529-2024-2-49-56.

9. Isolation, characterization of Bacillus subtilis and Bacillus amyloliquefaciens and validation of the potential probiotic efficacy on growth, immunity, and gut microbiota in hybrid sturgeon (Acipenser baerii ♀ × Acipenser schrenckii ♂) / Q. Su, X. Peng, Z. Zhang [et al.] // Fish Shellfish Immunol. – 2025. – Vol. 157. – DOI: 10.1016/j.fsi.2024.110081.

10. Plant protein diet-induced hypoimmunity by affecting the spiral valve intestinal microbiota and bile acid enterohepatic circulation in Amur sturgeon (Acipenser schrenckii) / H.C. Wei, S.J. Xing, P. Chen [et al.] // Fish Shellfish Immunol. – 2020. – Vol. 106. – P. 421–430. – DOI: 10.1016/j.fsi.2020.08.025.

11. Бактериофлора рыб – объектов аквакультуры Беларуси и Узбекистана / А.Р. Курбанов, С.М. Дегтярик, Г.В. Слободницкая [и др.] // Вопросы рыбного хозяйства Беларуси. – 2023. – № 39. – С. 434–453.

12. Изучение микрофлоры осетровых видов рыб разводимых в УЗВ с применением методов метагеномики / Н.Х. Сергалиев, Е.Е. Андронов, А.Г. Пинаев [и др.] // Сборник научных трудов Краснодарского научного центра по зоотехнии и ветеринарии. – 2019. – Т. 8, № 1. – С. 63–68. – DOI: 10.34617/1k2c-7x77.

13. Изучение микробиома шипов, выращиваемых в условиях замкнутого водоснабжения с применением методов метагеномики / Н.Х. Сергалиев, М.Г. Какишев, Н.С. Гинаятов [и др.] // Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. – 2019. – Т. 2, № 58. – С. 19–28.

14. Compositional Dynamics of Gastrointestinal Tract Microbiomes Associated with Dietary Transition and Feeding Cessation in Lake Sturgeon Larvae / S. Abdul Razak, S. Valentine, T. Marsh [et al.] // Microorganisms. – 2022. – Vol. 10, N 9. – DOI: 10.3390/microorganisms10091872.

15. Severe gastroenteropathy associated with Clostridium perfringens isolation in starving juvenile sturgeons / G. Brocca, S. Zamparo, T. Pretto [et al.] // J Fish Dis. – 2022. – Vol. 45, No. 3. – P. 471–477. – DOI: 10.1111/jfd.13579.

16. Dynamic Impacts of Stock Enhancement on Kaluga Sturgeon (Huso dauricus): Novel Conservation Strategy Insights from the Gut Microbe Composition and Gene Expression Mode / Y. Li, R. Wang, C. Zhai [et al.] // Int J Mol Sci. – 2025. – Vol. 26, N 4. – DOI: 10.3390/ijms26041480.

17. Use of a paraprobiotic and postbiotic feed supplement (HWFTM) improves the growth performance, composition and function of gut microbiota in hybrid sturgeon (Acipenser baerii x Acipenser schrenckii) / X. Wu, T. Teame, Q. Hao [et al.] // Fish Shellfish Immunol. – 2020. – Vol. 104. – P. 36–45. – DOI: 10.1016/j.fsi.2020.05.054.

18. Resveratrol Improves the Digestive Ability and the Intestinal Health of Siberian Sturgeon / S. Yang, W. Xu, L. Feng [et al.] // Int. J. Mol. Sci. – 2022. – Vol. 23, N 19. – P. 11977. – DOI: 10.3390/ijmp231911977.

19. Physiological responses of Siberian sturgeon (Acipenser baerii) juveniles fed on full-fat insect-based diet in an aquaponic system / M. Zarantoniello, B. Randazzo, V. Nozzi [et al.] // Sci. Rep. – 2021. – Vol. 11, No. 1. – DOI: 10.1038/s41598-020-80379-x.

20. Способ выращивания молоди осетровых рыб с использованием пробиотиков / Е.А. Максим, Н.А. Юрина, Д.А. Юрин, Н.Л. Мачнева // Вестник Камчатского государственного технического университета. – 2017. – № 40. – С. 67–76. – DOI: 10.17217/2079-0333-2017-40-67-76.

21. Сергалиев Н.Х., Какишев М.Г., Гинаятов Н.С. Применение методов метагеномики при оценке разнообразия микробиома осетровых, выращиваемых в УЗВ // Ветеринарный врач. – 2019. – № 5. – С. 38–45. – DOI: 10.33632/1998-698X.2019-5-38-45.

22. Effect of dietary supplementation of probiotic on growth, survival, and immune-related biomarkers in Chinook Salmon (Oncorhynchus tshawytscha) challenged with Vibrio anguillarum / M. Soto-Dávila, R. A. Webb, T. Rodríguez-Ramos, G. McDonald // Aquaculture. – 2024. – Vol. 583. – DOI: 10.1016/j.aquaculture.2024.740582.

23. Пономарев С.В., Грозеску Ю.Н., Бахарева А.А. Индустриальное рыбоводство: учеб. – 2-е изд., испр. и доп. – СПб., 2022. – 448 с.

24. Ройт А., Бростофф Дж., Мейл Д. Иммунология. – М.: Мир, 2000. – 592 с.

25. Mousavi Maleki M.S., Rostamian M., Madanchi H. Antimicrobial peptides and other peptide-like therapeutics as promising candidates to combat SARS-CoV-2 // Expert Rev Anti Infect Ther. – 2021. – Vol. 19, N 10. – P. 1205–1217. – DOI: 10.1080/14787210.2021.1912593.

26. Systems Proteomics View of the Endogenous Human Claudin Protein Family / F. Liu, M. Koval, S. Ranganathan [et al.] // J Proteome Res. – 2016. – Vol. 15, No 2. – P. 339–359. – DOI: 10.1021/acs.jproteome.5b00769.

27. Dörfel M.J., Huber O. Modulation of tight junction structure and function by kinases and phosphatases targeting occluding // J Biomed Biotechnol. – 2012. – No 10. – DOI: 10.1155/2012/807356.

28. Evaluation on Elongation Factor 1 Alpha of Entamoeba histolytica Interaction with the Intermediate Subunit of the Gal/GalNAc Lectin and Actin in Phagocytosis / H. Zhou, Y. Guan, M. Feng [et al.] // Pathogens. – 2020. – Vol. 9, N 9. – P. 702. – DOI: 10.3390/pathogens9090702.

29. Mecinović J. β-Actin Peptide-Based Inhibitors of Histidine Methyltransferase SETD3 // ChemMedChem. – 2021. – Vol. 16, No 17. – P. 2695–2702. – DOI: 10.1002/cmdc.202100296.

30. Glyceraldehyde-3-Phosphate Dehydrogenase of Babesia microti Is a Plasminogen- and Actin-Binding Protein / X. Liu, H. Li, H.Deng [et al.] // Front Vet Sci. – 2019. – No 6. – P. 228. – DOI: 10.3389/fvets.2019.00228.

31. RNA helicase 10 is required for 18S rRNA maturation by controlling the release of U3 snoRNA from pre-rRNA in embryonic stem cells / X. Wang, G. Hu, L. Wang [et al.] // Nat Commun. – 2024. – Vol. 15, N 1. – DOI: 10.1126/sciadv.aba9628.