Экспериментальная оценка взаимосвязи индигенного состава микрофлоры кишечника и элементного статуса карпа обыкновенного (Cyprinus caprio) на фоне применения новой кормовой добавки

Актуальность. Аквакультура является интенсивно развивающейся отраслью во всем мире и представляет собой важный источник пищи для населения. Удовлетворение пищевых потребностей в микронутриентах является физиологически значимой частью питания рыб и, как следствие, обеспечивает их здоровье. В настоящее время применяются разные подходы для обеспечения устойчивости рыб к заболеваниям различной этиологии и повышения их продуктивности. Один из перспективных методических подходов — изучение микробиома рыб в качестве устойчивой альтернативы для улучшения методов аквакультуры.

Цель исследования — изучить степень взаимосвязи между составом микрофлоры кишечника и уровнем эссенциальных элементов в теле карпа (Cyprinus caprio) на фоне применения кормовых добавок «Бубитан» и «Интебио».

Методы. Объектом исследований являлись годовики карпа (n = 60), выращенные в условиях ООО «Ирикла-рыба» (Оренбургская обл.). В качестве регулирующих рост и развитие факторов использовали кормовые добавки «Интебио» и «Бутитан». Динамические показатели изменения видового состава микробиома кишечника и элементного статуса проводили с использованием методов метагеномного секвенирования, атомно-эмиссионной (АЭС-ИСП) и масс-спектрометрии (МС-ИСП).

Результаты. Полученные данные свидетельствуют о значительном влиянии тестируемых добавок на показатели индигенной микрофлоры. Наиболее близкие по отношению к контролю показатели распределения таксономических групп микробиоценоза кишечника зарегистрированы на фоне применения кормовой добавки «Бутитан». Корреляционный анализ данных позволяет с высоким уровнем достоверности констатировать, что значительное увеличение численности микроорганизмов рода Hydrotalea и Flavobacterium оказывает положительное влияние на степень усвоения из корма макро- и микроэлементов.

1. Morshed S.M., Lee T.-H. The role of the microbiome on fish mucosal immunity under changing environments. Fish & Shellfish Immunology. 2023; 139: 108877. https://doi.org/10.1016/j.fsi.2023.108877

2. Сизенцов А.Н., Мирошникова Е.П., Аринжанов А.Е., Килякова Ю.В., Сарсенбаева Ж.Б. Оценка действия фитобиотиков, подготовленных различным способом на Quorum Sensing P. aeruginosa на модели in vitro. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022; 6: 79–83. https://doi.org/10.37670/2073-0853-2022-98-6-79-83

3. Gonçalves A.T., Gallardo-Escárate C. Microbiome dynamic modulation through functional diets based on pre- and probiotics (mannan-oligosaccharides and Saccharomyces cerevisiae) in juvenile rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Journal of Applied Microbiology. 2017; 122(5): 1333–1347. https://doi.org/10.1111/jam.13437

4. Zhu H. et al. Multi-kingdom microbiota and functions changes associated with culture mode in genetically improved farmed tilapia (Oreochromis niloticus). Frontiers in Physiology. 2022; 13: 974398. https://doi.org/10.3389/fphys.2022.974398

5. Blanch A.R., Hispano C., Bultó P., Ballesté E., González-López J.J., Vilanova X. Comparison of Vibrio spp. populations found in seawater, in exhibition aquaria, in fish intestine and in fish feed. Journal of Applied Microbiology. 2009; 106(1): 57–65. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2008.03974.x

6. Breen P., Winters A.D., Theis K.R., Withey J.H. The Vibrio cholerae Type Six Secretion System Is Dispensable for Colonization but Affects Pathogenesis and the Structure of Zebrafish Intestinal Microbiome. Infection and Immunity. 2021; 89(9): e00151-21. https://doi.org/10.1128/IAI.00151-21

7. Eichmiller J.J., Hamilton M.J., Staley C., Sadowsky M.J., Sorensen P.W. Environment shapes the fecal microbiome of invasive carp species. Microbiome. 2016; 4: 44. https://doi.org/10.1186/s40168-016-0190-1

8. Gillingham M.A.F. et al. Bioaccumulation of trace elements affects chick body condition and gut microbiome in greater flamingos. Science of The Total Environment. 2021; 761: 143250. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143250

9. Kim P.S. et al. Host habitat is the major determinant of the gut microbiome of fish. Microbiome. 2021; 9: 166. https://doi.org/10.1186/s40168-021-01113-x

10. Luna G.M., Quero G.M., Kokou F., Kormas K. Time to integrate biotechnological approaches into fish gut microbiome research. Current Opinion in Biotechnology. 2022; 73: 121–127. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2021.07.018

11. Peshkov S.A., Khursan S.L. Complexation of the Zn, Co, Cd, and Pb ions by metallothioneins: A QM/MM simulation. Computational and Theoretical Chemistry. 2017; 1106: 1–6. https://doi.org/10.1016/j.comptc.2017.02.029

12. Quero G.M. et al. Host-associated and Environmental Microbiomes in an Open-Sea Mediterranean Gilthead Sea Bream Fish Farm. Microbial Ecology. 2023; 86(2): 1319–1330. https://doi.org/10.1007/s00248-022-02120-7

13. Su S. et al. Relationship Between the Fatty Acid Profiles and Gut Bacterial Communities of the Chinese Mitten Crab (Eriocheir sinensis) From Ecologically Different Habitats. Frontiers in Microbiology. 2020; 11: 565267. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.565267

14. Gillingham M.A.F. et al. Bioaccumulation of trace elements affects chick body condition and gut microbiome in greater flamingos. Science of The Total Environment. 2021; 761: 143250. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143250

15. Miroshnikova M., Miroshnikova E., Sizentsov A., Arinzhanov A., Kilyakova Y. Experimental evaluation of the effectiveness of the Quercus cortex extract in the carp feeding system. Journal of Animal Science. 2021; 99(S3): 339. https://doi.org/10.1093/jas/skab235.623

16. Sizentsov A. et al. Technology for evaluating the ability of probiotic strains to accumulate copper ions in vitro and in vivo using Bacillus bacteria. Veterinary World. 2021; 14(7): 1752–1759. https://doi.org/10.14202/vetworld.2021.1752-1759