АКТИВНІСТЬ АНТИОКСИДАНТНИХ ФЕРМЕНТІВ У СЕРЦЕВІЙ ТА ПЕЧІНКОВІЙ ТКАНИНАХ РАЙДУЖНОЇ ФОРЕЛІ (ONCORHYNCHUS MYKISS WALBAUM), ЯКУ ГОДУВАЛИ ДІЄТОЮ, ДОПОВНЕНОЮ Β-ГЛЮКАНАМИ

Завантажити PDF

DOI: 10.32900/2312-8402-2024-132-171-182

Галина ТКАЧЕНКО,
д. б. н.,
проф.,
https://orcid.org/0000-0003-3951-9005,
Наталія КУРГАЛЮК,
д. б. н.,
проф.,
https://orcid.org/0000-0002-4669-1092,
Інститут біології, Поморський університет у Слупську, Польща,
Йоанна ГРУДНЄВСЬКА,
к. н.,
доцент,
Інститут рибальства імені Станіслава Саковича, Руткі, Жуково, Польща

Ключові слова: Райдужна форель, Oncorhynchus mykiss, β-глюкани, антиоксидантні ферменти, каталаза, глутатіонпероксидаза, супероксиддисмутаза, окиснювальний стрес, печінка, серцева тканина

У цьому дослідженні ми вивчали вплив дієтичних β-глюканів на активність ключових антиоксидантних ферментів [супероксиддисмутази (SOD), каталази (CAT), глутатіонредуктази (GR) і глутатіонпероксидази (GPx)] у печінці та серцевій тканині райдужної форелі (Oncorhynchus mykiss Walbaum) після 14-денного періоду перорального прийому добавок з β-глюканами. Добавка β-глюканів значно змінила активність каталази (CAT) і глутатіонпероксидази (GPx) в обох тканинах, що свідчить про покращення антиоксидантних механізмів захисту. У печінці було зафіксовано збільшення активності CAT на 264,6% (p < 0,05) та GPx на 311% (p < 0,05), що вказує на покращену детоксикацію перекису водню та підвищену стійкість до окиснювального стресу. Подібне посилення антиоксидантної активності спостерігалося і в серці, з підвищенням активності CAT в серцевій тканині на 135,7% (p < 0,05). Хоча зміни в активності супероксиддисмутази не були статистично значущими, спостерігалася тенденція до зменшення активності SOD у печінці та збільшення її активності у серці, що потенційно відображає тканинно-специфічні стратегії окиснювального захисту. Активність глутатіонредуктази знижувалася в обох тканинах, хоча й незначно, що може вказувати на можливі адаптації в циклі глутатіону. Результати цього дослідження підкреслюють тканинно-специфічну модуляцію антиоксидантних шляхів дієтичними β-глюканами та їх потенційну роль у підвищенні стійкості до окиснювального стресу. Дані свідчать, що β-глюкани у складі раціону райдужної форелі спричиняють тканинно-специфічну модуляцію активності антиоксидантних ферментів, що потенційно підвищує окиснювальну стійкість печінки та серцевої тканини у цього виду риб. Ці ефекти, ймовірно, зумовлені біоактивними властивостями β-глюканів, відомих своєю здатністю впливати на імунні та окиснювальні захисні шляхи. Майбутні дослідження зосередимо на довгострокових випробуваннях β-глюканів в годівлі лососевих риб та включенні додаткових біомаркерів для повного розуміння фізіологічних ефектів добавок з β-глюканами.

Бібліографічний список

Allameh, A., Niayesh-Mehr, R., Aliarab, A., Sebastiani, G., & Pantopoulos, K. (2023). Oxidative Stress in Liver Pathophysiology and Disease. Antioxidants (Basel, Switzerland), 12(9), 1653. https://doi.org/10.3390/antiox12091653.

Banaee, M., Faraji, J., Amini, M., Multisanti, C. R., & Faggio, C. (2023). Rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) physiological response to microplastics and enrofloxacin: Novel pathways to investigate microplastic synergistic effects on pharmaceuticals. Aquatic toxicology (Amsterdam, Netherlands), 261, 106627. https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2023.106627.

Bar-Dagan, H., Gover, O., Cohen, N. A., Vetvicka, V., Rozenboim, I., & Schwartz, B. (2023). Beta-glucans induce cellular immune training and changes in intestinal morphology in poultry. Frontiers in veterinary science, 9, 1092812. https://doi.org/10.3389/fvets.2022.1092812.

Barton, C., Vigor, K., Scott, R., Jones, P., Lentfer, H., Bax, H. J., Josephs, D. H., Karagiannis, S. N., & Spicer, J. F. (2016). Beta-glucan contamination of pharmaceutical products: How much should we accept?. Cancer immunology, immunotherapy: CII, 65(11), 1289–1301. https://doi.org/10.1007/s00262-016-1875-9.

Bradford M. M. (1976). A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical biochemistry, 72, 248–254. https://doi.org/10.1016/0003-2697(76)90527-3.

Cichoż-Lach, H., & Michalak, A. (2014). Oxidative stress as a crucial factor in liver diseases. World journal of gastroenterology, 20(25), 8082–8091. https://doi.org/10.3748/wjg.v20.i25.8082.

Colaço, M., Panão Costa, J., & Borges, O. (2022). Glucan Particles: Choosing the Appropriate Size to Use as a Vaccine Adjuvant. Methods in molecular biology (Clifton, N.J.), 2412, 269–280. https://doi.org/10.1007/978-1-0716-1892-9_13.

Glatzle, D., Vuilleumier, J. P., Weber, F., & Decker, K. (1974). Glutathione reductase test with whole blood, a convenient procedure for the assessment of the riboflavin status in humans. Experientia, 30(6), 665–667. https://doi.org/10.1007/BF01921531.

Jesus, S., Panão Costa, J., Colaço, M., Lebre, F., Mateus, D., Sebastião, A. I., Cruz, M. T., Alfaro-Moreno, E., & Borges, O. (2024). Exploring the immunomodulatory properties of glucan particles in human primary cells. International journal of pharmaceutics, 655, 123996. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2024.123996.

Jomova, K., Raptova, R., Alomar, S. Y., Alwasel, S. H., Nepovimova, E., Kuca, K., & Valko, M. (2023). Reactive oxygen species, toxicity, oxidative stress, and antioxidants: chronic diseases and aging. Archives of toxicology, 97(10), 2499–2574. https://doi.org/10.1007/s00204-023-03562-9.

Kofuji, K., Aoki, A., Tsubaki, K., Konishi, M., Isobe, T., & Murata, Y. (2012). Antioxidant Activity of β-Glucan. ISRN pharmaceutics, 2012, 125864. https://doi.org/10.5402/2012/125864.

Koroliuk, M. A., Ivanova, L. I., Maĭorova, I. G., & Tokarev, V. E. (1988). Metod opredeleniia aktivnosti katalazy [A method of determining catalase activity]. Laboratornoe delo, (1), 16–19.

Kostiuk, V. A., Potapovich, A. I., & Kovaleva, Z.hV. (1990). Prostoĭ i chuvstvitel’nyĭ metod opredeleniia aktivnosti superoksid- dismutazy, osnovannyĭ na reaktsii okisleniia kvertsetina [A simple and sensitive method of determination of superoxide dismutase activity based on the reaction of quercetin oxidation]. Voprosy meditsinskoi khimii, 36(2), 88–91.

Liang, X., Zhou, J., Wang, M., Wang, J., Song, H., Xu, Y., & Li, Y. (2024). Progress and prospect of polysaccharides as adjuvants in vaccine development. Virulence, 15(1), 2435373. https://doi.org/10.1080/21505594.2024.2435373.

Liu, Y., Wu, Q., Wu, X., Algharib, S. A., Gong, F., Hu, J., Luo, W., Zhou, M., Pan, Y., Yan, Y., & Wang, Y. (2021). Structure, preparation, modification, and bioactivities of β-glucan and mannan from yeast cell wall: A review. International journal of biological macromolecules, 173, 445–456. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.01.125.

Mata-Martínez, P., Bergón-Gutiérrez, M., & Del Fresno, C. (2022). Dectin-1 Signaling Update: New Perspectives for Trained Immunity. Frontiers in immunology, 13, 812148. https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.812148.

Mirza, Z., Soto, E. R., Dikengil, F., Levitz, S. M., & Ostroff, G. R. (2017). Beta-Glucan Particles as Vaccine Adjuvant Carriers. Methods in molecular biology (Clifton, N.J.), 1625, 143–157. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-7104-6_11.

Moin V. M. (1986). Prostoĭ i spetsificheskiĭ metod opredeleniia aktivnosti glutationperoksidazy v éritrotsitakh [A simple and specific method for determining glutathione peroxidase activity in erythrocytes]. Laboratornoe delo, (12), 724–727.

Nakashima, A., Yamada, K., Iwata, O., Sugimoto, R., Atsuji, K., Ogawa, T., Ishibashi-Ohgo, N., & Suzuki, K. (2018). β-Glucan in Foods and Its Physiological Functions. Journal of nutritional science and vitaminology, 64(1), 8–17. https://doi.org/10.3177/jnsv.64.8.

Rodrigues, M. V., Zanuzzo, F. S., Koch, J. F. A., de Oliveira, C. A. F., Sima, P., & Vetvicka, V. (2020). Development of Fish Immunity and the Role of β-Glucan in Immune Responses. Molecules (Basel, Switzerland), 25(22), 5378. https://doi.org/10.3390/molecules25225378.

Singh, R. P., & Bhardwaj, A. (2023). β-glucans: a potential source for maintaining gut microbiota and the immune system. Frontiers in nutrition, 10, 1143682. https://doi.org/10.3389/fnut.2023.1143682.

Singla, A., Gupta, O. P., Sagwal, V., Kumar, A., Patwa, N., Mohan, N., Ankush, Kumar, D., Vir, O., Singh, J., Kumar, L., Lal, C., & Singh, G. (2024). Beta-Glucan as a Soluble Dietary Fiber Source: Origins, Biosynthesis, Extraction, Purification, Structural Characteristics, Bioavailability, Biofunctional Attributes, Industrial Utilization, and Global Trade. Nutrients, 16(6), 900. https://doi.org/10.3390/nu16060900.

Song, H. S., & Moon, K.-Y. (2006). In Vitro Antioxidant Activity Profiles of β-Glucans Isolated from Yeast Saccharomyces cerevisiae and Mutant Saccharomyces cerevisiae IS2. Food Science and Biotechnology, 15(3), 437-440.

Tkachenko, H., Kurhaluk, N., & Grudniewska, J. (2023). Effects of dietary yeast β-1.3/1.6-glucans on lipid peroxidation in the hepatic and cardiac tissues of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss Walbaum), European whitefish (Coregonus lavaretus L.), and grayling (Thymallus thymallus L.). Scientific and Technical Bulletin of the Institute of Animal Science of the National Academy of Agrarian Science of Ukraine, 129, 16-25. https://doi.org/10.32900/2312-8402-2023-129-16-25.

Torres-Maravilla, E., Parra, M., Maisey, K., Vargas, R. A., Cabezas-Cruz, A., Gonzalez, A., Tello, M., & Bermúdez-Humarán, L. G. (2024). Importance of Probiotics in Fish Aquaculture: Towards the Identification and Design of Novel Probiotics. Microorganisms, 12(3), 626. https://doi.org/10.3390/microorganisms12030626.

Tsoni, S. V., & Brown, G. D. (2008). Beta-glucans and dectin-1. Annals of the New York Academy of Sciences, 1143, 45–60. https://doi.org/10.1196/annals.1443.019.

Uiuiu, P., Lațiu, C., Păpuc, T., Craioveanu, C., Ihuț, A., Sava, A., Răducu, C., Șonea, C., Constantinescu, R., Cocan, D., & Mireșan, V. (2021). Multi-Approach Assessment for Stress Evaluation in Rainbow Trout Females, Oncorhynchus mykiss (Walbaum, 1792) from Three Different Farms during the Summer Season. Animals: an open access journal from MDPI, 11(6), 1810. https://doi.org/10.3390/ani11061810.

Vetvicka, V., Vannucci, L., & Sima, P. (2020). β-glucan as a new tool in vaccine development. Scandinavian journal of immunology, 91(2), e12833. https://doi.org/10.1111/sji.12833.

Wu, Y., Li, P., Jiang, Z., Sun, X., He, H., Yan, P., Xu, Y., & Liu, Y. (2023). Bioinspired yeast-based β-glucan system for oral drug delivery. Carbohydrate polymers, 319, 121163. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2023.121163.

Yu, C., Chen, H., Du, D., Lv, W., Li, S., Li, D., Xu, Z., Gao, M., Hu, H., & Liu, D. (2021). β-Glucan from Saccharomyces cerevisiae alleviates oxidative stress in LPS-stimulated RAW264.7 cells via Dectin-1/Nrf2/HO-1 signaling pathway. Cell stress & chaperones, 26(4), 629–637. https://doi.org/10.1007/s12192-021-01205-5.

Zar, J. H. (1999). Biostatistical Analysis. 4th ed., Prentice Hall Inc., New Jersey.

Zhong, X., Wang, G., Li, F., Fang, S., Zhou, S., Ishiwata, A., Tonevitsky, A. G., Shkurnikov, M., Cai, H., & Ding, F. (2023). Immunomodulatory Effect and Biological Significance of β-Glucans. Pharmaceutics, 15(6), 1615. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics15061615.