МІКОТОКСИНИ-СПЕЦИФІКА АДСОРБЦІЇ: МІФ ЧИ РЕАЛЬНІСТЬ?

16.01.2017

Мікотоксини – це…

Мікотоксини – це отруйні вторинні метаболіти цвілевих грибів,  які контамінують зернопродукти на всіх етапах їх вирощування та зберігання.

Токсичні властивості мікотоксинів різноманітні – деякі характеризуються високою гострою токсичністю, канцерогенністю і тератогенністю (афлатоксини), інші є алергенами, імуносупресантами та ирритантами (трихотецени) або ендокринними дизрупторами (зеараленон). Токсикологічні властивості багатьох мікотоксинів вивчені недостатньо в силу їх різноманітності – відкрито сотні мікотоксинів.

Мікотоксини – стійкі низькомолекулярні сполуки, не руйнуються в процесі травлення або термічної обробки кормів, продукти ферментативної метаболізації мікотоксинів в організмі тварин у багатьох випадках не втрачають своєї токсичності. Ці властивості роблять мікотоксини небезпечними токсичними речовинами, здатними «подорожувати» по харчових ланцюжках, створюючи загрозу здоров’ю людей і тварин.

 

Профілактика мікотоксикозів

В якості засобів профілактики мікотоксикозів були запропоновані різні методи деконтамінації рослинної сировини, а також використання антитоксичних кормових добавок. Найбільш широке поширення отримав останній метод, оскільки всі існуючі методи деконтамінації ураженої мікотоксинами сировини мають ряд недоліків, основними з яких є:

– мікотоксини стійкі до нагрівання і опромінення; газоподібні реактиви, здатні руйнувати мікотоксини, є малоспеціфічними, різноманітність їх невелика (внаслідок низької молекулярної маси), вони складні в обігу і небезпечні (внаслідок високої хімічної активності і низької критичної температури фазового переходу) ? більшість процесів деконтамінації протікають в рідкій фазі ? зростають енергетичні витрати на сушіння сировини

 

– реактиви, здатні руйнувати мікотоксини, агресивні ? підвищення вимог до обладнання, зниження якості сировини

 

– для деконтамінації кормової сировини можна використовувати тільки досить специфічні реакції, інакше руйнуються поживні речовини, знижується к. п. д. деконтамінуючого агента, підвищується його витрата ? зниження ефективності деконтамінації сировини, яка контамінована відразу декількома мікотоксинами.

 

Застосування антитоксичних кормових добавок, у силу своєї доступності, безпеки і простоти у використанні, отримало значне поширення. Механізми дії препаратів, що застосовуються в якості адсорбентів мікотоксинів, можна поділити на прямі (безпосередня взаємодія препарату з микотоксином, що приводить до інактивації останнього) і опосередковані (підвищення стійкості організму тварини до дії мікотоксину за рахунок стимуляції імунної системи, нормалізації мікрофлори, введення додаткової кількості вітамінів та ін). Безумовно, основну роль відіграють прямі механізми дії, оскільки мікотоксини надзвичайно токсичні, отже, при досить тривалому згодовуванні контамінованих кормів резерви організму будуть вичерпані, крім того, існує ризик «маскування» симптомів токсикозу, що може призводити до контамінації продукції тваринництва, «несподіваного» падежу, хвороб молодняку, зниження продуктивності і т. п.

Кормові добавки. Механізм дії.

Серед «прямих» механізмів дії антитоксичних препаратів можна виділити 3 основних:

 

– адсорбція: зв’язування мікотоксинів в травному тракті і виведення їх з калом у незмінному вигляді;

– ферментативна інактивація: розщеплення мікотоксинів спеціальними ферментами;

– каталітичне розщеплення: розщеплення мікотоксинів неорганічними каталізаторами;

 

Методі інактивації

Кожний з цих механізмів має свої переваги і недоліки. Провідні виробники препаратів для профілактики мікотоксикозів та адсорбентів мікотоксинів намагаються комбінувати різні механізми в одному препараті, оскільки вважається, що тільки таким чином можна досягти максимальної ефективності. Наприклад, хімічна інактивація (тобто, використання окислювачів) проста і доступна, проте викликає корозію обладнання, має обмеження по тривалості застосування. Ключовою особливістю ферментативних методів інактивації є їх специфічність: вони здатні, не розщеплюючи поживних речовин, швидко розщеплювати мікотоксини, навіть у випадку якщо останні присутні у високих концентраціях, що зумовлено самою природою ферментів – один фермент здатний каталізувати розпад сотень і тисяч молекул мікотоксину, тоді як для інактивації однієї молекули мікотоксину потрібно не менше однієї молекули хімічного реагенту або одного сайту адсорбції. Однак білкова природа ферментів зумовлює їх лабільність – вони руйнуються при термічній обробці, тривалому зберіганні, дії окислювачів, крім того, специфічність дії ферментів обмежує спектр мікотоксинів, проти яких вони ефективні, кінцеві продукти розпаду мікотоксинів не завжди нешкідливі.

Каталітична інактивація позбавлена деяких з перерахованих вище недоліків, властивих ферментативній, проте менш специфічна, а головне – протікає набагато повільніше, оскільки сайти каталізу рівномірно розподілені по поверхні каталізатора, і для збільшення активності останнього необхідно його подрібнення. Тому в якості каталізаторів розщеплення токсичних речовин на сучасному етапі використовуються в основному нанодисперсні оксиди металів. Складність і висока ціна технології масового отримання нанодисперсних матеріалів, а також їх  шкідливість для навколишнього середовища ускладнює їх застосування у тваринництві.

 

Перевагою застосування адсорбції для профілактики мікотоксикозів є виведення мікотоксинів у незмінному вигляді з калом, а, отже, і відсутність токсичних продуктів розпаду мікотоксинів, а основним недоліком – низька специфічність, що призводить до адсорбції поживних речовин і зниження адсорбції мікотоксинів. Так, серед провідних фахівців в області мікотоксикології поширена думка: «…можна зустріти висловлювання про те, що той чи інший препарат адсорбує виключно мікотоксини і ні що інше. Проте одного погляду на структурні формули мікотоксинів, що належать навіть до одного класу, не кажучи вже про представників різних груп, буде достатньо для того, щоб піддати сумніву подібне твердження». У той же час, деякі небезпідставно вважають, що «…ефективність застосування схожих за своєю природою ентеросорбентів може відрізнятися, на неї можуть впливати методи отримання та терміни зберігання ентеросорбентів».

 

Виходячи з вищевказаного, можна уявити, наскільки складним є завдання розробки сучасного препарату для профілактики мікотоксикозів комбінованої дії. Одним з рішень цієї задачі є препарат «Микасил», який вдало поєднує в собі різні механізми дії.

Унікальній адсорбент «Микасил»

При розробці препарату «Микасил» фахівцям компанії «Глобус» вдалося перетворити структурну різноманітність молекул мікотоксинів з недоліку в перевагу. Так, відомо, що чим більшими структурними відмінностями володіють речовини, тим менше виражена конкуренція між ними за сайти зв’язування на поверхні адсорбентів. Це було враховано при розробці препарату: до його складу входять спеціально підібрані компоненти, що мають взаємодоповнюючу дію, здатні зв’язувати широкий спектр токсинів, ендогенного і екзогенного походження. Бактерії роду Bacillus, що входять до складу препарату, розщеплюють токсини, і, збільшуючи гетерогенність утворених молекул у порівнянні з вихідними продуктами, сприяють їх адсорбції препаратом і виведенню з послідом, на відміну від інших марок антитоксичних препаратів, які розщеплюють мікотоксини, однак не запобігають надходженню продуктів розщеплення у кров. Домішки оксидів металів, необоротно адсорбовані на поверхні препарату, також сприяють подальшому розщепленню з наступною адсорбцією мікотоксинів і продуктів їх розпаду.

 

Основним компонентом препарату є спеціально підібрана суміш силікатів і алюмосилікатів з високою адсорбційною здатністю. Специфічність адсорбції мікотоксинів була досягнута фахівцями компанії «Глобус» за рахунок особливої наноструктури використовуваних силікатів і алюмосилікатів: вони мають тверду кристалічну структуру, всередині якої розташовані порожнини, сполучені із зовнішнім середовищем за допомогою «вікон» строго певного розміру – малі розміри цих «вікон» перешкоджають дифузії великих молекул у внутрішні порожнини сорбенту. Уніформність розмірів «вікон» обумовлена кристалічною природою даних сорбентів і не досяжна для активованого вугілля та інших різновидів адсорбентів. Подібна структура дозволяє досягти селективної адсорбції мікотоксинів за рахунок їх порівняно низької молекулярної маси. Часто дане твердження викликає сумнів у фахівців, оскільки молекулярна маса амінокислот, вітамінів і мінеральних речовин не перевершує таку у мікотоксинів. Проте, тут слід згадати, що, по-перше, концентрація цих нутрієнтів в просвіті травного тракту ніколи не буває високою, оскільки нутрієнти безпосередньо до мономерів в просвіті травного тракту не розщеплюються – це відбувається в процесі пристінкового травлення (як показали відомі роботи А. Уголева). Присутність же низькомолекулярних нутрієнтів в просвіті ШКТ є скоріше негативним явищем, оскільки їх надлишок стимулює зростання гнилісної мікрофлори, продукуючої в процесі свого росту різні отрути, наприклад, індол, скатол, крезол та ін. Крім того, всі поживні речовини на відміну від мікотоксинів, інтенсивно всмоктуються з допомогою спеціальних транспортерів, що також знижує їх концентрацію в просвіті ШКТ. Далі, структурну різноманітність низькомолекулярних нутрієнтів обмежує – всього 20 амінокислот, 4 нуклеотида, кілька десятків вітамінів і мінералів, півдесятка моносахаридів і т. ін., причому ліпофільні вітаміни і жирні кислоти в просвіті ШКТ перебувають у складі змішаних міцел з фосфоліпідами і жирними кислотами. Ці міцели є полімолекулярними агрегатами і нездатні проникати через мікропори адсорбенту «Микасилу». Гідрофільні вітаміни, як відомо, погано адсорбуються. Мінеральні речовини входять до складу препарату «Микасил», що і перешкоджає адсорбції додаткової їх кількості препаратом.

 

Таким чином, ретельний підбір компонентів і використання передових методів моделювання механізмів дії адсорбентів мікотоксинів, застосованих при розробці препарату «Микасил», дозволили досягти селективності в адсорбції мікотоксинів, цілком достатній для вирішення практичних проблем у тваринництві.