Изобретение относится к питательным средам и моделированию биологических систем, а именно, к приготовлению питательных сред для моделирования состояния микробиоты в искусственных кишечных системах, в частности, исследования микробиоты слепой кишки курицы.
Известно устройство для автоматического моделирования желудочно-кишечного тракта в течение длительного времени, с изменяющимися условиями в процессе переваривания (см. CN209894792, G01N33/00, публ. 26.04.2019).
Известны искусственные модели кишечника, позволяющие воссоздавать условия для исследования процессов протекающих в кишечнике in vitro (см. CN108469395, G01N5/04, опубл.07.03.2018) описан способ моделирования переваривания риса.
Описано приспособление для моделирования пищеварения в ротовой полости (см. CN103680282, G09B25/00, опубл. 26.11.2013).
Большинство известных способов моделирования кишечника относится к моделям человека, например (см.CN210777450, G09B23/28, опубл. 16.06.2020), (см.MX2018004845 G09B23/00, 21.10. 2019).
Известны и модели пищеварительных систем животных, (см.CN105702146 G09B23/36, опубл. 22.06.2016) описывает динамическую систему имитации желудка и двенадцатиперстной кишки мыши. В патенте (CN104893957, C12M1/00, опубл. 09.09. 2015) описывается устройство для симуляции рубца жвачных. Бионическая пищеварительная система крысы описана в патенте (см.CN204423786, G09B23/36, опубл. 24.06.2015). Известна и система симулирующая пищеварение цыпленка (см. CN 101246650A, G09B23/36, 22.08.2008).
Известно, что микроорганизмы, колонизирующие кишечник, оказывают значительное влияние на процессы пищеварения. О масштабе влияния микроорганизмов можно судить по общему количество микробных клеток в кишечнике, которое превосходит число собственных клеток человеческого тела (Sender R, Fuchs S, Milo R (2016) Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body. PLoS Biol 14(8): e1002533. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1002533). Микробиота кишечника крупного рогатого скота оказывает влияние на качество продуцируемого молока (R. John Wallace1, Goor Sasson, Philip C. Garnsworthy, A heritable subset of the core rumen microbiome dictates dairy cow productivity and emissions, Science Advances 03 Jul 2019: Vol. 5, no. 7, DOI: 10.1126/sciadv.aav8391).
У курицы пищеварительная система по своей структуре и функции приспособлена к приему и перевариванию корма растительного происхождения. Большая роль в этом отводится слепым отросткам. Большинство исследований процессов, связанных с динамикой микробиоты в ЖКТ сельскохозяйственной птицы, сосредоточено на слепой кишке. У птиц слепая кишка является важным отделом, играющим особую роль не только в пищеварении, но и иммунных реакциях, поддержании гомеостаза. Микробиота слепой кишки наиболее многочисленна и разнообразна по сравнению с другими отделами пищеварительной системы. Генетическая идентификация показала гораздо более высокую распространенность филотипов с очень низким сходством последовательностей с известными культуральными изолятами. Слепые отростки являются основным местом разрушения клетчатки и образования летучих жирных кислот, здесь протекают различные процессы, оказывающие опосредованное влияние на здоровье и продуктивность животных.
Известные составы и среды, применяемые в искусственных кишечных системах, не обеспечивают необходимых условий для роста и проявления биологической активности микробиоты слепой кишки курицы, и не учитывают её влияние. Так, известна среда Viande levure glucose broth, включающая в состав Триптон 10 г/л, Дрожжевой экстракт 5 г/л, Экстракт мяса 2,4 г/л, Цистеина гидрохлорид 0,6 г/л, Декстроза 2,5 г/л, Натрия хлорид 5 г/л, и ее модификации, с варьируемым количеством исходных компонентов. (Crippen TL, Sheffield CL, Andrews K, Bongaerts R, Nisbet DJ. Bacterial Concentration and Diversity within Repetitive Aliquots Collected from Replicate Continuous-Flow Bioreactor Cultures. Open Microbiol J. 2008;2:60-65. doi:10.2174/1874285800802010060). Данная среда традиционно применяется для выращивания строгих анаэробов, она является очень питательной: в неё входит богатый витаминами и минеральными веществами дрожжевой экстракт, мясной экстракт, также богатый биологически активными веществами и минеральными компонентами, более того, в среде присутствует самый легкодоступный для всех бактерий сахар – глюкоза в высокой концентрации. На подобной среде наблюдается активный рост всех бактерий, так как она содержит очень широкий спектр питательных веществ и сложных соединений. Однако этот состав не соответствует естественному; подобные соединения, даже попав в просвет кишечника птицы, подверглись бы ферментативному расщеплению и всасыванию, моносахариды поглощаются практически полностью в кишечнике, в его тонком отделе, и не могли бы стать частью среды цекального отдела (Scanes, Colin G., ed. Sturkie's avian physiology. 6th Edition Elsevier, 2014. 1056 p.), поэтому их не может быть в составе питательной среды, имитирующей содержимое слепой кишки.
Статья (Crippen TL, Sheffield CL, Andrews K, Bongaerts R, Nisbet DJ. Bacterial Concentration and Diversity within Repetitive Aliquots Collected from Replicate Continuous-Flow Bioreactor Cultures. Open Microbiol J. 2008;2:60-65. doi:10.2174/1874285800802010060) ссылается на статью (Nisbet DJ, Corrier DE, Scanlan CM, Hollister AG, Beier RC, De-Loach JR. Effect of a defined continuous flow derived bacterial culture and dietary lactose on Salmonella typhimurium colonization in broiler chickens. Avian Dis 1993; 37: 1017-25.), авторы которой, в свою очередь, ссылаются на другую свою статью (Nisbet, D. J. , D . E . Corrier, an d J . R . DeLoach, Effect mixed cecal microflora maintained in continuous culture, an dietary lactose on Salmonella typhimurium colonization in broiler chicks. Avian Dis. 1993; 37:528-535.), где впервые используют Viande Levure glucose media, не приводя никаких обоснований выбору этой среды для моделирования условий цекального отдела кишечника курицы.
Предлагаемое изобретение описывает среду, способную поддерживать рост микробиоты в системах моделирования слепой кишки курицы.
Задачей изобретения является создание питательной среды, позволяющей в системах искусственного кишечника курицы моделировать микробиотическую компоненту пищеварения.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что состав искусственной кишечной среды для исследования микробиоты слепой кишки курицы в качестве основы содержит изолированный соевый белок, крахмал, масло подсолнечное нерафинированное и стимулирующие добавки: сульфат магния, хлорид натрия, гидроортофосфат калия, сульфат марганца, сульфат железа(II), Tween 80, г/л:
Изолированный соевый белок - 10–20 г.
Крахмал - 0.5– 2.5 г.
Масло подсолнечное нерафинированное - 10–30 мл.
Сульфат магния (MgSO4) - 0.25 – 1.5 г.
Хлорид натрия (NaCl) - 3 – 6 г.
Гидроортофосфат калия (K2HPO4) - 0.25 – 1.5 г.
Сульфат марганца (MnSO4) - 0.05 – 0.06 г.
Сульфат железа (II) (FeSO4)- 0.05– 0.06 г.
Tween 80 – 0.5-1.5 мл.
Дистиллированная вода до 1 л.
Технический результат заключается в создании питательной среды, позволяющей в системах искусственного кишечника курицы моделировать микробиотическую компоненту пищеварения.
Характеристика компонентов
Изолированный соевый белок с массовой долей белка 85+7 % (на абсолютно сухое вещество), пищевого качества.
Крахмал – пищевого качества.
Масло подсолнечное нерафинированное – пищевого качества.
Сульфат магния - реактив (сернокислый магний безводный), представляет собой белый кристаллический порошок, растворимый в воде; качества «химически чистый» (Purissimum). Формула MgSO4.
Хлорид натрия - реактив (хлористый натрий), представляет собой бесцветные кристаллы или кристаллический порошок; легко растворим в воде; качества «химически чистый» (Purissimum). Формула NaCl.
Гидроортофосфат калия - реактив (калий гидроортофосфат безводный, калий фосфорнокислый двузамещенный) представляет собой порошок; растворим в воде; качества «химически чистый» (Purissimum). Формула K2HPO4.
Сульфат марганца - реактив (сернокислый марганец) - кристаллический порошок, хорошо растворяется в воде и не растворяется в спирте, качества «химически чистый» (Purissimum). Формула MnSO4.
Сульфат железа (II) - реактив (железо(II) сернокислое) - безводное вещество бесцветное, непрозрачное, очень гигроскопичное, качества «химически чистый» (Purissimum). Формула FeSO4.
Tween 80 — полиоксиэтилен (20) сорбитан моноолеат — неионное поверхностно-активное вещество, представитель группы полисорбатов. Маслянистая жидкость, по основной технологической функции эмульгатор и диспергирующий агент. Качество по ГОСТ 32770–2014.
Дистиллированная вода по ГОСТ 6709-72. Формула Н2О.
Способ изготовления питательной основы предлагаемой среды для поддержания микробиоты в искусственных моделях кишечника заключается в следующем: необходимое количество подсолнечного масла переливают в лабораторный стакан подходящего объема (так, чтобы масло занимало в нем примерно 1/10 объема), добавляют Tween 80 и нагревают до 80°С. Так же необходимо нагреть достаточный для приготовления среды объем воды. После нагревания масло с Tween 80 тщательно взбивают до получения однородной эмульсии. После чего следует небольшими объемами вливать воду, не прекращая взбивать получающийся раствор. Когда лабораторный стакан наполнится, перелить его содержимое в колбу, внести остальные элементы среды, долить оставшееся количество воды, перемешать до гомогенного состояния.
Автоклавировать среду при температуре 121°С в течение 20 минут.
Получившуюся среду допустимо хранить в холодильнике в течение нескольких дней. При расслоении среду необходимо гомогенизировать на вортексе с соответствующей платформой для лабораторных колб. При необходимости довести рН среды до 7-7.5, применяя 0.1Н HCl или 0.1H NaOH
Пример 1
По указанной методике готовили среду, содержащую на 1 л: изолированный соевый белок - 20 г, крахмал водорастворимый – 0.5 г, масло подсолнечное нерафинированное - 30 мл, Tween 80 – 1.5 мл, MgSO4 – 0.25 г, NaCl - 6 г, K2HPO4 – 0.25 г, MnSO4 – 0.05 г, FeSO4 – 0.05 г, дистиллированная вода - до 1 л.
В колбу, содержащую 100 мл среды, вносили 200 мкг размороженного стартера из содержимого слепой кишки кур, и инкубировали в анаэробной камере, в атмосфере 94% N2, 5% CO2, 1% O2 при температуре 42°С в течение 24 часов.
Количество микроорганизмов, выросших на искусственной кишечной среде, представлено в таблице №1.
Таблица №1, КОЕ/мл
Пример 2
По указанной методике готовили среду, содержащую на 1 л: изолированный соевый белок - 20 г, крахмал водорастворимый – 0.5 г, масло подсолнечное нерафинированное - 30 мл, Tween 80 – 1.5 мл, MgSO4 – 0.5 г, NaCl - 5 г, K2HPO4 – 0.5 г, MnSO4 – 0.06 г, FeSO4 – 0.05 г, дистиллированная вода - до 1 л.
В колбу, содержащую 100 мл среды, вносили 200 мкг размороженного стартера из содержимого слепой кишки кур, и инкубировали в анаэробной камере, в атмосфере 94% N2, 5% CO2, 1% O2 при температуре 42°С в течение 24 часов.
Количество микроорганизмов, выросших на искусственной кишечной среде, представлено в таблице №2.
Таблица №2, КОЕ/мл
Пример 3
По указанной методике готовили среду, содержащую на 1 л: изолированный соевый белок - 20 г, крахмал водорастворимый – 0.5 г, масло подсолнечное нерафинированное - 30 мл, Tween 80 – 1.5 мл, MgSO4 – 1.5 г, NaCl - 3 г, K2HPO4 – 1.5 г, MnSO4 – 0.05 г, FeSO4 – 0.06 г, дистиллированная вода - до 1 л.
В колбу, содержащую 100мл среды, вносили 200мкг размороженного стартера из содержимого слепой кишки кур, и инкубировали в анаэробной камере, в атмосфере 94% N2, 5% CO2, 1% O2 при температуре 42°С в течение 24 часов.
Количество микроорганизмов, выросших на искусственной кишечной среде, представлено в таблице №3.
Таблица №3, КОЕ/мл
Пример 4
По указанной методике готовили среду, содержащую на 1 л: изолированный соевый белок - 20 г, крахмал водорастворимый – 0.5г, масло подсолнечное нерафинированное - 30 мл, Tween 80 – 1.5 мл, MgSO4 - 0,5 г, NaCl - 5г, K2HPO4 – 0.5 г, MnSO4 – 0.06г, FeSO4 – 0.05 г, дистиллированная вода - до 1 л.
В колбу, содержащую 100 мл среды, вносили 200 мкг размороженного стартера из содержимого слепой кишки кур, и инкубировали в анаэробной камере, в атмосфере 94% N2, 5% CO2, 1% O2 при температуре 42°С в течение 24 часов.
Количество микроорганизмов, выросших на искусственной кишечной среде, представлено в таблице №4.
Таблица №4, КОЕ/мл
Пример 5
По указанной методике готовили среду, содержащую на 1 л: изолированный соевый белок - 10 г, крахмал водорастворимый – 0.5 г, масло подсолнечное нерафинированное - 30 мл, Tween 80 – 1.5 мл, MgSO4 – 0.5 г, NaCl - 5 г, K2HPO4 – 0.5 г, MnSO4 – 0.05 г, FeSO4 – 0.06 г, дистиллированная вода - до 1 л.
В колбу, содержащую 100 мл среды, вносили 200 мкг размороженного стартера из содержимого слепой кишки кур, и инкубировали в анаэробной камере, в атмосфере 94% N2, 5% CO2, 1% O2 при температуре 42°С в течение 24 часов.
Количество микроорганизмов, выросших на искусственной кишечной среде, представлено в таблице №5.
Таблица №5, КОЕ/мл
Пример 6
По указанной методике готовили среду, содержащую на 1 л: изолированный соевый белок - 20 г, крахмал водорастворимый – 2.5 г, масло подсолнечное нерафинированное - 30 мл, Tween 80 – 1.5 мл, MgSO4 – 0.5 г, NaCl - 5 г, K2HPO4 – 0.5 г, MnSO4 – 0.05 г, FeSO4 – 0.05 г, дистиллированная вода - до 1 л.
В колбу, содержащую 100 мл среды, вносили 200 мкг размороженного стартера из содержимого слепой кишки кур, и инкубировали в анаэробной камере, в атмосфере 94% N2, 5% CO2, 1% O2 при температуре 42°С в течение 24 часов.
Количество микроорганизмов, выросших на искусственной кишечной среде, представлено в таблице №6.
Таблица №6, КОЕ/мл
Пример 7
По указанной методике готовили среду, содержащую на 1 л: изолированный соевый белок - 20 г, крахмал водорастворимый – 0.5 г, масло подсолнечное нерафинированное - 10 мл, Tween 80 – 0.5 мл, MgSO4 - 0,5 г, NaCl - 5 г, K2HPO4 - 0,5 г, MnSO4 – 0.05 г, FeSO4 – 0.05 г, дистиллированная вода - до 1 л.
В колбу, содержащую 100мл среды, вносили 200 мкг размороженного стартера из содержимого слепой кишки кур, и инкубировали в анаэробной камере, в атмосфере 94% N2, 5% CO2, 1% O2 при температуре 42°С в течение 24 часов.
Количество микроорганизмов, выросших на искусственной кишечной среде, представлено в таблице №7.
Таблица №7, КОЕ/мл
В указанных диапазонах концентраций компонентов среды наблюдается устойчивый рост микроорганизмов, колонизирующих кишечник кур. Развитие микроорганизмов на среде очень близко к нативному содержимому слепой кишки. Таким образом, состав среды, действительно, близок по составу к содержимому слепой кишки, и полученные с использованием такой среды результаты можно экстраполировать на живых птиц. Разработанная среда подходит для имитации процессов, происходящих в слепой кишке птицы, с высокой степенью последующей экстраполяции на живой организм. В таблице №8 приведены результаты испытаний.
Таблица №8
2
и аминокислоты
18
0,4 г/л
2,5
39,8
Список источников, цитированных в патентном описании:
1. CN108469395 (Zhejiang Gongshang University) 2018-03-07
2. CN103680282 (Nanchang University) 2013-11-26
3. CN209894792 (Hefei Polytechnic University) 2019-04-26
4. CN210777450 (桑喜成) 2020-06-16
5. MX2018004845 (Centro De Investig Y Asistencia En Tecnologia Y Diseno Del Estado De Jalisco A C) 2019-10-21
6. Crippen TL, Sheffield CL, Andrews K, Bongaerts R, Nisbet DJ. Bacterial Concentration and Diversity within Repetitive Aliquots Collected from Replicate Continuous-Flow Bioreactor Cultures. Open Microbiol J. 2008;2:60-65. doi.org/10.2174/1874285800802010060
7. CN105702146 (陈晓东) 2015-12-31
8. CN104893957 (Institute of Animal Science of CAAS, Hunan Agricultural University) 2015-09-09
9. CN204423786 (Nantong Donggainian New Material co Ltd) 2015-06-24
10. CN 101246650A (Institute of Animal Science of CAAS) 2008-02-22
11. R. John Wallace1, Goor Sasson, Philip C. Garnsworthy, A heritable subset of the core rumen microbiome dictates dairy cow productivity and emissions, Science Advances 03 Jul 2019: Vol. 5, no. 7, doi.org/10.1126/sciadv.aav8391
12. Sender R, Fuchs S, Milo R (2016) Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body. PLoS Biol 14(8): e1002533. doi.org/10.1371/journal.pbio.1002533
13. Scanes, Colin G., ed. Sturkie's avian physiology. 6th Edition Elsevier, 2014. 1056 p.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Способ моделирования микробиоты курицы в условиях искусственной слепой кишки | 2021 |
|
RU2773094C1 |
Кормовая добавка с пробиотической активностью для рыб | 2022 |
|
RU2802073C1 |
БИОИНЖЕНЕРНАЯ КОНСТРУКЦИЯ НА ОСНОВЕ БАКТЕРИАЛЬНОГО АЛЬГИНАТА И ПРОБИОТИЧЕСКИХ БАКТЕРИЙ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ | 2019 |
|
RU2740380C1 |
ПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ (ГИДРОГЕЛЬ) НА ОСНОВЕ БАКТЕРИАЛЬНОГО АЛЬГИНАТА ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ ПРОБИОТИЧЕСКИХ БАКТЕРИЙ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ | 2019 |
|
RU2740086C1 |
ПРОБИОТИКИ В ПРЕД- И/ИЛИ ПОСЛЕОПЕРАЦИОННЫЙ ПЕРИОД | 2008 |
|
RU2470652C2 |
Питательная среда для микроклонального размножения аралии континентальной Aralia continentalis Kitag | 2020 |
|
RU2751913C1 |
КОМПОЗИЦИИ И СПОСОБЫ УМЕНЬШЕНИЯ ПОПУЛЯЦИИ Bilophila wadsworthia ИЛИ ИНГИБИРОВАНИЯ ЕЕ РОСТА | 2017 |
|
RU2758969C2 |
ШТАММ ENTEROCOCCUS FAECIUM LVP1073, ПРОДУЦЕНТ БАКТЕРИОЦИНА ПРОТИВ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПАТОГЕНОВ, БАКТЕРИОЦИН E1073 ПРОТИВ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПАТОГЕНОВ, ШТАММ LACTOBACILLUS PLANTARUM 1 LVP7 - ИНДУКТОР СИНТЕЗА БАКТЕРИОЦИНА E1073, СИГНАЛЬНЫЙ ПЕПТИД СП1073 - РЕГУЛЯТОР СИНТЕЗА БАКТЕРИОЦИНА E1073, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БАКТЕРИОЦИНА E1073 | 2009 |
|
RU2409661C2 |
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОБИОТИКОВ И ВОЛОКОН ПРИ ДИАРЕЕ | 2008 |
|
RU2469558C2 |
СРЕДСТВО, ОБЛАДАЮЩЕЕ АНТИОКСИДАНТНОЙ, ПРОТИВОВОСПАЛИТЕЛЬНОЙ, НЕЙРОПРОТЕКТОРНОЙ, ГИПОЛИПИДЕМИЧЕСКОЙ, ГИПОХОЛЕСТЕРИНЕМИЧЕСКОЙ, ГИПОГЛИКЕМИЧЕСКОЙ, ГЕПАТОПРОТЕКТОРНОЙ, ИММУНОСУПРЕССОРНОЙ АКТИВНОСТЯМИ | 2012 |
|
RU2487884C1 |
Изобретение относится к биотехнологии. Предложен состав искусственной кишечной среды для исследования микробиоты слепой кишки курицы, включающий изолированный соевый белок, крахмал, масло подсолнечное нерафинированное и стимулирующие добавки: сульфат магния, хлорид натрия, гидроортофосфат калия, сульфат марганца, сульфат железа (II), Tween 80 в определенной пропорции. Изобретение обеспечивает расширение арсенала питательных сред, используемых при моделировании биологических систем животных. 8 табл., 7 пр.
Состав искусственной кишечной среды для исследования микробиоты слепой кишки курицы, содержащий в качестве основы изолированный соевый белок, крахмал, масло подсолнечное нерафинированное и стимулирующие добавки: сульфат магния (MgSO4), хлорид натрия (NaCl), гидроортофосфат калия (K2HPO4), сульфат марганца (MnSO4), сульфат железа (II) (FeSO4), Tween 80 при следующем соотношении компонентов, г/л:
CRIPPEN T.L | |||
et al | |||
Bacterial concentration and diversity within repetitive aliquots collected from replicate continuous-flow bioreactor cultures | |||
The open microbiology journal, 2008, N 2, p.60-65 | |||
BARNES E.M | |||
et al | |||
Factors affecting the incidence and anti-salmonella activity of the anaerobic caecal flora of the young chick | |||
J | |||
Hyg., 1979, N 82, |
Авторы
Даты
2022-05-19—Публикация
2021-09-18—Подача