Water and soil pollution by heavy metals has led to their accumulation in the ground and waters, to a sharp decline of ecosystem biopotential, and to foodstuff contamination, resulting in internal pollutions in bodies of humans and animals with food, air, water. In this regard, the purpose of our study was to examine the impact of heavy metals on the growth of representatives of rats’ intestinal microbiota and to estimate sorption characteristics of these microorganisms. The research was conducted in three stages: i) a study of essential and xenobiotic elements’ biotoxicity; ii) their impact on the growth of the microbiota in periodic cultivation; and iii) studying bioaccumulative characteristics. In the research, we discovered that all investigated organisms had pronounced resistance to lead and iron, which was confirmed by the results of the evaluating the impact on the growth and the accumulating characteristics of the studied microorganisms (more than 50%). The strain of E. faecium has the most pronounced sorption characteristics – its level of accumulation amounted for iron –63.3%, lead – 61%, zinc – 38.4%, copper – 11.4%, and cadmium – 33.2%, minimum values were obtained in samples of L. acidophilus, which sorbed these elements in concentrations of 46.2%, 42.3%, 10.3%, 3.8%, and 5.3%, respectively.
https://orcid.org/0000-0002-1871-0225Аннотация. В условиях интенсивно развивающейся отрасли животноводства и птицеводства ключевым критерием является поиск новых источников не только питательных веществ, но и соединений с выраженными ингибирующими характеристиками в отношении патогенных и условно-патогенных штаммов микроорганизмов и вирусов. Основным направлением в данной области научных изысканий в последние десятилетия является альтернативное использование фитобиотических препаратов, обладающих выраженным действием на показатели антиоксидантной, иммунологической активности, что в свою очередь позитивно влияет на динамические характеристики роста. Многочисленные исследования свидетельствуют о том, что использование растительных компонентов, таких как экстракты растений или их порошковые формы, обеспечивают более высокие показатели поедаемости корма. Наряду с этим многие из них обладают положительным влиянием на пищеварительную систему, стимулируя интенсификацию роста ворсинок, что в свою очередь обеспечивает поддержание резидентной микрофлоры и более высокие характеристики пристеночного пищеварения с опосредованной положительной динамикой на рост. Стоит отметить, что в многочисленных исследованиях представлены данные о существенном снижении коэффициента конверсии корма на фоне применения препаратов на основе растительного сырья в структуре рациона. Представленный в данном литературном обзоре материал свидетельствует о высоком дозозависимом уровне биологического действия различных фитобиотиков на организм цыплят-бройлеров. Положительная степень влияния, согласно мнению многих авторов, обусловлена комплексным действием фитохимических веществ на органы и системы, обеспечивающие метаболические процессы и устойчивость в различным стресс факторам.
биологических систем и агротехнологий Российской академии наук (г. Оренбург) 2 Оренбургский государственный университет (г. Оренбург) Аннотация. В статье представлены результаты экспериментальных исследований по изучению эффективности применения пробиотических штаммов рода Bacillus при дефиците меди у животных (на примере крыс). В качестве пробиотического агента были использованы бактерии рода Bacillus: «Ветом 2» (штамм B. subtilis 7048 и штамм B. licheniformis 7038) и «Споробактерин» (штамм B. subtilis 534). Регулирующим фактором избыточной концентрации ионов меди в эксперименте выступил CuSO4×5H2O, создающий высокие концентрации элемента в питательном субстрате. Оценка эффективности применения полученных биологически активных соединений проводилась с использованием атомно-адсорбционной спектрофотометрии, в качестве биологических образцов использовали кожный покров, мышечную и костную ткани. Полученные данные свидетельствуют о высоком потенциале применения пробиотических препаратов, позволяющих стимулировать накопление меди в организме. Так, в образцах опытных групп концентрация исследуемого элемента превышала значения группы контроля с низким содержанием меди в рационе на 98,61 %, 108,33 %, и 81,94 % в конце исследования. На основании оценки уровня аланинаминотранферазы (АЛТ), аспартатаминотрансферазы (АСТ) и щелочной фосфатазы в сыворотке крови установлено отсутствие патологического влияния тестируемых соединений на гепатоциты, о чём свидетельствует динамика исследуемых показателей в пределах референтных значений на протяжении всего эксперимента. Ключевые слова: животные, крысы, кормление, медь, пробиотические препараты, бактерии рода Bacillus, минералдефицитные состояния.
Background and Aim: Microorganisms of the genus Bacillus comprising probiotics could have an antitoxic effect that is manifested in the active excretion of toxic substances from the body, as well as heavy metals. This study was conducted to assess the effects of copper ions on probiotic strains based on the members of the genus Bacillus in vitro and in vivo. Materials and Methods: The following probiotic preparations were selected for this experiment: "Sporobacterin," "Bactisubtil," and "Vetom-2." Sporobacterin liquid, manufactured by Bakoren LLC, is based on Bacillus subtilis 534. Bactisubtil, manufactured by Marion Merrell Dow, Inc., is based on Bacillus cereus 5832. The first part of the experiment (in vitro) was conducted to assess the influence of copper ions on the growth and bioaccumulating ability of probiotic strains. The second part of the experiment (in vivo) was conducted to assess the influence of copper ions on the body of laboratory animals and to determine the ability of probiotic strains to remove copper ions from the body of laboratory animals. Statistical analysis was performed using Statistical Package for the Social Sciences, calculating the average value (M), standard deviation (σ), and standard deviation error (m). p<0.05 was used to denote statistical significance. Results: In the previous studies, we found the presence of pronounced sorption characteristics of representatives of both the intestinal microbiome and probiotic strains based on them. In this study, we have studied the prospects of using physiological and adaptive mechanisms of resistance of transient probiotic strains in the system of correction of the elemental status of the animal body due to excessive intake of copper ions into the body. The advantage of their use is due to not only sorption but also the high levels of elimination of complexes accumulated on the surface. Analyzing the data, we can state the following. The excessive content of copper ions inhibits the activity of all microorganisms, and the presence of CuSO4 in the nutrient medium reduces the exponential growth phase by 6 h for B. licheniformis. The analysis of data on the bioaccumulating property of the probiotic strains under study shows that B. cereus (part of Bactisubtil) had the most pronounced sorbing effect with the level of accumulation of 23.96%. Conclusion: We found that probiotic preparations do not affect biochemical indices of blood and biotissues (the muscle and bone tissue, and the cutaneous covering). As a result of determining the ability of Bacillus bacteria comprising the probiotics under this study to accumulate heavy metals by measuring their concentration in the tissues of laboratory animals, the preparations contribute to reducing the toxic effects of copper ions on the body. The cutaneous covering has the greatest accumulation property relative to copper ions. The most effective probiotic under this study in copper ion poisoning was Bactisubtil, and the least effective was Vetom-2.
The article presents data on the physicochemical and metabolically dependent mechanisms of detoxification by microorganisms of heavy metals that enter the environment during anthropogenic pollution. The taxonomic and physiological-biochemical diversity of microorganisms capable of neutralizing toxicants has been demonstrated. In the experimental part of the study, the combination of the methods used made it possible to fully assess the degree of toxicity and the effect of lead cations on the growth of bacteria of the genus Bacillus in a model experiment. Thus, the use of atomic absorption spectrophotometry and atomic force microscopy gave an idea of the level of biosorption of a given xenobiotic element from a substrate with localization of inactive forms of lead. The data obtained indicate the presence of an inhibitory effect of Pb (NO3) 2 and Pb (CH3COO) 2 in concentrations from 1 mM to 0.063 mM about the test organisms under study. The presence of cations with a nutrient substrate gives a false-positive idea of the degree of influence of lead on the growth of the studied microorganisms, since an increase in optical density in test samples is due to high sorption characteristics and, as a consequence, is characterized by an increase in relative optical density. An assessment of the detoxification mechanisms, which is expressed by active bioaccumulation of lead on the surface elements of the microbial cell up to 65% at the point of entering the stationary growth phase, indicates the promising use of representatives of this group of microorganisms as microbial bioremediation and correctors of excess content of this element in the body or ecosystem as a whole.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.