ivmМеждународный вестник ветеринарииInternational Journal of Veterinary Medicine2072-2419SpbGUVM Publishing House10.52419/issn2072-2419.2024.4.43ivm-1504Research ArticleИНФЕКЦИОННЫЕ БОЛЕЗНИINFECTIOUS DISEASESИзучение влияния пробиотических штаммов рода Bacillus на состояние внутренних органов и гуморальный иммунитет Coturnix coturnix и Mus musculusTo study the effect of probiotic strains of the genus Bacillus on the state of internal organs and humoral immunity of Coturnix coturnix and Mus musculushttps://orcid.org/0009-0003-0354-1697АнК. В.AnK. V.

Ан К.В. – мл. науч. сотр. сектора молекулярной биологии 

An K.V. – Junior Researcher, Molecular Biology Sector

https://orcid.org/0000-0003-0860-1778МироноваТ. Е.MironovaT. E.

Миронова Т.Е. – мл. науч. сотр. сектора молекулярной биологии, научный сотрудник Центра ветеринарной иммубиологии и биотехнологии

Mironova T.E. – Junior Researcher, Molecular Biology Sector, Researcher, Center for Veterinary Immunology and Biotechnology

https://orcid.org/0000-0002-9501-4485КильпА. С.KilpA. S.

Кильп А.С. – науч. сотр. сектора молекулярной биологии, руководитель Центра ветеринарной иммунобиологии и биотехнологии 

Kilp A.S. – Researcher, Molecular Biology Sector, Head of Center for Veterinary Immunology and Biotechnology

bobikova.anna97@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-5177-4733АфонюшкинВ. Н.AfonyushkinV. N.

Афонюшкин В.Н. – канд. биол. наук, зав. сектором молекулярной биологии, доц. кафедры микробиологии и гигиены животных 

Afonyushkin V.N. – PhD in Biology, Head of Molecular Biology Sector, Assoc. Prof., Department of Animal Microbiology and Hygiene

АфонюшкинА. В.AfonyushkinA. V.

Афонюшкин А.В. – студ.

Afonyushkin A.V. – student

ФГБУН «Сибирский федеральный центр агробиотехнологий СФНЦА РАН»РоссияFGBUN "Siberian Federal Center for Agrobiotechnology SFNCA RAS"Russian FederationФГБУН «Сибирский федеральный центр агробиотехнологий СФНЦА РАН»; ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный аграрный университет»РоссияFGBUN "Siberian Federal Center for Agrobiotechnology SFNCA RAS"; FGBOU VO "Novosibirsk State Agrarian University"Russian FederationФГБОУ ВО «Новосибирский государственный аграрный университет»РоссияFGBOU VO "Novosibirsk State Agrarian University"Russian Federation202416012025044351Copyright © Ан К.В., Миронова Т.Е., Кильп А.С., Афонюшкин В.Н., Афонюшкин А.В., 20242024Ан К.В., Миронова Т.Е., Кильп А.С., Афонюшкин В.Н., Афонюшкин А.В.An K.V., Mironova T.E., Kilp A.S., Afonyushkin V.N., Afonyushkin A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vetjournal.spbguvm.ru/jour/article/view/1504

Исследования микроорганизмов рода Bacillus открывают широкие возможности для применения пробиотических штаммов в различных областях биотехнологии. Микроорганизмы рода Bacillus проявляют противоаллергическое и антиоксидантное действие, а также производят антибактериальные вещества, бактериоцины и ферменты, что делает их перспективными для применения в качестве биодобавок в сельском хозяйстве и пищевой промышленности. Пробиотики на основе Bacillus, особенно в споровой форме, обладают устойчивостью к агрессивным условиям и способны активировать неспецифический клеточный иммунный ответ. В нашем исследовании мы оценивали 5 культур микроорганизмов рода Bacillus для разработки пробиотических препаратов, с фокусом на стимуляцию гуморального антигенного ответа. Исследования проводили на перепелах Coturnix coturnix породы Техас (в возрасте 14 суток), птиц разделили на 5 опытных групп и 1 контрольную(n=7), а также на мышах ICR (CD-1), которых делили на одну опытную группу и одну контрольную (n=8). Изучали антагонистическую, гемолитическую, галактозидазную и ДНКазную активности, а также чувствительность к канамицину. Проводили скрининг иммуногенности и инвазивности культур методом оценки сывороток в иммунофлуоресцентной реакции агглютинации. Определяли длину кишечных ворсинок у опытных животных, а также взвешивали органы для определения массовых коэффициентов. Выявлено, что штамм B. halotolerans №5.6 способствует увеличению длины кишечных ворсинок у перепелов, но не влияет на слизистую оболочку у мышей. Наши исследования подтвердили, что многие штаммы B. subtilis обладают инвазивностью, что считается основным фактором, определяющим их иммуностимулирующие эффекты. Это свойство также полезно для доставки вакцинных антигенов через слизистые оболочки, однако результаты показали, что иммуногенность и способность преодолевать пищевую толерантность у B. subtilis не зависят исключительно от инвазивности. Другие виды Bacillus, такие как B. halotolerans, могут быть перспективными для разработки пробиотиков.

Studies of Bacillus microorganisms open up broad opportunities for the use of probiotic strains in various fields of biotechnology. Bacillus microorganisms exhibit antiallergic and antioxidant effects, and produce antibacterial substances, bacteriocins and enzymes, which makes them promising for use as dietary supplements in agriculture and the food industry. Bacillus-based probiotics, especially in spore form, are resistant to aggressive conditions and are able to activate a nonspecific cellular immune response. In our study, we evaluated 5 cultures of Bacillus microorganisms for the development of probiotic drugs, with a focus on stimulating the humoral antigen response. The studies were conducted on Coturnix coturnix quails of the Texas breed (aged 14 days), the birds were divided into 5 experimental groups and 1 control (n = 7), as well as on ICR mice (CD1), which were divided into one experimental group and one control (n = 8). Antagonistic, hemolytic, galactosidase and DNase activities, as well as sensitivity to kanamycin, were studied. Immunogenicity and invasiveness of cultures were screened by evaluating sera in the immunofluorescence agglutination reaction. The length of intestinal villi in experimental animals was determined, and organs were weighed to determine mass coefficients. It was found that B. halotolerans strain No. 5.6 effectively lengthens intestinal villi in quails, but does not affect the mucous membrane in mice. Our studies confirmed that many B. subtilis strains are invasive, which is considered to be the main factor determining their immunostimulatory effects. This property is also useful for delivering vaccine antigens through mucous membranes, but the results showed that immunogenicity and the ability to overcome food tolerance in B. subtilis do not depend solely on invasiveness. Other Bacillus species, such as B. halotolerans, may hold promise for probiotic development.

бактерииBacillusспоровые пробиотические препаратыэнтероинвазивностьиммуногенностьиммунофлуоресцентная реакция агглютинацииbacteriaBacillusspore probiotic preparationsenteroinvasivenessimmunogenicityimmunofluorescence agglutination reactionReferencesФедорова О. В. и др. Пробиотические препараты на основе микроорганизмов рода Bacillus //Вестник Казанского технологического университета. – 2016. – Т. 19. – №. 15. – С. 170-174.Fedorova O. V. et al. Probiotic preparations based on microorganisms of the genus Bacillus // Bulletin of the Kazan Technological University. - 2016. - Vol. 19. - No. 15. - P. 170-174 (In Russ.).Батаева Ю. и др. Оценка некоторых фенологических показателей рода Gossypium hirsutum (malvaceae) при воздействии биостимуляторов разной природы // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. – 2015. – №. 1 (123). – С. 70-76.Bataeva Yu. et al. Evaluation of some phenological indicators of the genus Gossypium hirsutum (malvaceae) under the influence of biostimulants of different nature // Bulletin of the Altai State Agrarian University. - 2015. - No. 1 (123). - P. 70-76 (In Russ.).Mercado V., Olmos J. Bacteriocin production by Bacillus species: Isolation, characterization, and application //Probiotics and Antimicrobial Proteins. – 2022. – Т. 14. – №. 6. – С. 1151-1169.Mercado V., Olmos J. Bacteriocin production by Bacillus species: Isolation, characterization, and application // Probiotics and Antimicrobial Proteins. - 2022. - Vol. 14. - No. 6. – P. 1151-1169.Dehghanifar S., Keyhanfar M., Emtiazi G. Production and partial purification of thermostable bacteriocins from Bacillus pumilus ZED17 and DFAR8 strains with antifungal activity //Molecular biology research communications. – 2019. – Т. 8. – №. 1. – С. 41.Dehghanifar S., Keyhanfar M., Emtiazi G. Production and partial purification of thermostable bacteriocins from Bacillus pumilus ZED17 and DFAR8 strains with antifungal activity // Molecular biology research communications. – 2019. – Vol. 8. – No. 1. – P. 41.Афонюшкин В.Н. и др. "Малая" биотехнология или хозяйствоориентированная биотехнология в ветеринарии - аналог персонализированной медицины. //ВЕТЕРИНАРИЯ. – №. 11. – С. 28-34.Afonyushkin V.N. et al. "Small" biotechnology or farm-oriented biotechnology in veterinary medicine - an analogue of personalized medicine. // VETERINARY SCIENCE. – No. 11. – P. 28-34 (In Russ.).Amuguni H., Tzipori S. Bacillus subtilis: a temperature resistant and needle free delivery system of immunogens //Human vaccines & immunotherapeutics. – 2012. – Т. 8. – №. 7. – С. 979-986.Amuguni H., Tzipori S. Bacillus subtilis: a temperature resistant and needle free delivery system of immunogens // Human vaccines & immunotherapeutics. – 2012. – Vol. 8. – No. 7. – pp. 979-986.Barnes A. G. C. et al. Bacillus subtilis spores: a novel microparticle adjuvant which can instruct a balanced Th1 and Th2 immune response to specific antigen //European journal of immunology. – 2007. – Т. 37. – №. 6. – С. 1538-1547.Barnes A. G. C. et al. Bacillus subtilis spores: a novel microparticle adjuvant which can instruct a balanced Th1 and Th2 immune response to specific antigen //European journal of immunology. – 2007. – T. 37. – No. 6. – pp. 1538-1547.Ashraf R., Shah N. P. Immune system stimulation by probiotic microorganisms // Critical reviews in food science and nutrition. – 2014. – Т. 54. – №. 7. – С. 938-956.Ashraf R., Shah N.P. Immune system stimulation by probiotic microorganisms // Critical reviews in food science and nutrition. – 2014. – T. 54. – No. 7. – pp. 938-956.Raheem A. et al. Modulatory effects of probiotics during pathogenic infections with emphasis on immune regulation //Frontiers in immunology. – 2021. – Т. 12. – С. 616713.Raheem A. et al. Modulatory effects of probiotics during pathogenic infections with emphasis on immune regulation //Frontiers in immunology. – 2021. – T. 12. – P. 616713. 10.Huang J. M. et al. Immunostimulatory activity of Bacillus spores //FEMS Immunology & Medical Microbiology. – 2008. – T. 53. – No. 2. – pp. 195-203.Huang J. M. et al. Immunostimulatory activity of Bacillus spores //FEMS Immunology & Medical Microbiology. – 2008. – Т. 53. – №. 2. – С. 195-203.Huang J. M. et al. Immunostimulatory activity of Bacillus spores //FEMS Immunology & Medical Microbiology. – 2008. – T. 53. – No. 2. – pp. 195-203.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.