ivmМеждународный вестник ветеринарииInternational Journal of Veterinary Medicine2072-2419SpbGUVM Publishing House10.52419/issn2072-2419.2025.4.184ivm-1879Research ArticleФАРМАКОЛОГИЯ, ТОКСИКОЛОГИЯ, ФАРМАЦИЯPHARMACOLOGY, TOXICOLOGY, PHARMACYОценка токсичности 7,8-дигидрокси-4-метилкумарина и ванилиновой кислотыToxicity assessment of 7,8-dihydroxy-4-methylcoumarin and vanillic acidКурилкинаМ. Я.KurilkinaM. Ya.

 канд. биол. наук, ст. науч. сотр. Испытательного центра 

Candidate of Biological Sciences, Senior researcher

ЛазебникК. С.LazebnikK. S.

мл. науч. сотр. лаборатории молекулярно-генетических исследований в животноводстве

Junior researcher

christinakondrashova94@yandex.ruКлимоваТ. А.KlimovaT. A.

канд. биол. наук, науч. сотр. лаборатории молекулярно-генетических исследований в животноводстве

Candidate of Biological Sciences, Researcher

ДускаевГ. К.DuskaevG. K.

д-р биол. наук, глав. науч. сотр. отдела кормления  сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. С.Г. Леушина 

Doctor of Biological Sciences, Сhief researcher

ФГБНУ ФНЦ БСТ РАНРоссияFederal Research Centre of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of SciencesRussian Federation20253012202504184192Copyright © Курилкина М.Я., Лазебник К.С., Климова Т.А., Дускаев Г.К., 20252025Курилкина М.Я., Лазебник К.С., Климова Т.А., Дускаев Г.К.Kurilkina M.Y., Lazebnik K.S., Klimova T.A., Duskaev G.K.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/1879

Кормовые добавки на основе фитобиотиков являются перспективными в кормлении сельскохозяйственных животных, обеспечивая улучшение здоровья и продуктивности. Данные соединения обладают разнообразными эффектами, включая антиоксидантный, противовоспалительный, антибактериальный и анти-QS. Таким образом, фитобиотики могут представлять потенциальный инструмент для лечения и профилактики инфекционных заболеваний сельскохозяйственных животных. Однако значимым побочным эффектом у некоторых из них является гепатотоксичность, поэтому для безопасного использования данных соединений в качестве кормовых добавок необходимы более детальные исследования, включая дозу, биодоступность, метаболические взаимодействия и риски, связанные с длительным воздействием. Целью данного исследования стала оценка токсичности кормовых добавок на основе фитобиотиков 7,8-дигидрокси-4-метилкумарина и ванилиновой кислоты с использованием рекомбинантного люминесцирующего штамма Escherichia coli K12 MG1655 pXen7 и представителя реснитчатых простейших Stylonychia mytilus, являющегося стандартным тест-объектом для определения общей токсичности кормов. Оценка токсичности изучаемых соединений с использованием двух тест-объектов показала различия в их активности. В ходе исследований была зафиксирована абсолютная токсичность ванилиновой кислоты. Для бактериального биосенсора наблюдалось полное подавление свечения при максимальных концентрациях (0,0125 и 0,125 М), а для стилонихий – мгновенный лизис клеток во всем диапазоне концентраций уже через 1 ч экспозиции. На этом фоне меньший токсический эффект был характерен для 7,8-дигидрокси-4 -метилкумарина, у которого токсический эффект проявлялся при высоких дозах и исчезал с уменьшением концентрации тестируемого соединения. Однако для Stylonychia mytilus через 3 ч экспозиции было зафиксировано токсическое действие во всех оставшихся экспериментальных точках. Результаты исследования указывают на необходимость строгого контроля использования фитобиотиков в кормлении сельскохозяйственных животных и подчеркивают важность более глубокого изучения данных кормовых добавок.

Phytobiotic feed additives have promising potential in the feeding of farm animals, providing improved health and productivity. These compounds have a variety of effects, including antioxidant, anti-inflammatory, antibacterial, and anti-QS. Thus, phytobiotics may represent a potential tool for the treatment and prevention of infectious diseases of farm animals. However, hepatotoxicity is a significant side effect of some of them, so more detailed studies are needed to safely use these compounds as feed additives, including dose, bioavailability, metabolic interactions, and risks associated with long-term exposure. The purpose of this research was to evaluate the toxicity of two phytobiotic compounds, 7,8-dihydroxy-4-methylcoumarin and vanillic acid, using a recombinant luminescent strain of Escherichia coli K12 MG1655 pXen7 and a representative ciliated protozoon, Stylonychia mytilus. These two test organisms are commonly used to assess the overall toxicity of feeds. The results of the study showed differences in the toxicity levels of the two compounds when tested using both organisms. Vanillic acid exhibited higher toxicity than 7,8-dihydroxy-4-methylcoumarin. For the bacterial biosensor, complete suppression of luminescence was observed at maximum concentrations (0,0125 and 0,125 M). For Stylonychia, instant cell lysis was observed across the entire concentration range after one hour of exposure. In contrast, 7,8-dihydroxy-4-methylcoumarin showed a lower toxic effect, with the toxic effect only manifesting itself at high doses and disappearing with a decrease in concentration. However, after three hours of exposure for Stylonychia mytilus, a toxic effect was still recorded at all remaining experimental sites. These results emphasize the need for careful monitoring of phytobiotic use in animal feed and highlight the importance of further research on these feed additives.

бактериальная люминесценциятоксичность78-дигидрокси -4-метилкумаринванилиновая кислотаEscherichia coliStylonychia mytilusbacterial luminescencetoxicity78-dihydroxy-4-methylcoumarinvanillic acidEscherichia coliStylonychia mytilusИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 25-26-00251, https://rscf.ru/project/25-26-00251/The research was carried out within the framework of the Russian Science Foundation grant number 25-26- 00251,https://rscf.ru/project/25-26-00251/ReferencesРязанов В.А. Фитобиотики как альтернатива антибиотикам в животноводстве / В.А. Рязанов, М.Я. Курилкина, Г.К. Дускаев, В.М. Габидулин // Животноводство и кормопроизводство. – 2021. – Т. 104. – № 4. – С. 108-123. doi: 10.33284/2658-3135-104-4-108.Ryazanov V.A. Phytobiotics as an alternative to antibiotics in animal husbandry / V.A. Ryazanov, M.Ya. Kurilkina, G.K. Duskaev, V.M. Gabidulin // Animal husbandry and Fodder production. – 2021. – Vol. 104. – No. 4. – pp. 108-123. doi: 10.33284/2658-3135-104-4-108.Djuragic O. Feed Additives, Their Role, and Technological Properties / O. Djuragic, I. Čabarkapa, M.M. Šeremešić, S.Rakita, Z. Tomičić // Sustainable Use of Feed Additives in Livestock. Springer, Cham. – 2023. doi: 10.1007/978-3-031-42855-5_2.Djuragic O. Feed Additives, Their Role, and Technological Properties / I. Čabarkapa, M.M. Šeremešić, S.Rakita, Z. Tomičić // In: G. Arsenos, I. Giannenas, (eds). Sustainable Use of Feed Additives in Livestock. Springer, Cham. 2023. doi: 10.1007/978-3-031-42855-5_2.Пронина В.И. Потенциал растенийфитобиотиков для развития отечественного животноводства и птицеводства (обзор) / В.И. Пронина, И.А. Сазонова, А.В. Ерохина, С.Н. Чемоданкин // АгроЭкоИнфо. – 2023. – № 1. – doi: 10.51419/202131109.Pronina V.I. The potential of phytobiotic plants for the development of domestic livestock and poultry farming (review) / V.I. Pronina, I.A. Sazonova, A.V. Erokhina, S.N. Chemodankin // AgroEcoInfo. – 2023. – No. 1. – doi: 10.51419/202131109.Li Y. The effect of developmental and environmental factors on secondary metabolites in medicinal plants / Y. Li, D. Kong, Y. Fu, M.R. Sussman, H. Wu // Plant Physiol Biochem. – 2020. – V. 148. – pp. 80–89. doi: 10.1016/j.plaphy.2020.01.006.Li Y. The effect of developmental and environmental factors on secondary metabolites in medicinal plants / Y. Li, D. Kong, Y. Fu, M.R. Sussman, H. Wu // Plant Physiol Biochem. – 2020. – V. 148. – pp. 80–89. doi: 10.1016/j.plaphy.2020.01.006.Gyawali R. Natural products as antimicrobial agents / R. Gyawali, S.A. Ibrahim // Food Control. – 2014. – V. 46. – pp. 412–429. doi: 10.1016/j.foodcont.2014.05.047.Gyawali R. Natural products as antimicrobial agents / R. Gyawali, S.A. Ibrahim // Food Control. – 2014. – V. 46. – pp. 412–429. doi: 10.1016/j.foodcont.2014.05.047.Головкин Б. Биологически активные вещества растительного происхождения / Б. Головкин, Р. Руденская, И. Трофимова, А. Шретер // Российская Академия наук. –М.: Наука, 2001. – С. 337.Golovkin B. Biologically active substances of plant origin / B. Golovkin, R. Rudenskaya, I. Trofimova, A. Schroeter // Russian Academy of Sciences. – M.: Nauka, 2001. – p. 337.Matos M.J. Coumarins-An Important Class of Phytochemicals / M.J. Matos, L. Santana, E. Uriarte, O.A. Abreu, E. Molina, E.G. Yordi // Phytochemicals-Isolation, Characterization and Role in Human Health. – 2015. doi: 10.5772/59982.Matos M.J. Coumarins-An Important Class of Phytochemicals / M.J. Matos, L. Santana, E. Uriarte, O.A. Abreu, E. Molina, E.G. Yordi // Phytochemicals-Isolation, Characterization and Role in Human Health. – 2015. doi: 10.5772/59982.Kaur J. Discovering multifaceted role of vanillic acid beyond flavours: nutraceutical and therapeutic potential / J. Kaur, M. Gulati, S.K. Singh, et al. // Trends Food Scien. Technol. – 2022. – –V. 122. – pp. 187-200. doi: 10.1016/j.tifs.2022.02.023.Kaur J. Discovering multifaceted role of vanillic acid beyond flavours: nutraceutical and therapeutic potential / J. Kaur, M. Gulati, S.K. Singh, et al. // Trends Food Scien. Technol. – 2022. – –V. 122. – pp. 187-200. doi: 10.1016/j.tifs.2022.02.023.Matejczyk M. Biological effects of vanillic acid, iso-vanillic acid, and orto-vanillic acid as environmental pollutants / M. Matejczyk, P. Ofman, E. Juszczuk-Kubiak, R. Świsłocka, W.L. Shing, K.K. Kesari, B. Prakash, W. Lewandowski // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2024. – V. 227. – p. 116383. doi: 10.1016/j.ecoenv.2024.116383.Matejczyk M. Biological effects of vanillic acid, iso-vanillic acid, and orto-vanillic acid as environmental pollutants / M. Matejczyk, P. Ofman, E. Juszczuk-Kubiak, R. Świsłocka, W.L. Shing, K.K. Kesari, B. Prakash, W. Lewandowski // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2024. – V. 227. – p. 116383. doi: 10.1016/j.ecoenv.2024.116383.Reen F.J. Coumarin: a novel player in microbial quorum sensing and biofilm formation inhibition / F.J. Reen, J.A. GutiérrezBarranquero, M.L. Parages, F. O´Gara // Applied Microbiology and Biotechnology. – 2018. – V. 102. – №. 5. – pp. 2063-2073. doi: 10.1007/s00253-018-8787-x.Reen F.J. Coumarin: a novel player in microbial quorum sensing and biofilm formation inhibition / F.J. Reen, J.A. GutiérrezBarranquero, M.L. Parages, F. O´Gara // Applied Microbiology and Biotechnology. – 2018. – V. 102. – №. 5. – pp. 2063-2073. doi: 10.1007/s00253-018-8787-x.Todorov L. Antioxidant Activity of Coumarins and Their Metal Complexes / L. Todorov, L. Saso, I. Kostova // Pharmaceuticals. – 2023. – V. 16. – no. 5. – p. 651. doi: 10.3390/ph16050651.Todorov L. Antioxidant Activity of Coumarins and Their Metal Complexes / L. Todorov, L. Saso, I. Kostova // Pharmaceuticals. – 2023. – V. 16. – no. 5. – p. 651. doi: 10.3390/ph16050651.Deryabin D. Coumarin’s anti-quorum sensing activity can be enhanced when combined with other plant-derived small molecules / D. Deryabin, K. Inchagova, E. Rusakova, G. Duskaev // Molecules. - 2021 - V. 26 - No 1 - p. 208 doi: 10.3390/molecules26010208.Deryabin D. Coumarin’s anti-quorum sensing activity can be enhanced when combined with other plant-derived small molecules / D. Deryabin, K. Inchagova, E. Rusakova, G. Duskaev // Molecules. - 2021 - V. 26 - No 1 - p. 208 doi: 10.3390/molecules26010208.Tanaka T. Anti-osteoporotic effects of syringic acid and vanillic acid in the extracts of waste beds after mushroom cultivation / T. Tanaka, H. Onuma, T. Shigihara, E. Kimura, Y. Fukuta // J. Biosci. Bioeng. – 2019. – V. 128. – pp. 622-629. doi: 10.1016/j.jbiosc.2019.04.021.Tanaka T. Anti-osteoporotic effects of syringic acid and vanillic acid in the extracts of waste beds after mushroom cultivation / T. Tanaka, H. Onuma, T. Shigihara, E. Kimura, Y. Fukuta // J. Biosci. Bioeng. – 2019. – V. 128. – pp. 622-629. doi: 10.1016/j.jbiosc.2019.04.021.Дускаев Г.К. Продуктивность птицы, биохимические значения крови: эффект Вacillus cereus и кумарин / Г К. Дускаев, Ш.Г. Рахматуллин, О.В. Кван // Животноводство и кормопроизводство. – 2020. – Т. 103. – № 4. – С. 197-209. doi: 10.33284/2658-3135-103-4-197.Duskaev G.K. Poultry productivity, biochemical values of blood: the effect of Bacillus cereus and coumarin / G. K. Duskaev, Sh.G. Rakhmatullin, O.V. Kvan // Animal husbandry and feed production. – 2020. – Vol. 103. – No. 4. – pp. 197-209. doi: 10.33284/2658-3135-103-4-197.Duskaev G. Growth-stimulating and antioxidant effects of vanillic acid on healthy broiler chickens / G. Duskaev, M. Kurilkina, O. Zavyalov // Veterinary World. – 2023. – V. 16. – pp. 518-525. doi: 10.14202/vetworld.2023.518-525.Duskaev G. Growth-stimulating and antioxidant effects of vanillic acid on healthy broiler chickens / G. Duskaev, M. Kurilkina, O. Zavyalov // Veterinary World. – 2023. – V. 16. – pp. 518-525. doi: 10.14202/vetworld.2023.518-525.Дускаев Г.К. Влияние фитовеществ на биохимический состав мышечной ткани цыплят-бройлеров / Г.К. Дускаев, М.Я. Курилкина // Аграрный вестник Урала. Специальный выпуск «Биология и биотехнологии» – 2022. – С. 9‒20. doi: 10.32417/1997-4868-2022-229-14-9-20.Duskaev G.K. Influence of phytomaterials on the biochemical composition of muscle tissue of broiler chickens / G.K. Duskaev, M.Ya. Kurilkina // Agrarian Bulletin of the Urals. Special issue "Biology and Biotechnology" – 2022. – Pp. 9-20. doi: 10.32417/1997-4868-2022-229-14-9-20.Heghes S.C. Safety Profile of Nutraceuticals Rich in Coumarins: An Update / S.C. Heghes, O. Vostinaru, C. Mogosan, D. Miere, C.A. Iuga, L. Filip // Front Pharmacol – 2022. – V. 13. – p. 803338. doi: 10.3389/fphar.2022.803338.Heghes S.C. Safety Profile of Nutraceuticals Rich in Coumarins: An Update / S.C. Heghes, O. Vostinaru, C. Mogosan, D. Miere, C.A. Iuga, L. Filip // Front Pharmacol – 2022. – V. 13. – p. 803338. doi: 10.3389/fphar.2022.803338.Karthikeyan M. Safety, Dosage, and Regulatory Aspects in the Use of Phytochemicals. M. Karthikeyan, A. Mehta, S.S. Kumar, H. Mohan, B. Usha Medicinal Plants and Their Bioactives in Human Diseases. Springer, Cham. – 2025. doi: 10.1007/978-3-032-01356-9_10.Karthikeyan M. Safety, Dosage, and Regulatory Aspects in the Use of Phytochemicals. M. Karthikeyan, A. Mehta, S.S. Kumar, H. Mohan, B. Usha Medicinal Plants and Their Bioactives in Human Diseases. Springer, Cham. – 2025. doi: 10.1007/978-3-032-01356-9_10.Manukhov I.V. Cloning and expression of the lux-operon Photorhabdus luminescens zm1 strain: the nucleotide sequence of luxAB genes and the main characteristics of luciferase / I.V.Manukhov, S.M. Rastorguev, G.E. Eroshnikov, A.P. Zarubina, G.B. Zavilgelsky // Genetics. – 2000. – Vol. 36. – No. 3. – pp. 322–330.Manukhov I.V. Cloning and expression of the lux-operon Photorhabdus luminescens zm1 strain: the nucleotide sequence of luxAB genes and the main characteristics of luciferase / I.V.Manukhov, S.M. Rastorguev, G.E. Eroshnikov, A.P. Zarubina, G.B. Zavilgelsky // Genetics. – 2000. – Vol. 36. – No. 3. – pp. 322–330.ГОСТ 31674-2012. Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения общей токсичности / Стандартинформ, 2014.GOST 31674-2012. Feed, mixed feed, feed raw materials. Methods for determining total toxicity / Standartinform, 2014.Jackson P. Bioaccumulation Ecotoxicity and nanotubes chemistry / P. Jackson, N.R. Jacobsen, A. Baun, R. Deev, D. Kühnel, K.A. Jensen, U. Vogel, H. Wallin // Central AUD carbon. – 2013. – V. 7. – No. 1. – p. 154. doi: 10.1186/1752-153X-7-154.Jackson P. Bioaccumulation Ecotoxicity and nanotubes chemistry / P. Jackson, N.R. Jacobsen, A. Baun, R. Deev, D. Kühnel, K.A. Jensen, U. Vogel, H. Wallin // Central AUD carbon. – 2013. – V. 7. – No. 1. – p. 154. doi: 10.1186/1752-153X-7-154.Vlasenko L. Assessment (in vitro) toxicity of small molecules of plant origin / L. Vlasenko, K. Atlanderova // E3S Web of Conf. – 2023. – р. 07022. doi: e3sconf/202339007022.Vlasenko L. Assessment (in vitro) toxicity of small molecules of plant origin / L. Vlasenko, K. Atlanderova // E3S Web of Conf. – 2023. – р. 07022. doi: e3sconf/202339007022.Xue J. Thymol nanoemulsified by whey protein maltodextrin conjugates: The enhanced emulsifying capacity and antilisterial properties in milk by propylene glycol / J. Xue, P.M. Davidson, Q. Zhong // Journal of agricultural and food chemistry. – 2013. – V. 61. – pp. 12720-12726. doi: 10.1021/jf4043437.Xue J. Thymol nanoemulsified by whey protein maltodextrin conjugates: The enhanced emulsifying capacity and antilisterial properties in milk by propylene glycol / J. Xue, P.M. Davidson, Q. Zhong // Journal of agricultural and food chemistry. – 2013. – V. 61. – pp. 12720-12726. doi: 10.1021/jf4043437.Farag R. Antimicrobial activity of some Egyptian spice essential oils / R. Farag, Z. Daw, F. Hewedi, G. El-Baroty // Journal of Food Protection. – 1989. – V. 52. – pp. 665-667. doi: 10.4315/0362-028X-52.9.665.Farag R. Antimicrobial activity of some Egyptian spice essential oils / R. Farag, Z. Daw, F. Hewedi, G. El-Baroty // Journal of Food Protection. – 1989. – V. 52. – pp. 665-667. doi: 10.4315/0362-028X-52.9.665.Ultee A. The phenolic hydroxyl group of carvacrol is essential for action against the foodborne pathogen Bacillus cereus / A. Ultee, M.H.J. Bennik, R. Moezelaar // Applied and environmental microbiology. – 2002. – V. 68. – No. 4. – pp. 1561-1568. doi: 10.1128/AEM.68.4.1561-1568.2002.Ultee A. The phenolic hydroxyl group of carvacrol is essential for action against the foodborne pathogen Bacillus cereus / A. Ultee, M.H.J. Bennik, R. Moezelaar // Applied and environmental microbiology. – 2002. – V. 68. – No. 4. – pp. 1561-1568. doi: 10.1128/AEM.68.4.1561-1568.2002.Kondrashova K. Impact of developed ruminant feed products on the surrounding ecosystem / K. Kondrashova, K. Inchagova, V. Ryazanov, G. Duskaev // BIO Web of Conferences. – 2022. – V. 52. – p. 00034. – doi: 10.1051/bioconf/20225200034.Kondrashova K. Impact of developed ruminant feed products on the surrounding ecosystem / K. Kondrashova, K. Inchagova, V. Ryazanov, G. Duskaev // BIO Web of Conferences. – 2022. – V. 52. – p. 00034. – doi: 10.1051/bioconf/20225200034.

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