Физиолого-биохимические аспекты применения Хитозана в ветеринарии

Хитозан обладает рядом характеристик, которые делают его актуальным для применения в ветеринарии. Он обладает антибактериальными и противогрибковыми свойствами, что делает его перспективным средством для терапии и профилактики инфекций у животных. Это особенно важно в условиях возрастающей резистентности бактерий к традиционным антибиотикам. Хитозан способствует ускорению процесса заживления ран за счет стимуляции пролиферации фибробластов и ангиогенеза. Это делает его ценным компонентом для ветеринарных перевязочных материалов и мазей. Привлекательным является тот факт, что хитозан может стимулировать иммунную систему животных, что ассоциировано с повышением сопротивляемости различным инфекционным заболеваниям. Данный полисахарид может использоваться в качестве добавки к кормам для животных, способствуя улучшению пищеварения и абсорбции питательных веществ, а также снижению уровня холестерина и триглицеридов. Согласно ряду исследований хитозан и гели на его основе не обладают токсичностью. Добавление 3 л 15% раствора комплексной синергетической пребиотической добавки на 1 т кисломолочной продукции за счет бактериостатических свойств хитозана позволяет в 2–2,5 раза увеличить сроки хранения, сохранив при этом живыми кисломолочные бактерии, сама же продукция при этом приобретает лечебно-профилактические свойства. Анализ с использованием баз данных РИНЦ, Scopus, Web of Science, Library Genesis, Google Scholar, Cyberleninka показал, что хитозан является перспективным для использования в животноводстве с целью улучшения молочной и мясной продуктивности. Несмотря на обширные данные о многочисленных преимуществах хитозана, недостаточно данных о вероятных побочных эффектах. Ограниченны так же данные о сочетанном применении хитозана с другими препаратами. Вышесказанное свидетельствует о необходимости проведения дальнейших исследований.

1. Thakur V.K., Thakur M.K. Recent advances in graft copolymerization and applications of chitosan: A review. ACS Sustain. Chem. Eng. 2014;2:2637–2652. doi: 10.1021/sc500634p

2. Abourehab, Mohammed A S et al. “Recent Advances of Chitosan Formulations in Biomedical Applications.” International journal of molecular sciences vol. 23,18 10975. 19 Sep. 2022, doi:10.3390/ijms231810975

3. Kaur S, Dhillon GS. The versatile biopolymer chitosan: potential sources, evaluation of extraction methods and applications. Crit Rev Microbiol. 2014;40(2):155-175. doi:10.3109/1040841X.2013.770385

4. Qi L, Xu Z, Jiang X, Hu C, Zou X. Preparation and antibacterial activity of chitosan nanoparticles. Carbohydr Res. 2004 Nov 15;339(16):2693-700. doi: 10.1016/j.carres.2004.09.007. PMID: 15519328.

5. Rafique A., Mahmood Zia K., Zuber M., Tabasum S., Rehman S. Chitosan functionalized poly(vinyl alcohol) for prospects biomedical and industrial applications: A review. Int. J. Biol. Macromol. 2016;87:141– 154. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2016.02.035.

6. Zhai, Xingchen et al. “The impact of chitooligosaccharides and their derivatives on the in vitro and in vivo antitumor activity: A comprehensive review.” Carbohydrate polymers vol. 266 (2021): 118132. doi:10.1016/j.carbpol.2021.118132

7. Carreño-Gómez B., Duncan R. Evaluation of the biological properties of soluble chitosan and chitosan microspheres. Int. J. Pharm. 1997;148:231–240. doi: 10.1016/S0378-5173(96)04847-8.

8. Ribeiro M.P., Espiga A., Silva D., Baptista P., Henriques J., Ferreira C., Silva J.C., Borges J.P., Pires E., Chaves P., et al. Development of a new chitosan hydrogel for wound dressing. Wound Repair Regen. 2009;17:817 –824. doi: 10.1111/j.1524-475X.2009.00538.x.

9. Pramanik S., Sali V. Connecting the dots in drug delivery: A tour d’horizon of chitosan-based nanocarriers system. Int. J. Biol. Macromol. 2021;169:103–121. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.12.083.

10. Комиссарова Е.С. Исследование возможности применения комплексной синергетической пребиотической пищевой добавки на основе хитозана «КСП – 1» в сыроделии: выпускная квалификационная работа: направление подготовки 19.03.01 Биотехнология; профиль подготовки Биотехнология пищевых продуктов и биологически активных веществ; очной формы обучения / Е.С. Комиссарова; науч. рук. Е. А. Абакумова. - Ставрополь, 2019. - 34 с.

11. Сулейманова Л. Р., Наставшева А. В., Махмудова А. Р., Габбасова И. И., Решетник О. А. ПРИМЕНЕНИЕ ХИТОЗАНА В ПИЩЕВОЙ И ДРУГИХ ПРОМЫШЛЕННОСТЯХ // Вестник науки. 2020. №1 (22). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-hitozana-v-pischevoy-i-drugihpromyshlennostyah (дата обращения: 08.02.2025).

12. Chudobova, Dagmar et al. “Complexes of silver(I) ions and silver phosphate nanoparticles with hyaluronic acid and/or chitosan as promising antimicrobial agents for vascular grafts.” International journal of molecular sciences vol. 14,7 13592-614. 28 Jun. 2013, doi:10.3390/ijms140713592

13. Friedman AJ, Phan J, Schairer DO, Champer J, Qin M, Pirouz A, Blecher-Paz K, Oren A, Liu PT, Modlin RL, Kim J. Antimicrobial and anti-inflammatory activity of chitosan-alginate nanoparticles: a targeted therapy for cutaneous pathogens. J Invest Dermatol. 2013 May;133(5):1231-9. doi: 10.1038/jid.2012.399. Epub 2012 Nov 29. PMID: 23190896; PMCID: PMC3631294.

14. Husain S., Al-Samadani K.H., Najeeb S., Zafar M.S., Khurshid Z., Zohaib S., Qasim S.B. Chitosan biomaterials for current and potential dental applications. Materials. 2017;10:602. doi: 10.3390/ma10060602.

15. Ikono, R., Vibriani, A., Wibowo, I. et al. Nanochitosan antimicrobial activity against Streptococcus mutans and Candida albicans dual-species biofilms. BMC Res Notes 12, 383 (2019). https://doi.org/10.1186/s13104- 019-4422-x

16. Moreira Mdel R, Pereda M, Marcovich NE, Roura SI. Antimicrobial effectiveness of bioactive packaging materials from edible chitosan and casein polymers: assessment on carrot, cheese, and salami. J Food Sci. 2011 Jan-Feb;76(1):M54-63. doi: 10.1111/j.1750-3841.2010.01910.x. Epub 2010 Nov 29. PMID: 21535694.

17. Paiva, P.G. & Jesus, Elmeson & Del Valle, Tiago & Almeida, Gustavo & Costa, Artur & Consentini, Carlos & Zanferari, Filipe & Takiya, Caio & Bueno, Ives & Rennó, Francisco. (2016). Effects of chitosan on ruminal fermentation, nutrient digestibility, and milk yield and composition of dairy cows. Animal Production Science. 57. 301- 307. 10.1071/AN15329.

18. Li, Tiyu & Na, R. & Yu, P. & Shi, Binlin & Yan, Sumei & Zhao, Y. & Xu, Yuanqing. (2015). Effects of dietary supplementation of chitosan on immune and antioxidative function in beef cattle. Czech Journal of Animal Science. 60. 38-44. 10.17221/7910-CJAS.

19. Попова К.А. Исследование возможности применения комплексной синергетической пребиотической пищевой добавки на основе хитозана «КСП – 1» в технологии кисломолочных напитков: выпускная квалификационная работа: направление подготовки 19.03.01 Биотехнология; профиль Биотехнология пищевых продуктов и биологически активных веществ; очной формы обучения / К.А. Попова; науч. рук. Е. А. Абакумова. – Ставрополь, 2019. - 44 с.

20. Zhang J, Liu J, Li L, Xia W. Dietary chitosan improves hypercholesterolemia in rats fed high-fat diets. Nutr Res. 2008 Jun;28 (6):383-90. doi: 10.1016/j.nutres.2007.12.013. PMID: 19083436.

21. Sugano M, Fujikawa T, Hiratsuji Y, Nakashima K, Fukuda N, Hasegawa Y. A novel use of chitosan as a hypocholesterolemic agent in rats. Am J Clin Nutr. 1980 Apr;33(4):787-93. doi: 10.1093/ajcn/33.4.787. PMID: 7361697.

22. Moraru C, Mincea MM, Frandes M, Timar B, Ostafe V. A Meta-Analysis on Randomised Controlled Clinical Trials Evaluating the Effect of the Dietary Supplement Chitosan on Weight Loss, Lipid Parameters and Blood Pressure. Medicina (Kaunas). 2018 Dec 12;54(6):109. doi: 10.3390/medicina54060109. PMID: 30545156; PMCID: PMC6306953.

23. Ing, Ling Yien et al. “Antifungal activity of chitosan nanoparticles and correlation with their physical properties.” International journal of biomaterials vol. 2012 (2012): 632698. doi:10.1155/2012/632698

24. Gooday G.W. Advances in Microbial Ecology. Springer; Berlin/Heidelberg, Germany: 1990.

25. Jiménez-Gómez CP, Cecilia JA. Chitosan: A Natural Biopolymer with a Wide and Varied Range of Applications. Molecules. 2020 Sep 1;25(17):3981. doi: 10.3390/molecules25173981. PMID: 32882899; PMCID: PMC7504732.

26. Schisler DA, Slininger PJ, Behle RW, Jackson MA. Formulation of Bacillus spp. for Biological Control of Plant Diseases. Phytopathology. 2004 Nov;94(11):1267-71. doi: 10.1094/PHYTO.2004.94.11.1267. PMID: 18944465.

27. Renu, Sankar and Gourapura J. Renukaradhya. “Chitosan Nanoparticle Based Mucosal Vaccines Delivered Against Infectious Diseases of Poultry and Pigs.” Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 8 (2020): n. pag.

28. Gorbach VI, Krasikova IN, Luk'yanov PA, Loenko YN, Solov'eva TF, Ovodov YS, Deev VV, Pimenov AA. New glycolipids (chitooligosaccharide derivatives) possessing immunostimulating and antitumor activities. Carbohydr Res. 1994 Jul 4;260(1):73-82. doi: 10.1016/0008-6215(94)80023-5. PMID: 8062291.

29. Jung SN, Kang SK, Yeo GH, Li HY, Jiang T, Nah JW, Bok JD, Cho CS, Choi YJ. Targeted delivery of vaccine to dendritic cells by chitosan nanoparticles conjugated with a targeting peptide ligand selected by phage display technique. Macromol Biosci. 2015 Mar;15(3):395-404. doi: 10.1002/mabi.201400352. Epub 2014 Nov 13. PMID: 25393207.

30. Камская, В. Е. Хитозан: структура, свойства и использование / В. Е. Камская // Научное обозрение. Биологические науки. – 2016. – № 6. – С. 36-42. – EDN YHFBMF.

31. Xu, Yuanqing & Shi, Binlin & Yan, Sumei & Li, Jiren & Li, Tianmu & Guo, Y. & Guo, X.. (2014). Effects of chitosan supplementation on the growth performance, nutrient digestibility, and digestive enzyme activity in weaned pigs. Czech Journal of Animal Science. 59. 156-163. 10.17221/7339-CJAS.

32. Lu, Xinxin & Chang, Xinyu & Zhang, Haijun & Wang, Jing & Qiu, Kai & Wu, Shugeng. (2023). Effects of Dietary Rare Earth Chitosan Chelate on Performance, Egg Quality, Immune and Antioxidant Capacity, and Intestinal Digestive Enzyme Activity of Laying Hens. Polymers. 15. 1600. 10.3390/polym15071600.

33. Gopalakannan, A. & Arul, Venkatesan. (2006). Immunomodulatory effects of dietary intake of chitin, chitosan and levamisole on the immune system of Cyprinus carpio and control of Aeromonas hydrophila infection in ponds. Aquaculture. 255. 179-187. 10.1016/j.aquaculture.2006.01.012.

34. Abdeltawab, Ashraf & Ammar, Ahmed & El-Hofy, Fatma & Mohamed, Samah & Mesalamy, Eman. (2016). Effect of chitosan supplementation on immune response in mice. benha veterinary medical journal. VOL. 32, NO. 2: 206- 214

35. Ghulam Mohyuddin, Sahar & Qamar, Aftab & Hu, Canying & Chen, Sheng-Wei & Wen, Jia-ying & Liu, Xiao-xi & Ma, Xingbin & Yu, Zhi-chao & Yong, Yan-hong & Wu, Lian-Yun & Bao, Ming-Long & ju, Xianghong. (2021). Effect of chitosan on blood profile, inflammatory cytokines by activating TLR4/NF-κB signaling pathway in intestine of heat stressed mice. Scientific Reports. 11. 10.1038/s41598-021-98931-8.