Оценка токсичности 7,8-дигидрокси-4-метилкумарина и ванилиновой кислоты

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.

1. Рязанов 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. Головкин Б. Биологически активные вещества растительного происхождения / Б. Головкин, Р. Руденская, И. Трофимова, А. Шретер // Российская Академия наук. –М.: Наука, 2001. – С. 337.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. ГОСТ 31674-2012. Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения общей токсичности / Стандартинформ, 2014.

21. 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.

22. 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.

23. 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.

24. 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.

25. 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.

26. 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.