Тарасова Е. Ю., Семенов Э. И., Матросова Л. Е., Канин М. И. Нанотрубки галлуазита – новое эффективное средство для борьбы с микотоксикозами // Научная жизнь. 2020. Т. 15. Вып. 4. С. 561–571. DOI: 10.35679/1991-9476-2020-15-4-561-571

Тарасова Евгения Юрьевна, канд. биол. наук, ст. науч. сотр. лаборатории микотоксинов, ФГБНУ «Федеральный центр токсикологической и радиационной безопасности»: Россия, 420075, Республика Татарстан, г. Казань, Научный городок, 2.

Семенов Эдуард Ильясович, канд. биол. наук, зав. отделением токсикологии, ФГБНУ «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности»: Россия, 420075, Республика Татарстан, г. Казань, Научный городок, 2.

Матросова Лилия Евгеньевна, д-р биол. наук, зав. лабораторией микотоксинов, ФГБНУ «Федеральный центр токсикологической и радиационной безопасности»: Россия, 420075, Республика Татарстан, г. Казань, Научный городок, 2.

Канин Михаил Иванович, директор, ООО «Галлуазит-Урал»: Россия, 454091, г. Челябинск, ул. Труда, 62, оф. 12.

Тел.: (843) 239-53-20

E-mail: Evgenechka1885@gmail.com

Микотоксины являются вторичными метаболитами, производимыми плесневыми грибами, в основном из родов Fusarium, Aspergillus, Penicillium. Они способны загрязнять пищу и оказывать вредное воздействие на здоровье человека. Большинство микотоксинов являются термостабильными, то есть могут сохраняться во время обработки и приготовления пищи. Наличие микотоксинов в пищевых продуктах может вызывать вредные последствия, начиная от острой интоксикации и заканчивая патологиями хронического воздействия (такими, как канцерогенное, мутагенное, тератогенное) у людей и животных. Т-2 токсин – сильнейший иммуносупрессор, что в свою очередь предрасполагает к развитию инфекционных заболеваний, приводит к снижению продуктивности, влекущей за собой значительные экономические потери. Международное агентство по исследованию рака классифицирует зеараленон как канцероген класса 2A. Поэтому включению связующих агентов, или энтеросорбентов, в рацион уделяется значительное внимание в качестве стратегии снижения биодоступности микотоксинов и воздействия загрязненных кормов и пищи. Изучение адсорбционной способности бентонитов Биклянского и Тарн-Варского месторождений, цеолита Майнского месторождения, нанотрубок галлуазита in vitro в отношении Т-2 токсина и зеараленона показало, что именно галлуазит обладает наилучшими показателями сорбции (85,8 и 86,0%) и в перспективе может быть использован для борьбы с микотоксикозами животных, птиц, а по пищевой цепочке – и человека. При повышении рН среды с 2 до 8 у всех изучаемых адсорбентов наблюдалась десорбция микотоксинов с наименьшими показателями у галлуазита на уровне 0,7 ± 0,04% в отношении зеараленона и 3,5 ± 0,1% в отношении Т-2 токсина. Полученные данные делают нанотрубки галлуазита очень интересными для дальнейших исследований других микотоксинов и их комбинаций, а также его всестороннего изучения в качестве средства, снижающего токсическую нагрузку на организм сельскохозяйственных животных и птицы.

Список литературы:

1. Агольцов В. А., Попова О. М., Калюжный И. И. Клинические и клинико-лабораторные изменения при ассоциированном микотоксикозе коров, вызванном Т-2 токсином Fusarium sporotrichioides и Aspergillus fumigatus и их коррекция // Аграрный научный журнал. – 2015. – № 10. – С. 3–5.

2. Мишина Н. Н., Семенов Э. И., Папуниди К. Х., Потехина Р. М., Танасева С. А., Ермолаева О. К., Сагдеева З. Х., Гатауллин Д. Х. Влияние комплекса цеолита и шунгита на резистентность и продуктивность цыплят-бройлеров при смешанном микотоксикозе // Ветеринарный врач. – 2018. – № 6. – С. 3–9.

3. Попова О. М., Салаутин В. В., Домницкий И. Ю., Агольцов В. А. Патоморфологические изменения при ассоциированном Т-2 и аспергиллотоксикозе крупного рогатого скота // Научная жизнь. – 2016. – № 2. – С. 168–177.

4. Потехина Р. М., Матросова Л. Е., Тарасова Е. Ю., Семенов Э. И. Случай микоза птиц, вызванный токсигенным изолятом Fusarium proliferatum // Вестник Марийского государственного университета. – 2019. – Т. 5, № 3. – С. 316–321.

5. Сапринская Н. В., Домницкий И. Ю., Агольцов В. А., Попова О. М. Клинические и патоморфологические изменения при спонтанном ассоциированном Т-2 и аспергиллотоксикозе кур // Научная жизнь. – 2016. – № 8. – С. 27–39.

6. Тарасова Е. Ю., Семенов Э. И., Валиев А. Р., Матросова Л. Е. Поиск эффективных адсорбентов Т-2 токсина // Вестник Марийского государственного университета. – 2019. – Т. 5, № 3. – С. 322–329.

7. Dal Pozzo M., Viegas J., Kozloski G. V., Stefanello C. M., Da Silveira A.M., Bayer C., Santurio J. M. The effect of mycotoxins adsorbents beta glucans or montmorillonite on bovine ruminal fermentationin vitro // Acta Sci. Vet. – 2016. – № 44. – Р. 6–8.

8. Do T. H., Tran S. C., Le C. D., Le T. D., Thai-Nguyen H. T. Dietary exposure and health risk characterization of aflatoxin B1, ochratoxinA, fumonisin B1, and zearalenone in food from different provinces in Northern Vietnam // Food Control. – 2020. – № 112. – Р. 107–108.

9. Freire L., Sant’Ana A. S. Modified mycotoxins: An updated review on their formation, detection, occurrence and toxic effects // Food Chem. Toxicol. – 2018. – № 111. – Р. 189–205.

10. Gao R., Meng Q. W., Li J. N., Zhang Y. Y., Bi C. P., Shan A. S. Modified halloysite nanotubes reduce the toxic effects of zearalenone in gestating sows on growth and muscle development of their offsprings // J. Anim. Sci. Biotechnol. – 2016. – № 7. – Р. 14–18.

11. Jia Z. Q., Yin S. T., Liu M., Zhang Y. Y., Gao R., Shi B. M., Shan A. S., Chen Z. H. Modified halloysite nanotubes and the alleviation of kidney damage induced by dietary zearalenone in swine // Food Addit. Contam. Part A Chem. Anal. Control Expo. Risk Assess. – 2015. – № 32. – Р. 1312–1321.

12. Jinhua W., Xiang Z., Bing Z. Rapid adsorption of Cr (VI) on modified halloysite nanotubes // Desalination. – 2010. – Vol. 259. – P. 22–28.

13. Khan I. M., Zhao S., Niazi S., Mohsin A., Shoaib M., Duan N., Wu S., Wang Z. Silver nanoclusters based FRET aptasensor for sensitive and selective fluorescent detection of T-2 toxin // Sens. Actuators B. – 2018. – № 277. – Р. 328–335.

14. Kuchenbuch H. S., Cramer B., Humpf H. U. Matrix binding of T-2 toxin: structure elucidation of reaction products and indications on the fate of a relevant food-borne toxin during heating // Mycotoxin Res. – 2019. – № 35. – Р. 261–270.

15. Lei R., Jiang N., Zhang Q., Hu S., Dennis B.S., He S., Guo X. Prevalence of selenium, T-2 toxin, and deoxynivalenol in kashin–beck disease areas in Qinghai Province, Northwest China // Biol. Trace Elem. Res. – 2015. – № 171. – Р. 34–40.

16. Lin R., Sun Y., Ye W., Zheng T., Wen J., Deng Y. T-2 toxin inhibits the production of mucin via activating the IRE1/XBP1 pathway // Toxicology. – 2019. – № 424. – Р. 152230.

17. Lvov Y., Wang W. C., Zhang L. Q., Fakhrullin R. Halloysite clay nanotubes for loading and sustained release of functional compounds // Adv. Mater. – 2016. – № 28. – Р. 1227–1250.

18. Minervini F., Dell'Aquila M. E. Zearalenone and reproductive function in farm animals // International Journal of Molecular Sciences. – 2008. – № 9(12). – Р. 2570–2584.

19. Semenov E. I., Tremasov M. Y., Matrosova L. E., Tarasova E. Y., Kryuchkova M. A., Smolentsev S. Y., Korosteleva V. P. Joint effect of the mycotoxins T-2 toxin, deoxynivalenol and zearalenone on the weaner pigs against a background of the infection load // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. – 2016. – Vol. 7. – P. 1860–1868.

20. Shi Y. F., Tian Z., Zhang Y. Functionalized halloysite nanotubebased carrier for intracellular delivery of antisense oligonucleotides // Nanoscale Res Lett. – 2011. – Vol. 6(1). – P. 1–7.

21. Sun Y., Li S., Chen R., Wu P. Ultrasensitive and rapid detection of T-2 toxin using a target-responsive DNA hydrogel // J. Sensors and Actuators, B: Chemical. – 2020. – № 311. – Р. 127912.

22. Yuan P., Tan D. Y., AnnabiBergaya F. Properties and applications of halloysite nanotubes: Recent research advances and future prospects // Appl. Clay Sci. – 2015. – № 112. – Р. 75–93.

23. Zhang Y. Y., Gao R., Liu M., Shi B. M., Shan A. S., Cheng B. J. Use of modified halloysite nanotubes in the feed reduces the toxic effects of zearalenone on sow reproduction and piglet development // Theriogenology. – 2015. – № 83. – Р. 932–941.

24. Zhang Y. Y., Gao R., Liu M., Yan C. J., Shan A. S. Adsorption of modified halloysite nanotubes in vitro and the protective effect in rats exposed to zearalenone // Arch. Anim. Nutr. – 2014. – № 68. – Р. 320–335.

25. Zhao Y., Abdullayev E., Vasiliev A. Halloysite nanotubule clay for efficient water purification // Journal of Colloid and Interface Science. – 2013. – Vol. 406. – P. 121–129.

HALLOYSITE NANOTUBES ARE A NEW EFFECTIVE TOOL TO COMBAT MYCOTOXICOSIS

Tarasova Evgeniya Yur'evna, Cand. of Biol. Sci., Senior Researcher, Mycotoxin Laboratory, Federal Center for Toxicological, Radiation and Biological Safety, Kazan, Russia.

Semenov Eduard Ilyasovich, Cand. of Biol. Sci., Head of Toxicology Depart., Federal Center for Toxicological, Radiation and Biological Safety, Kazan, Russia.

Matrosova Liliya Evgen'evna, Dr. of Biol. Sci., Head of Mycotoxin Laboratory, Federal Center for Toxicological, Radiation and Biological Safety, Kazan, Russia.

Kanin Mikhail Ivanovich, Director, «OOO Galluazit-Ural», Chelyabinsk, Russia.

Keywords: mycotoxicosis, T-2 toxin, zearalenone, adsorption, desorption, enterosorbent, bentonite, zeolite, halloysite, nanotubes

Abstract. Mycotoxins are secondary metabolites produced by molds, mainly from the genera Fusarium, Aspergillus, Penicillium. They can contaminate food and have a harmful effect on human health. Most mycotoxins are thermostable, that is, they can persist during processing and cooking. The presence of mycotoxins in food can cause harmful effects, ranging from acute intoxication and ending with pathologies of chronic exposure (such as carcinogenic, mutagenic, teratogenic) in humans and animals. T-2 toxin is the strongest immunosuppressant, which in turn predisposes to the development of infectious diseases and leads to a decrease in productivity, which entails significant economic losses. The International Agency for Research on Cancer classifies zearalenone as a class 2A carcinogen. Therefore, the inclusion of binding agents, or enterosorbents, in the diet is given considerable attention as a strategy to reduce the bioavailability of mycotoxins and the effects of contaminated feed and food. A study of the adsorption capacity of bentonites of the Biklyansk and Tarn-Var deposits, the zeolite of the Main deposit, and in vitro halloysite nanotubes with respect to T-2 toxin and zearalenone showed that it is halloysite that has the best sorption rates (85.8 and 86.0%) and, in the future, may be used to combat mycotoxicosis of animals, birds, and, in the food chain, humans. With an increase in the pH of the medium from 2 to 8, the desorption of mycotoxins with the lowest rates for halloysite at 0.7 ± 0.04% for zearalenone and 3.5 ± 0.1% for T-2 toxin was observed in all studied adsorbents. The data obtained make halloysite nanotubes very interesting for further studies of other mycotoxins and their combinations, as well as its comprehensive study as a means of reducing the toxic load on the body of farm animals and birds.