научная статья по теме КУРКУМИН УГНЕТАЕТ ТОКСИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ АФЛАТОКСИНА В1 НА ЭКСПРЕССИЮ НЕКОТОРЫХ ГЕНОВ В ПЕЧЕНИ КОСТИСТОЙ РЫБЫ OREOCHROMIS NILOTICUS Биология

Текст научной статьи на тему «КУРКУМИН УГНЕТАЕТ ТОКСИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ АФЛАТОКСИНА В1 НА ЭКСПРЕССИЮ НЕКОТОРЫХ ГЕНОВ В ПЕЧЕНИ КОСТИСТОЙ РЫБЫ OREOCHROMIS NILOTICUS»

МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ, 2015, том 49, № 2, с. 313-324

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ^^^^^^^^^^^^ БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ

УДК 577.21

КУРКУМИН УГНЕТАЕТ ТОКСИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ АФЛАТОКСИНА В1 НА ЭКСПРЕССИЮ НЕКОТОРЫХ ГЕНОВ В ПЕЧЕНИ КОСТИСТОЙ РЫБЫ Oreochromis niloticus#

© 2015 г. M. E. Mahfouz*

Zoology Department, Faculty of Science, Kafrelsheikh University, Kafrelsheikh, 33516Egypt

Поступила в редакцию 06.04.2014 г. Принята к печати 19.06.2014 г.

В работе поставлена цель оценить воздействие куркумина на экспрессию генов в печени нильской тиля-пии, Oreochromis niloticus, при кормлении пищей, зараженной афлатоксином. Рыбам в течение 16 недель давали корм, содержащий афлатоксин B1 (AFB1, 200 мкг/кг), с добавлением куркумина (5 мг/кг) или без него (отрицательный контроль). Кроме того, две экспериментальные группы, перенесших заражение афлатоксином, получали корм с добавлением куркумина или без него, но были исследованы на две недели позже других групп. Оценивали относительные уровни экспрессии генов, белки которых задействованы в антиоксидантных реакциях (супероксид-дисмутаза — SOD), биотрансформации (цитохром P4501 — CYP1A) и в иммунном ответе (интерлейкин-1-ß — IL-1ß; трансформирующий фактор роста ß, TGF-ß) при помощи ОТ-ПЦР. Регистрировали также изменения в весе и степень выживаемости рыб в течение эксперимента. Показано, что при добавлении AFB1 значительно уменьшается выживаемость рыб и нарастание их веса, в то время как при включении в рацион куркумина эти показатели, напротив, улучшаются. У рыб, получающих корм с AFB1, уровень синтеза СУР1А повышается, а SOD, IL-1ß и TGFß понижается. Сходную тенденцию наблюдали и в группе рыб, зараженных AFB1, в отсутствие куркумина, но она выражена менее отчетливо. При добавлении в рацион куркумина уровень экспрессии исследуемых генов возвращается до уровней, близких к контрольным. Таким образом, куркумин оказывает защитный эффект на AFB1-опосредованный токсикоз печени путем регуляции некоторых факторов, участвующих в механизмах окислительного стресса, биотрансформации, иммунного ответа и соответственно роста организма.

Keywords: афлатоксин B1, куркумин, экспрессия генов, тиляпия.

AMELIORATIVE EFFECT OF CURCUMIN ON AFLATOXIN B1-INDUCED CHANGES IN LIVER GENE EXPRESSION OF Oreochromis niloticus#, by M. E. Mahfouz* (Zoology Department, Faculty of Science, Kafrelsheikh University, Kafrelsheikh, 33516 Egypt; *E-mail: mmahfouz4@yahoo.co.uk). To evaluate the ameliorative effect of curcumin on dietary aflatoxin-induced changes in the expression of genes in Nile ti-lapia Oreochromis niloticus liver, the fish were fed with a diet contaminated by 200 ppb of aflatoxin B1 (AFB1) with and without curcumin (5 mg/kg diet) for 16 weeks in addition to a negative and positive controls fed with the basal diet and basal diet supplemented with curcumin, respectively. Further, two recovery groups with and without curcumin were tested after 2 more weeks. Relative mRNA expression of genes involved in antioxidant function (superoxide dismutase, SOD), biotransformation (cytochrome P4501A, CYP1A) and immune response (interleukin-1p, IL-10 and transforming growth factor p, TGF-fi) were assessed using RT-PCR. Also, fish weight gain and survival rate were determined. Results revealed that AFB1 significantly reduced the survivability and weight gain, while curcumin inclusion improved them. Fish fed with AFB1-contaminated diet showed the up-regulation of CYP1A and down-regulation of SOD, IL-10 and TGF-p. This expression pattern was still evident in the recovery group without curcumin, but to a lesser extent. Supplementation of curcumin ameliorated the overall gene expression close to the control levels. It appears that curcumin exhibited protective effects on AFB1-induced liver toxicity in O. niloticus by moderating oxidative stress, toxin biotransformation, immune response, and hence growth performance.

Keywords: aflatoxin B1, curcumin, gene expression, tilapia. DOI: 10.7868/S0026898415020093

# Статья представлена авторами на английском языке.

* Эл. почта: mmahfouz4@yahoo.co.uk

Аквакультура — наиболее быстро растущая отрасль производства пищевых продуктов животного происхождения. Около 40% рыбной продукции в мире обеспечивается этой отраслью [1], и этот показатель ежегодно возрастает на один процент в течение последних трех десятилетий [2]. Без сомнений, аквакультура вскоре станет главным источником морской и пресноводной пищи [3]. Выбор корма и схем кормления — это основная проблема для развития аквакультур. Ухудшение качества рыбы, возникающее при использовании зараженного токсинами корма, здесь недопустима. Тиляпия (Oreochro-mis sp.), одна из наиболее важных культивируемых пресноводных рыб, выращивается по всему миру, поскольку быстро растет в теплой воде, резистентна к стрессовым факторам среды, относительно недорога по цене культивирования, высококачественна по вкусу, содержанию белка в мясе и привлекательна внешне. В Египте выращивается нильская тиляпия (O. niloticus) [1], которая используется и для биологических исследований [4].

Известно, что около двадцати пяти процентов хозяйственных культур в мире поражены микоток-синами. Из них афлатоксины — ядовитые вещества, представляющие собой полициклические ароматические углеводороды, синтезируются, в основном, как вторичные метаболиты в некоторых штаммах грибов рода Aspergillus при температурах 24—35°С и влажности более 7% (более 10% при проветривании помещения). Именно такие условия среды используются при ведении аквакульту-ры в тропическом и субтропическом климате. По некоторым данным эти токсины ответственны за высокую смертность хозяйственных животных и за гибель, в некоторых случаях, людей [5]. FDA (США) рассматривает афлатоксины как неизбежный пищевой заражающий агент. Эти токсины выделены впервые 50 лет назад после вспышек болезни и повышенной смертности индюшек [6], а также после случаев развития рака у радужной форели [7] при кормлении их арахисом и семенами хлопчатника. Грибы, вызывающие токсикоз, могут поражать множество пищевых продуктов, таких как зерновые (маис, сорго, африканское просо, рис, пшеница, кукуруза) и масличные растения (арахис, соя, подсолнечник, лен масличный), приправы (перец чили, черный перец, гвоздика, турмерик, имбирь), древесные орехи (миндаль, фисташки, грецкие орехи, кокос) [8, 9]. Обычно распространение грибов и заражение ими начинается в поле, до сбора урожая, и может усугубляться как условиями произрастания растений и их сбора, так и неправильным хранением корма на ферме [10]. Афлатоксины нельзя полностью удалить из животных кормов или пищевых продуктов, что представляет серьезный риск для здоровья людей [11].

Хотя Aspergillus flavus синтезирует четыре вида афлатоксинов (AFB1, AFB2, AFG1 и AFG2), наи-

более токсичным считается AFB1, который вызывает как самое резкое и внезапное, так и хроническое заражение и представляет собой наиболее опасный пищевой гепатотоксин для человека, животных и водных организмов [12, 13]. Например, AFB1 выступает как действующий агент при внезапных всплесках смертности пресноводных рыб. Более того, потребление зараженной токсином рыбы представляет риск и для людей, если учитывать канцерогенный, тератогенный, имму-носупрессивный и другие злокачественные эффекты [5, 14—16]. Афлатоксин в высокой концентрации (более 1000 мкг/кг) находят в рыночных кормах, используемых при разведении рыб в Египте [17]. Так, при тестировании 500 образцов кормов животных и компонентов кормов на наличие грибкового заражения A. flavus и A. parasiticus показано, что соответственно в 36 и 13% образцов содержат следы этих грибов [18]. При тестировании этих же образцов на заражение AFB1 обнаружили, что 19.8% из них содержит токсин AFB1 в концентрации 125 мкг/кг, 9% — в концентрации 25-50 мкг/кг, 6.4% - 101-200 мкг/кг и 3.8% -201-2000 мкг/кг.

Разработка эффективной технологии очистки зараженных пищевых продуктов и кормов от афлатоксинов остается важной проблемой [10, 19]. Ранее предложены подходы для устранения грибных токсинов, такие как детоксификация и инактивация токсинов в пищевых продуктах при помощи гамма-излучения, термическая обработка, физическое удаления частиц или их разрушение с помощью микробов [20]. Уменьшение биодоступности продуцирующих токсины грибов при использовании абсорбентов и агентов, которые специфически связывают микотоксины в зараженных продуктах питания, нарушает усвоение питательных веществ и минералов [21, 22]. В других исследованиях, например, при использовании гидрированного натрий-кальций-алюмосиликата [23, 24] и этерифицированного глюкоманнана [25], достигнуты благоприятные результаты. Уменьшают вредоносное действие афлатоксинов такие пищевые добавки, как метионин (у цыплят [26]), селен (у крыс [27]), витамин Е (у мышей [28]), антиок-сидант бутилированного гидрокситолуина (у индюшек [29]), имбиря (у крыс [30] и у рыб (O. niloticus) [31]), растительного масла (у цыплят [32]), кальция (у цыплят [33, 34]). Канцерогенный и мутагенный эффекты афлатоксинов ингибируют некоторые растительные соединения [35]. Азиатское растение турмерик (Curcuma longa, сем. Zin-giberaceae) обладает антимикробными и антиок-сидантными свойствами. Турмерик используется также в лекарственных препаратах против рака, дерматита, СПИДа и повышенного уровня холестерина [36-38]. Биологически активным соединением в турмерике является куркумин. Недавно описаны антиафлатоксигенные свойства курку-

мина [39], а куркуминоиды, желтоватые пигментные частицы в порошке турмерика, обладают защитным эффектом против AFB1 [40].

Токсичность афлатоксинов может быть связана с образованием активных форм кислорода, таких как супероксид-анион, гидроксил-радикал, перекись водорода (H2O2) при метаболизме AFB1 с участием цитохрома P450 (CYP). Эта группа ферментов содержится в большом количестве в печени и связана с биоактивацией и метаболизмом различных видов ксенобиотиков и эндогенных соединений [41—43]. Ген CYP1A, белковый продукт которого является важным членом этой группы, клонировали и секвенировали у многих организмов [44—46]. Интенсивность окси

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком