Вплив наночастинок діоксиду церію на біохімічні показники  в організмі курчат-бройлерів

O. S. Tsekhmistrenko; V. S. Bityutskyy; S. I. Tsekhmistrenko; M. Y. Spivak

doi:10.31890/vttp.2020.06.20

O. S. Tsekhmistrenko Білоцерківський національний аграрний університет, Біла Церква, Україна https://orcid.org/0000-0003-0509-4627
V. S. Bityutskyy Білоцерківський національний аграрний університет, Біла Церква, Україна https://orcid.org/0000-0002-2699-3974
S. I. Tsekhmistrenko Білоцерківський національний аграрний університет, Біла Церква, Україна https://orcid.org/0000-0002-7813-6798
M. Y. Spivak Інститут мікробіології і вірусології ім. Д. К. Заболотного НАН України https://orcid.org/0000-0002-4394-7275

DOI: https://doi.org/10.31890/vttp.2020.06.20

Ключові слова: наночастинки, діоксид церію, біотрансформація, продуктивність, білки, ліпіди

Анотація

У теперішній час в усьому світі на провідні позиції в різних галузях промисловості, медицини, сільського господарства виходять нанотехнології. Наночастинкам притаманні принципово інші властивості, зокрема висока здатність до акумуляції в живих організмах завдяки подоланню біобар’єрів, підвищення біодоступності і зв'язування з основними компонентами клітин. У статті досліджено особливості впливу наночастинок діоксиду церію на окремі метаболічні шляхи в організмі курчат-бройлерів. Проаналізовано відомості щодо застосування наночастинок металів, зокрема матеріалів на основі церію, як альтернатива кормовим антибіотикам для підвищення продуктивності тваринництва і птахівництва.

Метою роботи було дослідити вплив наночастинок діоксиду церію на біохімічний профіль крові курей м'ясного напряму продуктивності.

Для досліджень, проведених у науково-дослідному інституті екології та біотехнології Білоцерківського НАУ, використовували новий багатофункціональний антиоксидант – нанодисперсний діоксид церію, розроблений Інститутом мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України. Для науково-господарського досліду було сформовано за принципом груп-аналогів 3 групи бройлерів кросу ROSS 308: контрольну і 2 дослідні по 100 голів у кожній. Впродовж 58 діб дослідним групам птиці з питною водою додавали нанодисперсний діоксид церію в дозі 8,6 мг/л протягом перших 14 діб, після 7-ми (1 група) і 14-ти добової (2 група) перерви курс повторювали.

У результаті проведених досліджень встановлено, що показники крові бройлерів, що характеризують основні види обміну, були в межах фізіологічної норми. Спостерігалася тенденція до активації ліпідного і білкового обмінів, що сприяло інтенсифікації росту молодняку.

Аргументовано використання нанодисперсного діоксиду церію як перспективного матеріалу для підвищення продуктивності птахівництва та як альтернатива кормовим антибіотикам. У подальших дослідженнях доцільно вивчати дію наночастинок діоксиду церію для вивчення всіх можливих механізмів його біологічної активності.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

Abbas, F., Jan, T., Iqbal, J., & Naqvi, M. S. H. (2015). Fe doping induced enhancement in room temperature ferromagnetism and selective cytotoxicity of CeO2 nanoparticles. Current Applied Physics, 15(11), 1428–1434. DOI: 10.1016/j.cap.2015.08.007.

Aneggi, E., de Leitenburg, C., Boaro, M., Fornasiero, P., & Trovarelli, A. (2020). Catalytic applications of cerium dioxide. In Cerium Oxide (CeO2): Synthesis, Properties and Applications (pp. 45–108). DOI: 10.1016/B978-0-12-815661-2.00003-7.

Bityutskyy, V. S., Tsekhmistrenko, О. S., Tsekhmistrenko, S. I., Spyvack, M. Y., & Shadura, U. M. (2017). Perspectives of cerium nanoparticles use in agriculture. The Animal Biology, 19 (3), 9–17. DOI: 10.15407/animbiol19.03.009.

Burello, E., & Worth, A. P. (2011). A theoretical framework for predicting the oxidative stress potential of oxide nanoparticles. Nanotoxicology, 5(2), 228–235. DOI: 10.3109/17435390.2010.502980.

Cassee, F. R., Van Balen, E. C., Singh, C., Green, D., Muijser, H., Weinstein, J., & Dreher, K. (2011). Exposure, health and ecological effects review of engineered nanoscale cerium and cerium oxide associated with its use as a fuel additive. Critical reviews in toxicology, 41(3), 213–229. DOI: 10.3109/10408444.2010.529105.

Damle, M. A., Jakhade, A. P., & Chikate, R. C. (2019). Modulating Pro-and Antioxidant Activities of Nanoengineered Cerium Dioxide Nanoparticles against Escherichia coli. ACS Omega, 4(2), 3761–3771. DOI: 10.1021/acsomega.8b03109.

Estevez, A. Y., Ganesana, M., Trentini, J. F., Olson, J. E., Li, G., Boateng, Y. O., Lipps, J. M., Yablonski, S. E. R., & Erlichman, J. S. (2019). Antioxidant Enzyme-Mimetic Activity and Neuroprotective Effects of Cerium Oxide Nanoparticles Stabilized with Various Ratios of Citric Acid and EDTA. Biomolecules, 9(10), 562. DOI: 10.3390/biom9100562.

Gunawan, C., Lord, M. S., Lovell, E., Wong, R. J., Jung, M. S., Mann, R., & Amal, R. (2019). Oxygen-vacancy engineering of cerium-oxide nanoparticles for antioxidant activity. ACS omega, 4(5), 9473–9479. DOI: 10.1021/acsomega.9b00521.

Javadi, F., Yazdi, M. E. T., Baghani, M., & Es-haghi, A. (2019). Biosynthesis, characterization of cerium oxide nanoparticles using Ceratonia siliqua and evaluation of antioxidant and cytotoxicity activities. Materials Research Express, 6(6), 065408. DOI: 10.1088/2053-1591/ab08ff.

Karakoti, A. S., Munusamy, P., Hostetler, K., Kodali, V., Kuchibhatla, S., Orr, G., Pounds, J. G., J. G. Teeguarden, J. G., Thrall, B. D., & Baer, D. R. (2012). Preparation and characterization challenges to understanding environmental and biological impacts of ceria nanoparticles. Surface and Interface Analysis, 44(8), 882–889. DOI: 10.1002/sia.5006.

Kobyliak, N., Virchenko, O., Falalyeyeva, T., Kondro, M., Beregova, T., Bodnar, P., Shcherbakov, R., Bubnov, M., Caprnda, D., & Sabo, J. (2017). Cerium dioxide nanoparticles possess anti-inflammatory properties in the conditions of the obesity-associated NAFLD in rats. Biomedicine & Pharmacotherapy, 90, 608–614. DOI:10.1016/j.biopha.2017.03.099.

Korsvik, C., Patil, S., Seal, S., & Self, W. T. (2007). Superoxide dismutase mimetic properties exhibited by vacancy engineered ceria nanoparticles. Chemical communications, (10), 1056–1058. DOI: 10.1039/B615134E.

Parra-Robert, M., Casals, E., Massana, N., Zeng, M., Perramón, M., Fernández-Varo, G., Morales-Ruiz, M., Puntes, V., & Casals, G. (2019). Beyond the Scavenging of Reactive Oxygen Species (ROS): Direct effect of cerium oxide nanoparticles in reducing fatty acids content in an In Vitro Model of Hepatocellular Steatosis. Biomolecules, 9(9), 425. DOI:10.3390/biom9090425.

Roudbaneh, S. Z. K., Kahbasi, S., Sohrabi, M. J., Hasan, A., Salihi, A., Mirzaie, A., Niyazmand, A., & Vaghar-Lahijani, G. (2019). Albumin binding, antioxidant and antibacterial effects of cerium oxide nanoparticles. Journal of Molecular Liquids, 296, 111839. DOI: 10.1016/j.molliq.2019.111839.

Santos, C. A., Ingle, A. P., & Rai, M. (2020). The emerging role of metallic nanoparticles in food. Applied Microbiology and Biotechnology, 104(6), 2373–2383. DOI:10.1007/s00253-020-10372-x.

Sarnatskaya, V., Shlapa, Y., Yushko, L., Shton, I., Solopan, S., Ostrovska, G., Kalachniuk, L., & Khudenko, N. (2020). Biological activity of cerium dioxide nanoparticles. Journal of Biomedical Materials Research Part A, 108(8), 1703–1712. DOI: 10.1002/jbm.a.36936.

Shcherbakov, A. B., Zholobak, N. M., & Ivanov, V. K. (2020). Biological, biomedical and pharmaceutical applications of cerium oxide. In Cerium Oxide (CeO2): Synthesis, Properties and Applications, 279–358. DOI: 10.1016/B978-0-12-815661-2.00008-6.

Tsekhmistrenko, O. S., Tsekhmistrenko, S. I., Bityutskyy, V. S. Melnichenko, O. M., & Oleshko, O. A. (2018). Biomimetic and antioxidant activity of nanocrystalline cerium dioxide. World of Medicine and Biology, 14(63), 196–201. DOI:10.267254/2079-8334-2018-1-63-196-201.

Tsekhmistrenko, O., Bityutskyy, V., Tsekhmistrenko, S., Melnichenko, O., Tymoshok, N., & Spivak, M. (2019). Use of nanoparticles of metals and non-metals in poultry farming. Animal Husbandry Products Production and Processing, 2, 113–130. DOI:10.33245/2310-9289-2019-150-2-113-130.

Tsekhmistrenko, S. I., Bityutskyy, V. S., Tsekhmistrenko, O. S., Polishchuk, V. M., Polishchuk, S. A., Ponomarenko, N. V., Melnychenko, Y.O., & Spivak, M. Y. (2018). Enzyme-like activity of nanomaterials. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 9 (3), 469–476. DOI: 10.15421/021870.

Tyrpekl, V., Markova, P., Dopita, M., & Vacca, M. A. (2019). Cerium Oxalate Morphotypes: Synthesis and Conversion into Nanocrystalline Oxide. Inorganic chemistry, 58(15), 10111–10118. DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b01250.