Projekti / Programi
Preučevanje mehanizma vpliva rastlinskih izvlečkov na rast in metabolizem mikroorganizmov iz prebavnega trakta
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.02.00 |
Biotehnika |
Živalska produkcija in predelava |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B400 |
Biomedicinske vede |
Zootehnika, živinoreja, vzreja |
rastlinski izvlečki, prebavni trakt, mikroorganizmi, prehranski in krmni dodatki, antibiotiki
Raziskovalci (15)
Organizacije (1)
Povzetek
Nekatere rastlinske izvlečke v živinorejsko razvitem delu Evrope že uporabljajo kot dodatke živalski krmi in z njimi pospešujejo rast in povečujejo prirejo. S prepovedjo uporabe nekaterih učinkovitih rastnih pospeševalcev, predvsem krmnih antibiotikov v EU, se tržišče za uporabo naravnih fitoaktivnih snovi, kot rastlinske izvlečke tudi opredeljujejo, hitro povečuje. Mehanizmi delovanja teh snovi pa v večini primerov ostajajo nepojasnjeni, prav tako možni nezaželeni učinki in pojav odpornosti na te učinkovine. V predlaganem projektu nameravamo preučiti način delovanja nekaterih rastlinskih izvlečkov na metabolizem in rast tistih mikroorganizmov iz prebavnega trakta živali, ki po eni strani predstavljajo najpomembnejše mikrobne populacije v kompleksnih mikrobnih združbah prebavnega trakta živali in po drugi strani sodijo med tiste mikroorganizme, za katere se je v preliminarnih raziskavah izkazalo, da na njih rastlinski izvlečki učinkujejo. Zato bomo v predlaganem projektu pri vrsti izbranih bakterij iz prebavnega trakta živali opazovali hitrost in način rasti v prisotnosti preučevanih rastlinskih izvlečkov, ter v nadaljevanju preučevali njihov metabolizem preko opazovanja proteinske in genske ekspresije. Kombinacija mikrobioloških, biokemijskih in genetsko – molekularno bioloških pristopov nam bo predvidoma vsaj pri nekaterih modelnih primerih omogočila razumevanje načina delovanja konkretnih učinkovin.
Pomen za razvoj znanosti
Prežvekovalci imajo zaradi sposobnosti pretvorbe nizko kvalitetne krme v prehransko bogat proizvod za prehrano človeka velik pomen. To jim omogoča kompleksna mikrobna združba v vampu. Stopnja produktivnosti gostitelja je določena z učinkovitostjo mikrobnih fermentacij v vampu, zato v intenzivnih sistemih za optimizacijo živalske produkcije vampne fermentacije manipuliramo. Najučinkovitejša je direktna manipulacija združbe mikrobnih simbiontov s pomočjo vampnih modifikatorjev. Med prve uspešno uporabljene sodijo antibiotiki kot je monenzin, vendar je njihova uporaba zaradi možnosti akumulacije v mleku in mesu ter strahu pred selekcijo in prenosom antibiotične rezistence na patogene bakterijske vrste od 1. januarja 2006 v Evropski skupnosti prepovedana. Antibiotikom nadomestne krmne dodatke iščemo med rastlinskimi sekundarnimi metaboliti, ki se že stoletja uporabljajo v zdravilstvu ter predstavljajo veliko zalogo potencialno uporabnih bioaktivnih snovi. Za razliko od prežvekovalcev z večdelnim želodcem in predželodčno ali vampno fermentacijo, pri monogastričnih rastlinojedih kot so kunci večina mikrobne razgradnje poteka v slepem črevesu ali cekumu s poželodčno fermentacijo. Zaradi velikih stroškov, ki jih v proizvodnji kuncev predstavlja krma, je povprečni dnevni prirast teže glede na izbrano krmo najpomembnejši selekcijski faktor pri vzreji. Za pripravo krmne formule kuncev sta najpomembnejši vsebnost in prebavljivost krmnih proteinov, na kar pa lahko vplivamo z antinutritivnimi faktorji kot so tanini in nekateri drugi krmni dodatki.
Za pridobitev dovoljenja za komercialno uporabo izbranega rastlinskega izvlečka ali njegove bioaktivne komponente v prehrani živali je potrebno poznati občutljivost glavnih mikrobnih skupin v prebavilih na te učinkovine, minimalne inhibitorne koncentracije, razumevanje mehanizmov delovanja in še kaj. Najprimernejši pristop k ugotavljanju primernosti rastlinskih izvlečkov kot alternativnih krmnih dodatkov vključuje molekularno biološke tehnike ter kombinacijo teh s tradicionalnimi mikrobiološkimi in biokemijskimi metodami. Relativno majhen delež rastlinskih izvlečkov ali bioaktivnih komponent je bil doslej tudi biološko proučen. Zaradi pomembnosti problematike manipulacije fermentacij v prebavilih poli- in monogastričnih živali s pomočjo naravnih učinkovin, smo v okviru našega dela analizirali vpliv izvlečka česna in njegovih komponent ter cinamaldehida in evgenola iz cimeta, ki so že pokazale potencial kot alternativa krmnim antibiotikom, na izbrane bakterijske in arhejske vampne seve v čistih kulturah, na sestavo mikrobne združbe v reaktorskih ter in vivo vampnih kulturah prežvekovalcev, želeli pa smo analizirati tudi vpliv taninov in mikrobno združbo v vzorcih prebavil kuncev iz in vivo poskusa. V sklopu projekta smo ugotavljali način in obseg delovanja inhibitorjev na celičnem in populacijskem nivoju v smislu identifikacije tarčnih vrst in njihovih deležev znotraj proučevanih mikrobnih združb. Odkrili smo pomembne zakonitosti, ki predstavljajo novost ne le v Slovenskem temveč tudi v svetovnem smislu.
Pomen za razvoj Slovenije
Med pomembne cilje projektne skupine J4-9409 “Preučevanje mehanizma vpliva rastlinskih izvlečkov na rast in metabolizem mikroorganizmov iz prebavnega trakta” sodi podpora izobraževalnemu procesu na visokošolski stopnji, tako na do- kot na podiplomski stopnji, v skladu s poslanstvom ustanove, ki ji pripada. Tako so lahko študenti dodiplomskih programov Živilske tehnologije, Biotehnologije, Mikrobiologije in Zootehnike v neposrednem stiku z novimi dognanji, enako pa velja za podiplomske študente Interdisciplinarnih doktorskih študijskih programov Bioznanosti, Biomedicina in Varstvo okolja. Sočasno predlagani raziskovalni program zagotavlja pridobivanje novih znanj na enem najpomembnejših področij, t.j. proizvodnje in oskrbe z varno hrano, ki sodi v prvi prioritetni sklop agencije za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije: »Raziskovanje genomike in biotehnologije za zdravje, kakovosti in varnosti živil ter
trajnostnega razvoja«. Takšna proizvodnja naj bi temeljila na za zdravje varnih virih in naj bi bila izvajana v trajnostni proizvodni paradigmi. Obema se bo raziskovalna skupina posvečala v prvem sklopu predlaganega raziskovalnega programa. Rezultati raziskav bodo doprinesli k večjemu osveščanju, boljši prehrani in posledično zdravstvenemu stanju prebivalcev RS. Raziskave, ki smo jih opravili z rastlinskimi ekstrakti so zanimive tudi za slovenske proizvajalce rastlinskih ekstraktov, proizvajalcev krme in rejcev domačih živali, saj dajejo rezultati naših raziskav prve znanstvene ugotovitve, ki razlagajo delovanje naravnih rastlinskih ekstraktov na nivoju mikrobnih simbiontov iz prebavnega trakta živali. Kažejo tudi na njihov potencial v obliki krmnih dodatkov za izboljšanje kakovosti in stabilnosti živalskih proizvodov in odpirajo možnosti ustvarjanja oz. trženja tovrstnih funkcionalnih živil. Pomembni so tudi izsledki glede njihove rabe za zmanjšanje obremenjevanja okolja. Ponujajo tudi spoznanja, ki bodo morda v prihodnosti predstavljala dobre temelje za njihovo uporabo v prehrani ljudi.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2008,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2008,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
