сотрудник
Россия
сотрудник
Россия
ГРНТИ 68.01 Общие вопросы сельского хозяйства
Рассматривается обзор экспериментальных данных по универсальной функциональной роли антиоксидантов в клетках биосистем в стрессовых условиях существования, а также практическое применение синтетических и природных антиоксидантов в растениеводстве, животноводстве, перерабатывающей и пищевой промышленности, фармакологии и медицине и др. Особое внимание уделяется собственным исследованиям по скринингу и научному обоснованию применения соединений с антиоксидантным действием, в том числе их липосомальных форм, в растениеводстве, животноводстве и птицеводстве. Описывается разноплановое использование природного универсального антиоксиданта дигидрокверцетина в различных областях современной биоэкономики.
активные формы кислорода, оксидативный стресс, природные и синтетические антиоксиданты, защитное действие, биоэкономика.
Наличие значительной качественной аналогии в многообразии физиологических реакций биосистем на различные типы воздействий предполагает существование единого звена, общих принципов и механизмов в формировании стрессового ответа [1,2,3,4]. В качестве такого универсального компонента рассматривается окислительный (оксидативный) стресс, развитие которого к настоящему времени показано при действии на биосистемы самых разнообразных неблагоприятных факторов: засухи, засоления, гипо- и гипертермии, низкоинтенсивном ионизирующем излучении, действии гербицидов, патогенов и др. [5]. Увеличение продукции активных форм кислорода (АФК) при окислительном стрессе в неблагоприятных условиях приводит к активации окислительных процессов, в том числе перекисного окисления липидов (ПОЛ). Интенсификация ПОЛ способна привести к изменению свойств липидного матрикса мембран и модификации метаболизма всей клетки, однако его воздействие существенно ограничивается за счет работы антиоксидантной системы (АОС), включающей ферменты и низкомолекулярные соединения [6]. К низкомолекулярным антиоксидантам относятся аскорбиновая кислота, восстановленный глутатион, витамин Е (α-токоферол), каротиноиды, хлорофиллы, полигидроксинафтохиноны, флавоноиды, полиамины, алкалоиды, стероиды (витамин D3 ), моносахариды, олигосахариды, металлы переменной валентности и Ca2+. Антиоксидантными ферментами являются супероксиддисмутаза, каталаза, пероксидаза, глутатионтрансфераза, фосфолипидгидропероксидаза, селенсодержащая глутатионпероксидаза и др. [7].
Все вышесказанное обуславливает несомненную значимость исследований взаимосвязи изменений продукции АФК, ПОЛ, работы АОС при действии тех или иных стрессоров, а также поиска (скрининга) веществ, обладающих АО-действием.
Недостаток природных антиоксидантов приводит к интенсификации окислительных процессов в клетке и увеличению содержания в ней АФК. Антиокислительная активность клетки способствует мобилизации защитных систем и предопределяет интенсивность ответной реакции на патогенное воздействие. Важным свойством синтетических и природных антиоксидантов, введенных в клетку извне, является их способность восполнять недостаток эндогенных (собственных) антиоксидантов. На этом и основано их практическое применение с целью лечения животных и растений, повышения продуктивности в животноводстве и растениеводстве, сохранности сельскохозяйственной продукции [7].
Целью данной работы явилось обобщение известных экспериментальных исследований по практическому применению антиоксидантов в сельском хозяйстве и других областях биоэкономики.
Анализ и обсуждение результатов. Большую роль в создании научных основ использования антиоксидантов в сельском хозяйстве сыграли фундаментальные исследования Института химической физики АН СССР (ныне РАН), проводимые под руководством д.б.н. Е.Б. Бурлаковой [8].
Методы практического использования антиоксидантов для защиты сельскохозяйственных культур от ряда заболеваний, наносящих существенный экономический ущерб, разрабатываются уже более 40 лет.
Так, распространенным вредоносным заболеванием виноградной лозы, плодовых и ягодных культур является бактериальный рак. На основе антиоксидантов созданы препараты, подавляющие развитие рака в год обработки на 70-100 % и предотвращающие его развитие в последующие 2-3 года. Развитие опухолевых заболеваний растений эффективно тормозит в том числе антиоксидант дибунол.
Предпосылкой для широких испытаний антиоксидантов на бактериальном раке растений послужили исследования, в которых было установлено, что при развитии этого заболевания содержание свободных радикалов меняется. Показано, что в фазе быстрого роста опухолей в них резко возрастает концентрация свободных радикалов. Антиоксиданты уменьшают содержание свободных радикалов и тормозят рост опухолей. Подобные закономерности были обнаружены ранее при таких опухолевых заболеваниях растений, как рак картофеля, кила капусты.
Важно, что развитие опухолевых заболеваний человека и животных, с одной стороны, и растений – с другой, имеет много общих черт и ингибируется одними и теми же химическими препаратами. Высокую эффективность в ингибировании бактериального рака в полевых условиях проявляет антиоксидант фенозан, созданный в Институте химической физики [9] совместно со специалистами Московского перерабатывающего завода.
1. Пахомова В.М. Основы фитострессологии / В.М. Пахомова. - Казань: Изд-во КГСХА, 1999 а. - 102 с.
2. Пахомова В.М. Модели стрессовых воздействий и общебиологические закономерности. Неспецифические и специфические характеристики ответной редукции клеток растений / В.М. Пахомова. - Казань: изд-во КГСХА, 1999 б. - 150 с.
3. Пахомова В.М. Неспецифический адаптационный синдром биосистем и общие закономерности реактивности клеток / В.М. Пахомова. - Казань: КГУ, 2000. - 180 с.
4. Пахомова В.М. Биология экстремального состояния растительных клеток / В.М. Пахомова. - Казань: КГУ, 2001. - 108 с.
5. Балалаева И.В. Изменение прооксидантно - антиоксидантного статуса хлоропластов гороха при действии стрессирующих факторов среды / И.В. Балалаева // Автореф. дис….канд. биол. наук. - Н. - Новгород, 2004. - 24 с.
6. Брилкина А.А. Прооксидантно - антиоксидантное равновесие у растений при воздействии гипертермии и экзогенных фитогормонов / А.А. Брилкина // Автореф. дис. … канд. биол. наук. - Н.-Новгород, 2002. - 22 с.
7. Пахомова В.М. Устойчивость и защита растений при оптимизации минерального питания / В.М. Пахомова, И.А. Гайсин. - Казань: Издательский дом «Меддок», 2008. - 212 с.
8. Бурлакова Е.Б. Биоантиоксиданты в лучевом поражении и злокачественном росте / Е.Б. Бурлакова, А.В. Алесенко, Е.М. Молочкина и др. - М.: Наука, 1975. - 286 с.
9. Ершов Ю.А. Роль микроэлементов в жизни человека / Ю.А. Ершов, Е.М. Второва. - М.: Знание, 1981. - 64 с.
10. Эмануэль Н.М. Химия и пища / Н.М. Эмануэль, Г.Е. Заиков. - М.: Наука, 1986. - 173 с.
11. Гайсин И.А. Полифункциональные хелатные микроудобрения: практика применения и механизм действия / И.А. Гайсин, В.М. Пахомова. - Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2016. - 316 с. 2-ое издание.
12. Ильязов Р.Г. Применение бионанокапсульных форм антиоксидантов в птицеводстве / Р.Г. Ильязов, В.М. Пахомова // Материалы международного конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития». Том 2. - М.: «РЭД ГРУПП», 2017 а. - С. 104 - 105.
13. Ильязов Р.Г. Применение бионанокапсульных форм антиоксидантов в животноводстве / Р.Г. Ильязов, В.М. Пахомова // Материалы международного конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития». Том 2. - М.: «РЭД ГРУПП», 2017 б. - С. 202.
14. Покровский А.Л. Метаболические аспекты фармакологии и токсикологии пищи / А.Л. Покровский. - М.: Медицина, 1979. - 280 с.
15. Удалов С. Природные консерванты против химических / С. Удалов // Президент. - 2017. - № 1 (319). - С. 12.
