Бета-глюкан как иммуностимулятор в морских аквариумах

Как владельцы рифов мы неизбежно делаем то, что вызывает стресс у наших рыб и беспозвоночных: привозим новых животных, перемещаем их из аквариума в аквариум, добавляем новых обитателей и т.п. Стресс – враг здоровых рыб, поскольку он снижает иммунную функцию, позволяя инфекциям и паразитам беспрепятственно распространяться. Одним из веществ, используемых в пищевом рыбоводстве для повышения иммунитета, является бета-глюкан – сложный углевод природного происхождения. Его давно рекламируют как иммуностимулятор для животных, от креветок до людей, и используют во всех областях – от лечения ран и рака до лечения диабета. Здесь мы разделим миф и науку и покажем, как бета-глюкан может помочь вам поддерживать здоровье рифового аквариума.

Что такое бета-глюкан?

Бета-глюкан – это углеводная молекула, состоящая из длинных цепочек молекул глюкозы, подобно целлюлозе. В то время как целлюлоза образует длинные неразветвленные линейные цепи, которые могут лежать упакованными вместе (что придает древесине прочность), кольца в бета-глюкане образуют “перегибы”, придающие молекуле цилиндрическую форму. Ни целлюлоза, ни бета-глюкан не перевариваются, поэтому они должны либо проникать через кожу или пищеварительную систему, чтобы быть использованными организмом, либо выводиться в виде отходов.

Целлюлоза, основной компонент древесного и растительного волокна, состоит из цепочек молекул глюкозы, соединяющих углерод №1 одной глюкозы с углеродом №4 следующей. В бета-глюкане используется та же связь, но иногда добавляются связи 1-3, что придает молекуле изюминку.

Бета-глюкан содержится во многих местах, прежде всего в отрубях таких трав, как ячмень, овес и рожь, а также в клеточных стенках грибов, водорослей и дрожжей. Особенно хорошим источником бета-глюкана являются обычные пекарские дрожжи, Saccharomyces cerevisiae, и именно они являются источником многих безрецептурных добавок с бета-глюканом, которые можно найти в витаминных магазинах.

Немного истории и пользы

В 1940-х годах было впервые показано, что сырой экстракт клеточных стенок дрожжей под названием Зимозан стимулирует иммунную систему человека для борьбы с бактериальными, грибковыми, вирусными и паразитарными инфекциями, а также помогает бороться с раком. Звучит как чудо-препарат, не так ли? К сожалению, зимозан также вызывал нежелательные побочные эффекты, и его применение сошло на нет. Двадцать лет спустя активная молекула зимозана была выделена и идентифицирована как бета-глюкан, и начались серьезные исследования и применение препарата, которые продолжаются и сегодня.

Польза бета-глюкана для здоровья человека широко известна и научно признана, однако бета-глюкан все еще находится на границе между общепринятым медицинским лечением и “нутрицевтикой”. Доказана его эффективность в снижении уровня холестерина: чтобы на коробке с утренними хлопьями появилась надпись “Здоровое сердце”, они должны содержать не менее 750 миллиграммов бета-глюкана на порцию. Он используется у больных диабетом для регулирования уровня глюкозы в крови, у пациентов с ожогами для ускорения заживления ран и у больных раком для стимулирования иммунной системы к уничтожению раковых клеток. В рыболовстве и аквакультуре его давно используют в сочетании с вакцинами для повышения эффективности вакцины, а в декоративных аквариумах, особенно в аквариумах с морскими коньками, его используют уже много лет. Возможно, его наибольшая польза как для людей, так и для животных заключается в его действии в качестве неспецифического иммунного стимулятора. Чтобы понять, что именно это значит, давайте вкратце рассмотрим иммунную систему позвоночных.

Микрофотография макрофагов рыбы (которые очень похожи на макрофаги человека) (любезно предоставлено Б. Алламом)

Роль в иммунной системе

Удобный способ взглянуть на иммунную систему позвоночных – разделить ее на две части: врожденный иммунитет и приобретенный иммунитет. Врожденный иммунитет включает в себя все способы, которыми организм способен защитить себя с рождения: у нас есть кожа, чтобы предотвратить проникновение патогенов в организм, кислоты желудка, чтобы уничтожить бактерии и грибки, которые мы неизбежно проглатываем, и множество химических соединений, которые циркулируют в нашей крови и борются с захватчиками. Приобретенный иммунитет – это то, что организм вырабатывает в ответ на специфические раздражители из окружающей среды: антитела. Как же бета-глюкан вписывается в эту систему? Ни одно действие не объясняет все те вещи, о которых сообщается, но одно из них хорошо известно и охарактеризовано: активация макрофагов. Макрофаги (в переводе с греческого означает “большой едок”) – это клетки, которые живут в наших тканях и действуют как фагоциты, или “пожирающие клетки”. По сути, они функционируют как команда по очистке организма, поглощая чужеродный материал и старые мертвые клетки и либо переваривая их, либо отделяя от остального организма. Даже беспозвоночные хорошо оснащены макрофагоподобными клетками, которые неспецифически утилизируют все, что они распознают как несамостоятельное.

Макрофаги окружают мертвую и инфекционную ткань, образуя гранулему у рыбы с микобактериями. (любезно предоставлено М. Фастом)

Для того чтобы начать свою работу, макрофаг должен быть активирован. На его поверхности находятся рецепторные молекулы, которые служат в качестве стыковочных узлов для чужеродных материалов. Когда патоген, например, бактерия, сталкивается с макрофагом, она связывается со специфическим рецептором, приводя макрофаг в состояние боевой готовности. Затем макрофаг может поглотить бактерию, и, что важно, он выделяет соединения, которые предупреждают другие клетки иммунной системы о том, что на свободе находится незваный гость. Вскоре после этого многие части иммунной системы получают сигнал тревоги и готовы к борьбе.

Бета-глюкан способен так эффективно активировать макрофаги, потому что на макрофагах (и на фагоцитах беспозвоночных) есть рецептор, который подходит к бета-глюкану как замок и ключ. Как только макрофаг “видит” бета-глюкан (молекула бета-глюкана связывает рецептор на поверхности клетки), он действует так, как будто существует инфекция, и активирует себя и иммунный каскад. Почему на иммунной клетке есть рецептор для полипептида овса? Помните, что бета-глюкан содержится и во многих других местах, включая поверхности грибов, поэтому, когда макрофаг сталкивается с бета-глюканом, он действует так, как будто сталкивается с грибковым патогеном, и активизируется. Интересно, что бета-глюкан имитирует соединение, вырабатываемое Vibrio species, распространенной морской бактерией, так что это может объяснить, почему бета-глюкан полезен в борьбе с бактериальными инфекциями. Рецептор для бета-глюкана хорошо сохранился: он был обнаружен на фагоцитарных клетках креветок и креветок, крабов, рыб и млекопитающих.

Применение у морских животных

Однако еще до того, как был определен этот способ действия, рыболовы и аквакультуристы использовали бета-глюкан для стимуляции иммунной функции, а за последние три года было проведено множество исследований, доказывающих эффективность бета-глюкана для креветок, молоди и взрослых рыб. Чем больше денег можно заработать (и потерять), тем больше людей готовы инвестировать в исследования в области здоровья животных, поэтому пищевое рыболовство намного опережает декоративное в использовании бета-глюкана. Итак, как и, что более важно, когда следует использовать бета-глюкан в морских аквариумах? Как правило, его можно приобрести в магазинах витаминов и здорового питания в виде таблеток или порошка. Несколько слов предостережения: читайте этикетки! Пищевые добавки не очень хорошо регулируются, и часто продукт, заявляющий “500 г бета-глюкана!”, содержит немного 1,3 бета-глюкана, но основную массу составляют другие формы, которые могут обладать или не обладать той же активностью. Если вы покупаете таблетки, вы можете просто раздавить их, позаботившись о том, чтобы удалить с них оболочку (она, скорее всего, не повредит, но может повлиять на растворимость).

Рыба-ангел, зараженная лимфоцистисом. Было показано, что бета-глюкан повышает иммунитет рыб к лимфоцистису.

Бета-глюкан можно вводить в любое время, когда животное болеет, испытывает стресс или будет испытывать стресс в ближайшее время (например, в преддверии перемещения или пересадки в аквариум). В случае инфекции его можно добавить к схеме приема антибиотиков. Антибиотик уничтожит патоген, а бета-глюкан поможет активизировать макрофаги, чтобы они убирали мертвые клетки. Бета-глюкан можно вводить путем погружения, инъекции или кормления. Для погружения его можно добавить непосредственно в аквариум после смешивания с водой при концентрации 0,5 ppt (0,5 грамма на литр или примерно 1,9 грамма на галлон). Это можно сделать в демонстрационном или карантинном аквариуме. В большинстве успешных исследований соединение вводилось непосредственно в корм. Если вы сами готовите замороженный корм для рыб, вы можете добавить 0,1% бета-глюкана в смесь перед замораживанием, а затем кормить как обычно. Его можно добавлять и в замороженные упакованные корма, разморозив их, высыпав порошок в корм и кормя как обычно. В качестве альтернативы можно загружать в кишечник живых артемий (рассольных креветок): подмешайте бета-глюкан в культуру артемий за день до кормления ими рыб. Это особенно удобный способ введения бета-глюкана в недавно пойманных диких рыб: многие из них еще не принимают готовые или замороженные корма, поэтому, используя рассольных креветок для отучения их от замороженного или сухого корма, вы также можете помочь их иммунной системе.

Хотя передозировка бета-глюкана маловероятна, вы, безусловно, можете злоупотреблять им. У животного есть ограниченное количество энергии, которую оно может потратить на обмен веществ и другие функции в любой момент времени. Если его иммунная система будет работать в усиленном режиме, это будет происходить за счет роста или репродуктивной способности. Кроме того, пока неясно, становится ли организм “толерантным” к бета-глюкану; возможно, после длительного воздействия иммунная система реагирует не так сильно, как при первой встрече. Некоторые исследования, проведенные на моллюсках, показывают пагубное воздействие при постоянном употреблении. В других исследованиях используется график дозирования 6 недель, 2 недели перерыв, но эти исследования проводились на пищевых рыбных хозяйствах, где животные, вероятно, находятся в состоянии постоянного стресса. На данный момент эффект неизвестен, поэтому, чтобы быть осторожным, лучше всего давать бета-глюкан только тогда, когда он необходим: во время болезни или стресса, или перед стрессом. Я бы не советовал использовать корма для рыб с бета-глюканом в качестве обычного корма (опять же, читайте этикетки!). Оставьте их для карантинных или госпитализированных животных.

Использование бета-глюкана в морских аквариумах не ново, но, к сожалению, в основном считалось анекдотичным, недоказанным и с неизвестным механизмом действия. На самом деле, мы знаем, по крайней мере, один способ действия бета-глюкана в организме рыб и беспозвоночных, и он может иметь другие механизмы действия, как и в организме человека. Обратившись к нашим коллегам в области аквакультуры и пищевого рыболовства, мы можем найти множество хорошо зарекомендовавших себя, хорошо изученных способов улучшения здоровья наших животных, включая дальнейшие исследования по использованию бета-глюкана.

Source: reefs.com