Морфологическая характеристика плавательного пузыря белого толстолобика и возможность его использования в медицине и ветеринарии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Морфологическая характеристика плавательного пузыря белого толстолобика и возможность его использования в медицине и ветеринарии

М.В. Гурин,

Аннотация

Полученные в результате переработки рыбы отходы могут служить сырьем для получения различных лечебно-профилактических добавок и медицинских изделий. лечебный добавка медицина пузырь

MORPHOLOGICAL CHARACTERISTICS OF THE SWIM BLADDER OF THE WHITE CARP AND THE POSSIBILITY OF ITS USE IN MEDICINE AND VETERINARY SCIENCE

Waste obtained as a result of fish processing can serve as a raw material for the production of various therapeutic and prophylactic supplements and medical products.

Collagen plates and matrices for tissue regeneration are currently in great demand in medicine, which can be obtained from the walls of the swim bladder of fish, which has a very high quality collagen composition. The most suitable in terms of overall, morphological, biological properties for the manufacture of implantable medical plates is the wall of the anterior chamber of the swim bladder of the silver carp, which is widespread and is an object of aquaculture in our country. In this work, for the first time, the size of the anterior chamber of the swim bladder was measured in silver carp of different weight categories; According to the results of the study, the dependence of the thickness and diameter of the surface of the anterior chamber of the swim bladder on the weight of the silver carp was established, which can be very useful in the selection of material according to the required criteria for the manufacture of implantable medical plates.

Keywords: white carp; air bubble; bubble wall; collagen plate; matrix; wall thickness; dimensions; bubble usage potential.

Введение

Толстолобик относится к наиболее популярному у населения рыбному сырью, обладающему повышенной пищевой и биологической ценностью. Эта крупная стайная пелагическая рыба из семейства карповых. Обитает толстолобик в пресных водах. Вид широко акклиматизирован в европейской части России, в Средней Азии и на Украине. Достигает длины около 1 м и массы 20-25 кг. По вкусовым качествам мясо толстолобиков жирное, нежное и вкусное, является ценным объектом диетического питания. Издавна ценится толстолобик как источник полноценного белка и витаминов в питании ребенка. Толстолобик - единственная пресноводная рыба, которая содержит такой же жир, как и у морских рыб, употребление которого способствует снижению холестерина в крови [1]. Белый толстолобик набирает популярность как один из самых распространенных объектов рыбоводства в России [2]. Это ценная растительноядная рыба, в Китае его разводят в прудах уже свыше двух тысяч лет. Питается он исключительно фитопланктоном, то есть является полностью растительноядной рыбой. В настоящее время разводится в южных районах нашей страны только искусственным путем. Выращиваемый в рыбоводных хозяйствах белый толстолобик является одомашненной формой дикого белого толстолобика, завезенного из Китая, и зарегистрирован в Государственном реестре селекционных достижений, допущенных к испытанию, под № 9357467 в 1993 году [3]. Тенденции современного активно развивающегося рынка косметических и фармацевтических средств и медицинских изделий направлены на постоянное совершенствование состава реализуемых препаратов за счет введения новых компонентов природного происхождения. В настоящее время наибольшую популярность на рынке в качестве такого компонента приобрёл коллаген [4]. Основным свойством коллагена, обуславливающим его применение в косметологии и медицине, является способность стимулировать выработку собственного коллагенового матрикса, благодаря чему происходит восстановление коллагенового каркаса кожи [5]. Существуют различные виды (типы) коллагена, получаемые из различного сырья, но не все они подходят для медицинских/косметологических нужд. Особый интерес представляет коллаген, выделяемый из вторичного коллагенсодержащего рыбного сырья. Многие исследователи уделяют ему особое внимание, потому что рыбий коллаген минимально отличается от человеческого и более приближен к нему по биохимическому составу, чем коллаген сельскохозяйственных животных [6].

В медицине рыбный коллаген и продукты его гидролиза широко применяют в виде различных пленок, губок, ниток, трубок, повязок, пластырей и других препаратов для лечения ран, ожогов, трофических язв, пульпитов, гипертонической болезни, остеоартрита [7]. Кроме того, коллагенсодержащие отходы от глубокой разделки рыб могут служить сырьем для получения различных лечебно-профилактических добавок и косметических средств, а также медицинских изделий. К таким отходам относят костную ткань, представленную хребтом рыб, плавники, головы [8]. Для выделения коллагена перспективны плавательные пузыри, кости и чешуя рыб. Известен способ получения коллагена из плавательного пузыря осетровых рыб [9]. Кроме этого, источником коллагенсодержащей ткани могут быть и прудовые виды рыб.

Плавательный пузырь - довольно крупное морфологическое образование. Стенки плавательного пузыря состоят из трех слоев: наружная оболочка из соединительной ткани, содержащая гладкие волокна, жировые клетки и кровеносные сосуды; серединный фибриллярный слой, состоящий из коллагеновых и эластиновых волокон; внутренний эпителий [10].

Согласно данным Д.А. Самойлова, М.Е. Цибизова, 8,0-8,1% от внутренних органов рыбного сырья прудовых рыб Волжско-Каспийского региона - белого амура, карпа, толстолобика - составляют плавательные пузыри, в них содержатся 28,2-28,3% белков [11].

Пузыри имеют огромный потенциал использования, поскольку представляют из себя прочные коллагеновые пленки, обладающие участками с равномерной толщиной, содержащие в своем составе помимо коллагенового каркаса еще и эластин, что делает материал достаточно эластичным, обладающим упругими свойствами.

Стенки плавательного пузыря преимущественно состоят из коллагена, получение желатина является одним из путей его рационального использования. Желатин рыбного происхождения может использоваться в различных отраслях промышленности взамен традиционного [12].

Возможно использование пленок из коллагена плавательных пузырей для сокращения площадей ран у человека и животных. Одной из наиболее перспективных разработок на сегодняшний день является пластина на основе коллагена животного происхождения, сырьем для изготовления которого является плавательный пузырь пресноводных рыб. Также имеются данные о произведенных исследованиях физико-механических свойств пузырей карповых рыб, которые показывают, что стенки пузырей обладают всеми необходимыми механическими свойствами для использования их в качестве имплантируемых изделий. Исследованы физико-механические свойства для оценки использования его для изготовления медицинских пластин. По полученным данным, передняя стенка плавательного пузыря с оптимальной толщиной 0,15-0,2 мм обладает вполне пригодными физико-механическими прочностными характеристиками [13]. Воздушные пузыри карповых являются двухкамерными. Анатомически представляют из себя переднюю головную и заднюю хвостовую камеру. Передняя имеет более крупный, округлый размер, а задняя более вытянутая [14]. Ряд передовых зарубежных исследований на данную тему показывает огромный потенциал в использовании стенки передней камеры воздушного пузыря в качестве каркасов для сосудистых трансплантатов и биологических створок для искусственного клапана сердца ИКС [15]. А наилучшие результаты по биосовместимости и физико-механическим свойствам показал децеллюлированный и стабилизированный глутаровым альдегидом материал из белого толстолобика [16].

Все это открывает широкие перспективы для раскрытия потенциала использования такого продукта рыбопереработки, как воздушный пузырь карповых рыб, а именно передней камеры пузыря белого толстолобика, в качестве материала для многих видов медицинских изделий.

Важным аспектом в использовании пузырей для изготовления таких медицинских изделий, как сосудистые каркасы, створки клапанов ИКС и другие имплантируемые изделия в форме пластин, является размер материала (чтобы можно было вырезать пластину из однородного участка одной камеры пузыря) и наличие однородного по толщине и структуре участка ткани.

Материалы и методы

Объектом исследования данной работы является белый толстолобик (Hypophthalmichthys molitrix).

Материалом исследования является плавательный пузырь, его передняя камера.

Пузыри извлекались из рыбы разной массы. Рыба условно была разделены по массе на 3 группы, массу рыб определяли взвешиванием с точностью до 0,1 г.

Полученное сырье очищали от посторонних примесей, далее передние камеры пузырей отделяли от верхней оболочки, тщательно промывали в дистиллированной воде. Затем их разрезали по окружности, таким образом, чтобы они были раскрыты. Вслед за этим, для удаления остатков крови на поверхности, передние камеры плавательных пузырей обрабатывали 7%- ным раствором NaCl в течение 48 часов, согласно методике, описанной в патенте [17], и результатам, полученным опытным путем.

После была проведена визуальная оценка камер, на основании которой было обнаружено, что они имели толстые и тонкие участки. Толстые участки имели неоднородную структуру и толщину и составляли 10-15% всей камеры. Тонкие участки имели однородную структуру и толщину и составляли 80-85%. Неоднородные толстые участки вырезались и отбраковывались таким образом, чтобы оставшиеся участки имели форму круга с максимальным сохранением полезной поверхности.

В дальнейшем были произведены замеры полученных участков, однородных по толщине и структуре.

Толщину стенки измеряли с помощью штангенциркуля IGAGINS. На каждой камере измеряли по пять точек. Диаметр вырезанных кругов измеряли стандартной линейкой длиной 20 см.

Результаты исследования

По результатам исследования была установлена зависимость толщины и диаметра поверхности стенки передней камеры плавательного пузыря от массы тела белого толстолобика (табл. 1).

Таблица 1 - Размеры передней камеры плавательного пузыря белого толстолобика

В данной работе впервые были изучены размеры передних камер плавательных пузырей белого толстолобика с целью возможности их применения для получения материалов медицинского и ветеринарного назначения.

Такие морфологические показатели, как толщина и диаметр поверхности стенки передней камеры белого толстолобика, зависят от его массы.

Наиболее перспективным по габаритным, морфологическим и биологическим свойствам для изготовления имплантируемых медицинских пластин является передняя камера плавательного пузыря белого толстолобика массой 2-3 кг с толщиной стенки 0,22 мм и диаметром полезной площади 80 мм.

Мелкие рыбы весом 0,8-1 кг дают пузыри с тонкой стенкой, что может сказаться на их прочностных характеристиках, кроме этого могут возникнуть проблемы с изготовлением изделий из-за недостаточной полезной площади поверхности.

Стенки передней камеры толстолобиков массой 5-7 кг, как более толстые и с большим диаметром поверхности, могут найти применение как источник рыбного коллагена, который по своему составу ближе всего к человеческому. Он легче и лучше воспринимается нашим организмом. Коллаген участвует в образовании сухожилий, связок, органов, тканей, кожи и костей и очень важен для регенерации тканей, заживления ран, эластичности кожи, а также предотвращает ткани от разрывов.

Библиография

1. Шебела К.Ю. Полезные свойства рыбы для питания // Молодой ученый. 2014. № 17 (76). С. 112-115.

2. Кудерский Л.А. Акклиматизация рыб в водоемах России: Состояние и пути развития // Вопросы рыболовства. 2001. Т. 2. № 1 (15). С. 6-85.

3. Срибный А.С., Пономарева М.Е., Скляров С.П., Покотило А.А. Создание интенсивной технологии продукции аквакультуры // Методические рекомендации. 2017 г. Ставрополь.

4. Югай А.В., Бойцова Т.М. К вопросу о многофункциональном использовании коллагена, получаемого из кожи рыб // Фундаментальные исследования. 2015. № 2 (часть 4). С. 704-707.

5. Трегубова Е.Д, Антипова Л.В., Хаустова Г.А., Данылив М.М. Применение коллагена рыб в современной косметологии // Успехи современного естествознания. 2011. № 7. С. 220-220.

6. Магданова Ю.Р., Самойлова Д.А., Цибизова М.Е. Получение гидролизатов коллагена из плавательных пузырей прудовых рыб // Материалы XIII международной научно-практической конференции "Пища. Экология. Качество". С. 226-231.

7. Иванова С.Ф., Петрова Н.Н. Исследование коллагена из плавательного пузыря осетровых (ACIPENSERIDAE) и сиговых (COROGENIDAE) пород рыб // ВЕСТНИК СВФУ. 2015. № 5 (49). С. 51-59.

8. Байдалинова Л.С., Ляпустина Е.Е. Выделение натуральных структурообразователей белковой природы из коллагенсодержащего вторичного рыбного сырья // Известия КГТУ. 2018. № 51. С. 45-60.

9. Способ получения аппликационного средства: пат. Рос. Федерации № 2179456. Заявка от 20.02.2002; опубликовано 04.03.2001.

10. До Ле Хыу Нам. Получение желатина из коллагенсодержащих продуктов разделки прудовых рыб с использованием ферментных препаратов: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.18.04 // Воронеж. 2012.

11. Самойлова Д.А., Цибизова М.Е. Вторичные ресурсы рыбной промышленности как источник пищевых и биологически активных добавок. // Вестник Астраханского государственного технического университета: Сер. Рыбное хозяйство. 2015. № 2. С. 129-136.

12. Као Т.Х., Разумовская Р.Г. Физико-химические свойства желатина из кожи рыб // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2011. № 2. С. 27-29.

13. Никишин Д.В., Калмин О.В., Баулин А.В и др. Оценка возможности применения плавательного пузыря пресноводных рыб в качестве биоимпланта // Крымский журнал экспериментальной и клинической медицины. 2016. Т. 6. № 3. С 90-95.

14. Farag F.M.M., Wally, Y.R., Daghash S.M., et al. Some gross morphological studies on the internal anatomy of the scaled common carp fish (Cyprinus carpio) in Egypt // Veterinary Anatjmy. 2014. V. 7. № 1. P. 15-29.

15. The application of tissue-engineered fish swim bladder vascular graft / Bai H et al // Communications Biology. 2021. № 4. P. 1153.

16. Comprehensive analyses and prioritization of various swim bladder-derived extracellular matrix in the application of heart valve prosthesis/ Le B et al // Smart Materials in Medicine. 2021. № 2. P. 209-218.

17. Педросо Д., Мишель Эли. Ксеногенные импланты мягких тканей и способы их использования// Патент RU 2665366. Заявка 2014150029 от 14.03.2013; опубликовано 29.08.2018. Бюл. №25.

18. References

19. Shebela K. Yu. Useful properties of fish for nutrition // Young scientist. 2014. No. 17 (76). pp. 112-115.

20. Kudersky L.A. Acclimatization of fish in water bodies of Russia: Status and ways of development // Problems of fishery. 2001. Vol. 2. No. 1 (15). pp. 6-85.

21. Sribny A.S., Ponomareva M.E., Sklyarov S.P., Pokotilo A.A. Creation of intensive technology for aquaculture production // Guidelines. 2017. Stavropol.

22. Yugay A.V., Boytsova T.M. On the issue of the multifunctional use of collagen obtained from the skin of fish // Fundamental research. 2015. No. 2 (part 4). C. 704-707.

23. Tregubova E.D., Antipova L.V., Khaustova G.A., Danyliv M.M. The use of fish collagen in modern cosmetology // Successes of modern natural science. 2011. No. 7. S. 220-220.

24. Magdanova Yu.R., Samoilova D.A., Tsibizova M.E. Obtaining collagen hydrolysates from swimming bladders of pond fish // Proceedings of the XIII International Scientific and Practical Conference "Food. Ecology. Quality". pp. 226-231.

25. Ivanova S.F., Petrova N.N. Investigation of collagen from the swim bladder of sturgeon (ACIPENSERIDAE) and whitefish (COROGENIDAE) fish species // NEFU BULLETIN.2015. No. 5 (49). pp. 51-59.

26. Baydalinova L.S., Lyapustina E.E. Isolation of natural structure formers of protein nature from collagen-containing secondary fish raw materials. Izvestiya KSTU. 2018. No. 51. P. 45-60.

27. Method for obtaining an application agent: US Pat. Ros. Federation No. 2179456. Application dated February 20, 2002; published 04.03.2001.

28. Do Le Huu Nam. Obtaining gelatin from collagen-containing products of cutting pond fish using enzyme preparations: Ph.D. dis. cand. tech. Sciences: 05.18.04 // Voronezh. 2012.

29. Samoilova D.A., Tsibizova M.E. Secondary resources of the fishing industry as a source of food and biologically active additives. // Bulletin of the Astrakhan State Technical University: Ser. Fish farm. 2015. № 2. pp. 129-136.

30. Kao T. Kh., Razumovskaya R.G. Physical and chemical properties of gelatin from the skin of fish // News of higher educational institutions. Food technology. 2011. No. 2. S. 27-29.

31. Nikishin D.V., Kalmin O.V., Baulin A.V. et al. Evaluation of the possibility of using the swim bladder of freshwater fish as a bioimplant // Crimean Journal of Experimental and Clinical Medicine. 2016. V. 6. No. 3. From 90-95.

32. Farag F.M.M., Wally, Y.R., Daghash S.M., et al. Some gross morphological studies on the internal anatomy of the scaled common carp fish (Cyprinus carpio) in Egypt // Veterinary Anatjmy. 2014. V. 7. No. 1. P. 15-29.

33. The application of tissue-engineered fish swim bladder vascular graft/ Bai H et al // Communications Biology. 2021. No. 4. P. 1153.

34. Comprehensive analyzes and prioritization of various swim bladder-derived extracellular matrix in the application of heart valve prosthesis / Le B et al // Smart Materials in Medicine. 2021. No. 2. P. 209-218.

35. Pedroso D., Michel Ely. Xenogenic soft tissue implants and methods for their use // Patent RU 2665366. Application 2014150029 dated 03/14/2013; published on 29.08.2018. Bull. No. 25.