Альтернатива антибиотиков – антимикробные пептиды черной львинки (Hermetia Illucens) (обзор)

В современном мире проблема лекарственной устойчивости к антибиотикам набирает обороты и представляет собой серьезную угрозу, как для растений, животных, так и для людей. Безосновательное применение антибиотиков привело к распространению и увеличению количества инфекционных заболеваний, с которыми уже имеющиеся антибиотики могут не справляться. В связи с этим, возникает потребность в создании новых классов антибиотиков, не вызывающих резистентности. Необходимо найти средства с новыми механизмами действия для разработки подобных антимикробных соединений. Прекрасными претендентами на эту роль являются антимикробные пептиды. Проникая сквозь мембраны, они воздействуют на белок-мишень без высокой специфичности, что в свою очередь сводит вероятность индуцированной резистентности на минимум. Ученые идентифицировали около 57 активных пептидов, которые принадлежат к различным группам антимикробных пептидов, включая дефензины, цекропины, аттацины и лизоцим. Самая большая группа антимикробных пептидов у насекомых является дефензин. Как правило, дефензин-подобный пептид содержит в себе от 34 до 43 аминокислот. Антимикробные пептиды, полученные из Hermetia illucens, могут стать хорошей альтернативой антибиотикам для профилактики и лечения инфекционных заболеваний, так как отличаются своими антимикробными свойствами и в меньшей степени склонны вызывать резистентность. Липидный состав, как и аминокислотный может быть изменен различными рационами личинок. Жир личинок содержит олеиновую, пальмитиновую, лауриновую, миристиновую, стеариновую и пальмитолевую кислоты, которые являются насыщенными и ненасыщенными жирными кислотами, и оказывают подавляющее воздействие против бактерий.

1. Артамонов А. Ю., Рыбакина Е. Г., Орлов Д. С., Корнева Е. А. Биологическая активность и молекулярно-клеточные механизмы действия антимикробных пептидов человека и животных. Вестник Санкт-Петербургского университета. 2014. № 1 (11). C. 6.

2. Баландин С. В., Овчинникова Т. В. Антимикробные пептиды беспозвоночных. Биологические функции и механизмы действия. Биоорганическая химия. 2016. № 4 (42). Ч. 2. С. 381.

3. Бачинская В. М., Дельцов А. А., Антипов А. А. Применение препарата Абиопептид в птицеводстве и влияние его на показатели качества мяса бройлеров кросса Кобб-500. Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П. А. Костычева. 2019. № 3 (43). С. 5-9.

4. Бутова С. Н., Сальникова В. А. Использование сапонинсодержащих растительных экстрактов в качестве альтернативы синтетическим консервантам в косметических эмульсиях. Аграрная Россия. 2017. № 9. С. 14-18.

5. Веселова А. Ю. Изучение влияния природных источников биологически активных веществ на свойства дрожжей, молочнокислых бактерий и болезни хлеба. Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П. А. Костычева. 2018. № 2 (38). С. 73-76.

6. Гусева Ю. А., Ермаков М. Д. Химический и аминокислотный состав личинок Zophobas morio. Актуальные проблемы ветеринарной медицины, зоотехнии, биотехнологии и экспертизы сырья и продуктов животного происхождения: сборник трудов научно-практической конференции. Москва: Сельскохозяйственные технологии, 2022. С. 446-447.

7. Зайцева В. В., Дремач Г. Э., Зайцева А. В. Эффективность применения Флоравит ВБФ в условиях производства. Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. 2011. № 3 (11). С. 27-31.

8. Кондакова И. А., Злобин П. А., Вологжанина Е. А., Льгова И. П. Изучение действия препарата прополиса на микробную обсеменённость воздуха. Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П. А. Костычева. 2013. № 2 (18). С. 24-26.

9. Киселева Е. В., Туников Г. М. Эффективность использования современных антимикробных препаратов для лечения мастита у коров. Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П. А. Костычева. 2017. № 4 (36). С. 40-44.

10. Крылова Л. С., Ларионова О. С., Древко Я. Б. Выделение антимикробных пептидов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии из личинок Galleria mellonella и изучение некоторых их свойств. Биотехнология: состояние и перспективы развития: материалы IX международ. конгресса. 2017. С. 478-480.

11. Крылова Л. С., Ремизов Е. К., Смирнова К. Ю., Ларионова О. С. Индикация пептидов из биомассы личинок насекомых и изучение их антимикробной активности. Актуальные вопросы ветеринарной биологии. 2019. № 4 (44). С. 3-6.

12. Леонова В. А. Потенциальные пробиотические свойства и профили органических кислот метаболитного комплекса L. helveticus. Пищевая промышленность. 2024. № 1. С. 78-82.

13. Мартинсон Е. А., Алалыкин А. А., Литвинец С. Г. Изучение биохимического состава личинок Hermetia illucens. Наука и общество в современном мире: сборник материалов I Всероссийской научно-практической конференции. Москва: Издательство "Знание-М", 2023. С. 443-445.

14. Мечтаева Е. В., Громоздова К., Дзюбенко В. В. и др. Культивирование личинок черной львинки в субстратах, содержащих антибиотики. Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2023. Т. 53. № 10. С. 76-84.

15. Мешев Э. М. Перспективы изыскания новых средств для антимикробной терапии при стрептококковых инфекциях животных. Аграрная Россия. 2009. № 6. С. 26-28.

16. Михайлова М. В., Золотарев К. В., Наход В. И., Михайлов А. Н. Питательная ценность личинок черной львинки (Hermetia illucens Linnaeus, 1758), выращенных с использованием отходов кисломолочного производства, в качестве компонента кормов для рыб. Рыбоводство и рыбное хозяйство. 2023. Т. 17. № 6(209). С. 402-411.

17. Муха черная львинка. https://krasivosti.pro/nasekomye/59012-muha-chernaja-lvinka.html

18. Некрасов Р. В., Чабаев М. Г., Зеленченкова А. А., Бастраков А. И., Ушакова Н. А. Питательные свойства личинок Hermetia Illucens L. – нового кормового продукта для молодняка свиней (Sus scrofa domesticus Erxleben). Сельскохозяйственная биология. 2019. № 2 (54). С. 316-323.

19. Дудников А. И., Михалишин В. В., Дудников С. А. и др. Новые средства и методы противоящурной защиты. Аграрная Россия. 2001. № 3. С. 24-29.

20. Прокудина О. В., Песцов Г. В., Третьякова А. В. и др. Использование липидов Hermetia illucens для получения косметических средств. Вестник Таджикского национального университета. Серия естественных наук.

21. Рубан А. А., Кулишова К. Е., Дзюбенко В. В. Разработка методики определения цефтриаксона в личинках мухи черной львинки (Hermetia illucens) методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с диодноматричным детектором. Международная научно-практическая конференция молодых учёных и специалистов отделения сельскохозяйственных наук Российской академии наук. 2022. № 1. С. 273-276.

22. Альтернативные источники белка для производства экокормов для рыб: № 2022623374: свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2022623652 РФ. Заявл. 01.12.2022: опубл. 23.12.2022 / Ю. А. Гусева, И. В. Поддубная, М. Д. Ермаков, Я. Е. Ярош; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии имени Н. И. Вавилова».

23. Смирнова К. Ю., Крылова Л. С., Ремизов Е. К., Горшунова С. В. Выделение антимикробных пептидов из личинок hermetia illucens и перспектива их использования. Международный вестник ветеринарии. 2020. № 2. С. 58-62.

24. Ткачев А. Д. Антимикробные пептиды насекомых, как перспективная альтернатива антибиотикам. Проблемы биологии, зоотехнии и биотехнологии: сборник трудов научно-практической конференции научного общества студентов и аспирантов биолого-технологического факультета. Новосибирск: Издательский центр Новосибирского государственного аграрного университета "Золотой колос", 2022. С. 227-230.

25. Туйчиев К. С., Гинатуллина Е. Н. Выращивание личинок Zophobas morio и Hermetia illucens в качестве источника кормового белка для животных. Технологии переработки отходов с получением новой продукции: материалы V Всероссийской научно-практической конференции. Киров: Вятский государственный университет, 2023. С. 100-103.

26. Ушакова Н. А., Свергузова С. В., Шайхиев И. Г. и др. Кутикула куколок черной львинки Hermetia illucens как биосорбент для пробиотиков. Известия Российской академии наук. Серия биологическая. 2023. № 3. С. 332-336.

27. Щукина С. Насекомые – нетрадиционный источник протеина. Животноводство России. 2018. № 6. С. 26.

28. Agnolucci M., Daghio M., Mannelli F., Secci G., Buccioni A. Use of chitosan and tannins as alternatives to antibiotics to controlmold growth on PDO Pecorino Toscano cheese rind. Food Microbiol. 2020. No 92. 103598.

29. Wang G., Mishra B., Lau K., Lushnikova T., Golla R., Wang X. Antimicrobial peptides in 2014. Pharmaceuticals. 2015. Vol. 8. Pp. 123-150.

30. Harlystiarini R. M., I Wayan Teguh Wibawan, Dewi Apri A. In Vitro Antibacterial Activity of Black Soldier Fly (Hermetia Illucens) Larva Extracts Against Gram-Negative Bacteria. Bulletin of Animal Science. 2019. No 43 (2). Pp. 125-129.

31. Heakal A. A. M. Study of the antimicrobial properties of dispersive systems based on the black soldier fly (hermetia illucens) larvae fat and the prospects of their use in medicine, veterinary and crop protection. Manuscript. 2022. Pp. 1-162.

32. Jing Xia, Chaorong Ge, Huaiying Y. Antimicrobial Peptides from Black Soldier Fly (Hermetia illucens) as Potential Antimicrobial Factors Representing an Alternative to Antibiotics in Livestock Farming. Animals. 2021. № 11 (7). Рp. 2-16.

33. Kim S. W., Less J. F., Wang L., Yan T., Kiron V., Kaushik S. J., Lei X. G. Meeting Global Feed Protein Demand: Challenge,Opportunity, and Strategy. Annu. Rev. Anim. Biosci. 2019. V. 7. Pp. 17.01-17.23.

34. Lee K.-S., Yun E.-Y., Goo T.-W. Antimicrobial Activity of an Extract of Hermetia illucens Larvae Immunized with Lactobacilluscasei against Salmonella Species. Insects. 2020. V. 11. 704 p.

35. Liland N. S., Biancarosa I., Araujo P., Biemans D., Bruckner C. G., Waagbø R., Torstensen B. E., Lock E. Modulation of nutrient composition of black soldier fly (Hermetia illucens) larvae by feeding seaweed-enriched media. PLoS One. 2017. № 12. Рp. 1–23.

36. Liu C., Wang, C., Yao H. Comprehensive Resource Utilization of Waste Using the Black Soldier Fly (Hermetia illucens (L.)) (Diptera: Stratiomyidae). Animals 2019. V. 9. 349 p.

37. Marusich E., Mohamed H., Afanasev Y., Leonov S. Fatty acids from Hermetia illucens larvae fat inhibit the proliferation and growth of actual phytopathogens. Microorganisms. 2020. № 8. Рp. 1–21.

38. Moretta A., Salvia R., Scieuzo C. A bioinformatic study of antimicrobial peptides identified in the Black Soldier Fly (BSF) Hermetia illucens (Diptera: Stratiomyidae). Scientific reports. 2020. Рp. 1-14.

39. Osama E., Dingzhong Z., Qi S., Aziz S. A., Minmin C., Longyu Z., Ziniu Y., Jibin Z., Humberto L. M. Screening, Expression,Purification and Functional Characterization of Novel Antimicrobial Peptide Genes from Hermetia illucens (L.). PLoS ONE. 2017. V. 12. e0169582.

40. Sarkinas A., Trakselė L., Zabulionė A., Tracevicius S., Salaseviciene A. Influence of fat additives of black soldier fly larvae (Hermetia illucens) larvae on the dynamics of microorganisms in model food systems. http://www.insectum.eu/wp-content/uploads/2022/09/Foodmicro-poster-A.-%C5%A0arkinas.pdf

41. Shirzadi H., Shariatmadari F., Torshizi M. A. K., Rahimi S., Masoudi A. A., Zaboli G., Hedayat-Evrigh N. Plant extractsupplementation as a strategy for substituting dietary antibiotics in broiler chickens exposed to low ambient temperature. Arch.Anim. Nutr. 2020. V. 74. Pp. 206–221.

42. Sogari G., Amato M., Biasato I., Chiesa S., Gasco L. The Potential Role of Insects as Feed: A MultiPerspective Review. Animals. 2019. No 9. P. 119.

43. Wimley W. C., Hristova K. Antimicrobial Peptides: Successes, Challenges and Unanswered Questions. The Journal of Membrane Biology. 2011. № 239 (1-2). Pp. 27-33.