КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер 16-14-10001

НазваниеВыявление генетических и экологических факторов, определяющих содержание в промысловых рыбах полиненасыщенных жирных кислот – протекторов сердечно-сосудистых заболеваний

РуководительГладышев Михаил Иванович, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук", Красноярский край

Период выполнения при поддержке РНФ

2016 г. - 2018 г.

, продлен на 2019 - 2020. Карточка проекта продления (ссылка)

Конкурс№13 - Конкурс 2016 года на получение грантов по приоритетному направлению деятельности РНФ «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-103 - Гидробиология и ихтиология

Ключевые слованезаменимые полиненасыщенные жирные кислоты омега-3; эйкозапентаеновая кислота; докозагексаеновая кислота; отряд Лососеобразные; рыбы-бентофаги; рыбы-планктофаги; рыбы-ихтиофаги; трофические сети; нуклеотидные последовательности гена цитохрома b митохондриальной ДНК

Код ГРНТИ34.35.33

СтатусУспешно завершен

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Для предотвращения сердечно-сосудистых заболеваний, являющихся основной причиной смертности в России (55% всех смертей) и в других развитых странах, Всемирной Организацией Здравоохранения рекомендовано ежесуточное персональное потребление 0.5 – 1 г длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот омега-3 (ПНЖК), а именно эйкозапентаеновой (ЭПК) и докозагексаеновой (ДГК). Основным пищевым источником ЭПК и ДГК для человека является рыба. Однако, содержание ЭПК и ДГК в биомассе различных видов рыб отличается более чем в 100 раз. Причины таких различий не исследованы. Не выяснено, какие именно факторы – генетические (видовая и популяционная принадлежность) или экологические (конфигурация трофической цепи) оказывают основное влияние на содержание ПНЖК. Более того, для многих видов промысловых рыб содержание ЭПК и ДГК в их съедобной биомассе до сих пор неизвестно. Во многом это связано с методами анализа жирнокислотного состава рыб: в большинстве исследований определяется лишь относительное (процентное) содержание отдельных жирных кислот в их общей сумме, тогда как для измерения количественного содержания ПНЖК (мг на г съедобной биомассы) требуется применение при хроматографии внутреннего стандарта, что делается лишь в небольшом числе лабораторий. Отсутствие сведений о содержании ЭПК и ДГК в биомассе тех или иных видов рыб, а также незнание генетических и экологических механизмов, определяющих их содержание, лишает нас возможности давать научно обоснованные рекомендации населению по нормам потребления тех или иных рыбопродуктов с целью профилактики сердечно-сосудистых заболеваний, а также препятствует планированию уловов и аквакультуры не только по количеству, но и по биохимическому качеству вылавливаемой и производимой биомассы рыб. Для создания научных основ оптимизации питания населения России в отношении биохимического качества потребляемой рыбной продукции, а именно содержания ПНЖК, планируется провести широкомасштабный скрининг массовых видов промысловых рыб на основе молекулярно-генетических инструментов идентификации (анализ митохондриальной ДНК и ядерных генов) с параллельным количественным определением содержания ПНЖК в их биомассе с применением внутреннего стандарта при хроматографии. Параллельное молекулярно-генетическое и биохимическое исследование содержания ПНЖК в рыбах планируется впервые, и, по нашему убеждению, оно позволит существенно продвинуться в понимании генетических и экологических механизмов, определяющих питательную ценность рыб для человека. В качестве основного объекта исследования предлагается выбрать ценные промысловые пресноводные виды рыб отряда Лососеобразных, обитающих в России, в том числе – выращиваемых в аквакультуре. Выбор объектов основан на следующих предпосылках. 1) Для многих видов Лососеобразных, в первую очередь – сигов (р. Coregonus), содержание ПНЖК в биомассе неизвестно. 2) Изученные представители отр. Лососеобразных, в основном – анадромные виды тихоокеанских лососей рода Oncorhynchus, отличаются высоким содержанием ЭПК и ДГК, поэтому есть все основания полагать, что и неисследованные пресноводные виды этого отряда (сиговые, гольцы рода Salvelinus, таймень, ленок) будут иметь высокую питательную ценность для человека и могут быть рекомендованы к потреблению для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний. 3) Среди видов данного отряда имеются представители всех звеньев пищевой цепи: планктофаги (тугун, ряпушка, омуль, пелядь), бентофаги (сиг, чир, муксун) и ихтиофаги (нельма, таймень, атлантический лосось), что потенциально позволяет провести сравнительный анализ связи генетических (принадлежность к определенному виду) и экологических факторов с содержанием ПНЖК в биомассе рыб. 4) В регионах, где будут проводиться исследования (Красноярский край, Карельский берег Белого моря) практически отсутствует антропогенное загрязнение, которое на данном этапе может осложнить сравнение вклада генетических и трофических механизмов в содержание ПНЖК в биомассе, поскольку загрязнение, несомненно, является третьим фактором, влияющим на биохимическое качество рыбной продукции (однако его влияние требует отдельного изучения, которое станет возможным лишь после расшифровки указанных механизмов). 5) Многие виды Лососеобразных (сиги, атлантический лосось, арктический голец) образуют внутривидовые экологические формы, различающиеся по питанию и часто представляющие разные звенья пищевой цепи (планктофаги, бентофаги, ихтиофаги) что также позволяет установить связь генетических и экологических факторов с содержанием ПНЖК. 6) Исследование популяций обыкновенного сига (Coregonus lavaretus) из разных частей ареала и сравнение его с сибирскими видами сиговых, позволит, во-первых, оценить роль средовой и наследственной составляющих в жировом обмене, во-вторых, позволит определить влияние аквакультуры на биохимическое качество рыб (содержание ПНЖК) путём сравнения диких и искусственно выращиваемых сигов, и тем самым заложить научные основы для выбора перспективных с точки зрения биохимии видов сигов для искусственного разведения. 7) Изучение дикой и выращиваемой беломорской горбуши (включая искусственно полученную триплоидную) позволит ответить на четыре вопроса: а) изменилось содержание ПНЖК у интродуцированных в Белое море рыб по сравнению с исходными тихоокеанскими популяциями; б) есть ли отличия в ЖК-составе дикой и искусственно выращиваемой горбуши; в) можно ли по ЖК-маркерам отличить диких рыб от искусственно выращенных; г) влияют ли генетические особенности рыб на содержание ПНЖК? Кроме того, в условиях аквакультуры будет изучен перенос ПНЖК по трофической цепи «колюшка – горбуша». В целом решение поставленных задач позволит приблизиться к пониманию соотношения наследственной (принадлежность к определенному виду, породе) и экологической (питание определенными группами организмов, обитание в водоемах с разным термическим режимом) составляющих в формировании полезных для человека биохимических свойств рыб: содержания в их биомассе ЭПК и ДГК, и, тем самым, создаст основу для использования этих механизмов в аквакультуре. Кроме того, планируется провести молекулярно-генетический и биохимический скрининг готовой продукции – тех же видов сиговых рыб – на прилавках Красноярского края, чтобы убедиться, что 1) до потребителей доходят именно те виды, которые вылавливаются в крае и обозначены в торговых декларациях; 2) содержание ЭПК и ДГК в рыбопродуктах в условиях стандартного приготовления и хранения соответствует таковому в сырой рыбе. Исследование позволит дать научно обоснованные рекомендации населению по нормам потребления конкретных видов рыб и рыбопродуктов с целью профилактики сердечно-сосудистых заболеваний.

Ожидаемые результаты
Ожидается, что в ходе выполнения проекта будут получены следующие фундаментальные результаты. 1) Впервые в пределах одного отряда рыб (отр. Salmoniformes) и одного рода (р. Coregonus) будет определена зависимость количественного содержания (мг на грамм съедобной биомассы) ЭПК и ДГК в рыбах от их положения в трофической цепи (планктофаги, бентофаги, ихтиофаги). 2) Впервые будет измерено количественное содержание ЭПК и ДГК в биомассе сиговых Сибири (бассейн Карского моря) и проведено их сравнение с сиговыми Европейской части России (бассейн Белого моря) в сочетании с молекулярно-генетической идентификацией видовой и популяционной принадлежности исследуемых особей. 3) Впервые будет проведено сравнение диких и искусственно выращиваемых сигов по их биохимическому качеству: содержанию ПНЖК в биомассе. 4) Впервые будет определено влияние интродукции на содержание жирных кислот в биомассе рыб (на примере горбуши). 5) Впервые в условиях аквакультуры будет оценена эффективность переноса ПНЖК по трофической цепи от жертвы к хищнику (колюшка – горбуша). 6) Впервые будет оценено влияние условий выращивания в аквакультуре на количественное содержание ЭПК и ДГК в съедобной биомассе горбуши, включая сравнение диплоидных и триплоидных особей. Запланированные результаты соответствуют мировому уровню исследований и будут являться новыми для науки, а именно позволят продвинуться в понимании причин более чем 100-кратных различий в содержании ЭПК и ДГК в биомассе различных видов рыб. Соотношение экологических (включая положение в трофической цепи) и генетических механизмов в формировании полезных для человека биохимических свойств рыб - содержания в их биомассе ЭПК и ДГК, до сих пор не известно. Сравнительные исследования влияния положения рыб в трофической цепи на их ЖК-состав ранее выполнялись на видах, принадлежавших к различным отрядам, и без привлечения методов молекулярно-генетической идентификации (Ahlgren et al. 2009, Lipids in aquatic ecosystems. Springer, NewYork, pp. 147-178), что не позволяет вычленить влияние генетических и трофических факторов. Наряду с этим, планируемое нами сравнение содержания ПНЖК в дикой рыбе и в тех же видах, выращиваемых в аквакультуре – актуальная задача мировой науки, решение которой необходимо для целенаправленной коррекции условий промышленного культивирования рыб (Amira et al. 2010, Int. J Food Sci. Technol., V. 45, P. 113–123; Powell et al. 2010, N. Amer. J. Fish. Manag., V. 30, P. 530–537; Norambuena et al. 2012, Aquaculture, V. 356-357, P. 176–185; Hauville et al. 2015, Aquaculture, V. 446, P. 227–235). Кроме того, знание различий ЖК-состава дикой и искусственно выращиваемой рыбы необходимо для контроля и предотвращения фальсификации рыбопродуктов на прилавках, поскольку подмена более востребованной (дорогой) дикой рыбы на более дешёвую рыбу того же вида, выращенную в аквакультуре, в последние годы является мировой проблемой (Thomas et al. 2008, J. Agric. Food Chem., V. 56, P. 989–997; Fasolato et al. 2010, J. Agric. Food Chem., V.58, P. 10979–10988). Запланированное в проекте изучение содержания ПНЖК в ранее не исследованных в этом плане видов сиговых также соответствует актуальному тренду мировой науки, направленному на расширение базы данных о содержании ЭПК и ДГК в различных видах рыб из разных местообитаний с целью выработки диетических рекомендаций для населения (Harris et al. 2009, J. Nutr., V. 139, P. 804S-819S; Chuang et al. 2012, J. Food Sci., V. 77, P. C512–С518). Более того, в нашем проекте предусмотрено определение количественного содержания (мг на грамм съедобной биомассы) ЭПК и ДГК в рыбах, в отличие от широко распространённой практики измерения ЖК в процентах от их общей суммы, не дающей оснований для диетических рекомендаций (Gladyshev et al. 2007, Food Chem., V. 101, P. 1694–1700; Huynh, & Kitts 2009, Food Chem., V. 114, P. 912–918; Woods & Fearon, 2009, Livestock Sci., V. 126, P. 1–20; Gladyshev et al. 2012, Food Sci. V. 77, P. C1306-C1310). В результате выполнения проекта появится возможность предоставить населению научно обоснованную информацию по нормам персонального потребления (грамм в сутки на человека) продуктов, изготовленных из конкретных видов рыб, вылавливаемых или разводимых на территории России, с целью получения суточной дозы ЭПК+ДГК, рекомендованной Всемирной Организацией Здравоохранения для предотвращения сердечно-сосудистых заболеваний. Поскольку содержание ЭПК и ДГК в разных видах рыб может различаться в 100 раз, то люди должны быть проинформированы, что не все виды рыб одинаково полезны. Например, содержание ЭПК и ДГК в некоторых видах рыб из африканских озёр, включая заполонившую российские прилавки тиляпию, настолько мало, что эти рыбы не могут быть рекомендованы в качестве значимого источника ПНЖК для человека (Kwetegyeka et al. 2008, Lipids, V. 43, P. 1017–1029). Население должно иметь доступ к научным данным о питательной ценности отечественных рыбопродуктов, получение которых и составляет одну из практических задач нашего проекта. Наряду с этим, будут определены виды сиговых, наиболее перспективные для выращивания в аквакультуре с целью получения биохимически ценной продукции с максимальным содержанием протекторов сердечно-сосудистых заболеваний – ЭПК и ДГК. На примере ценных промысловых видов Лососеобразных будет установлено, как положение вида в трофической цепи влияет на их питательную ценность, а именно на содержание в их биомассе ЭПК и ДГК. Также будет исследована эффективность переноса ПНЖК по трофической цепи в аквакультуре. Будут выявлены жирнокислотные и молекулярно-генетические маркеры, позволяющие со 100%-ной вероятностью идентифицировать происхождение рыбной продукции на прилавках, а именно отличать диких горбуш и сигов от искусственно выращиваемых, а также позволяющие определять видовую принадлежность сиговых, выловленных в водоемах Сибири. Будут заложены основы для мобилизации новых генетических ресурсов – сибирских сигов, для использования в аквакультуре с целью получения биохимически ценной продукции.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---