Фермент лизоцим: особенности, назначение, советы по применению в животноводстве

опубликовано: 18 . 12 . 2019

автор: Виталий Шибаршин

Из этой статьи вы узнаете:

• Что такое фермент лизоцим
• Как и кем был открыт фермент лизоцим
• Каков механизм действия фермента лизоцима
• В чем польза препаратов с ферментом лизоцимом для животных
• Как правильно применять фермент лизоцима для коров
• Каких рекомендаций по использованию препарата с лизоцимом придерживаться в животноводстве

Среди белковых катализаторов, которые играют важнейшую роль в формировании иммунитета, нужно выделить фермент лизоцим. В организме его можно обнаружить в слизистой оболочке полости рта, дыхательных путей, конъюнктиве глаз, то есть в тех органах и тканях, которые постоянно подвергаются воздействию микроорганизмов.

Содержится фермент лизоцим в слюне, а также в плевральной жидкости, соке двенадцатиперстной кишки и плазме крови. Препарат лизоцима был выделен в чистом виде из секрета околоушной слюнной железы, тогда же были изучены его свойства и состав. Подробнее о том, что такое фермент лизоцим и каковы способы его применения в животноводстве, мы расскажем в нашей статье.

Что такое фермент лизоцим

Лизоцимы – это белки с низкой молекулярной массой, широко распространенные в мире животных. Они принимают участие в формировании неспецифического иммунного ответа. Фермент лизоцим выполняет функции, которые различны у разных организмов. В любом случае он очень важен и незаменим.

Лизоцим выдерживает кипячение до трех минут, не переваривается трипсином, не боится кислой среды, но нестабилен в щелочной. Фермент активен в достаточном широком диапазоне pH, но вот под воздействием УФ-облучения быстро инактивируется.

Лизоцим – это фермент мукополисахаридазного действия. Его обнаруживают во многих тканях, органах и биологических жидкостях у представителей всех четырех царств живой природы, в том числе и у человека. Лизоцим – это фермент, расщепляющий р-1,4 связи между остатками N-ацетилмурамовой кислоты и 2-ацетамидо-2-дезокси-2-глюкозы в мукополисахаридах или мукопептидах. Он обладает трехмерной структурой, которую ученые смогли полностью расшифровать.

Также в молекуле лизоцима имеется активный центр. Природным субстратом этого фермента считаются клеточные оболочки бактерий. Самым чувствительным к нему является Micrococeus Iysodeikticus, используемый для определения степени активности фермента лизоцима.

Лучше всего удалось изучить лизоцим яичного белка. Его выделили в виде кристаллов и стали применять в качества лекарственного препарата. Молекулярная масса – 14 000, изоэлектрическая точка – 10,5–11,0. Фермент лизоцим не расщепляется трипсином, но переваривается пепсином. Наиболее активен он при pH 5–7, ионной силе – 0,1 и в кислой среде. Однако в щелочных условиях лизоцим быстро теряет свою активность. Оптимальная температура для работы фермента составляет +60 °С, выше этих значений он становится неактивным. В высушенном виде он выдерживает стерилизацию при +160 °С в течение двух часов.

Лизоцим

Stylab / Каталог / Аллергены / Лизоцим

СТАЙЛАБ предлагает тест-системы для анализа лизоцима в вине, сыре и колбасных изделиях методом иммуноферментного анализа.

Лизоцим – это фермент, способный разрушать стенки бактерий. Такие ферменты содержатся в слюне, слизях носоглотки и ЖКТ, слезах, плазме крови, грудном молоке и моче многих животных, в том числе, и человека, а также в курином яйце и яйцах других птиц. Лизоцим является частью иммунной системы и обеспечивает защиту организма. Существует множество вариантов этого фермента, включая мутантные формы. Лизоцим куриного яйца также называют белком Gal d 4.

Лизоцим разрушает стенки грамположительных бактерий, в том числе, кисломолочных. Однако он не влияет на рост грамотрицательных бактерий и дрожжей.

В пищевой промышленности лизоцим используют в качестве консерванта, он зарегистрирован как пищевая добавка E1105. Его также применяют в научных исследованиях и для производства лекарственных средств. Продукты, содержащие лизоцим, могут привести к развитию аллергической реакции у людей, чувствительных к этому белку. К ним относятся все продукты, в состав которых входит яичный белок, яйцо или яичный порошок, а также собственно лизоцим. Помимо выпечки, хлеба, кондитерских изделий, колбас и соусов к ним относятся твердые и полутвердые сыры, а также осветленные вина. Лизоцим в них добавляют, чтобы остановить развитие микроорганизмов.

Предполагается, что лизоцим вызывает не менее 15-35% всех аллергических реакций к куриному яйцу. Это менее сильный аллерген, нежели овальбумин и овомукоид, однако он очень часто встречается в продуктах питания. Как и аллергии к другим белкам яйца, аллергия к лизоциму обычно проявляется в раннем детстве и проходит к школьному возрасту.

Как и другие продукты переработки яиц, лизоцим относится к компонентам, наличие которых, согласно ТР ТС 022/2011, необходимо указывать в составе продукции, если нет возможности гарантировать их отсутствие. В Евросоюзе действуют подобные же законодательные требования. Для определения лизоцима в пищевой продукции, в особенности, в вине и сыре, удобно использовать тест-системы для проведения ИФА. Этот высокочувствительный метод точен, не требует значительных затрат на оборудование и позволяет быстро получить результат.

Литература

1. Infante S, López-Matas MÁ, Carnés J, Fuentes V, Alonso E, Zapatero L. Allergy reaction mediated by Gal d 4 (lysozyme) after the induction of tolerance with egg. Ann Allergy Asthma Immunol. 2014 Oct;113(4):491-2.
2. Carstens C, Deckwart M, Webber-Witt M, Schäfer V, Eichhorn L, Brockow K, Fischer M, Christmann M, Paschke-Kratzin A. Evaluation of the efficiency of enological procedures on lysozyme depletion in wine by an indirect ELISA method. J Agric Food Chem. 2014 Jul 2;62(26):6247-53.
3. Hoffman DR. Immunochemical identification of the allergens in egg white. J Allergy Clin Immunol. 1983 May;71(5):481-6.

←Вернуться

Как, кем и когда был открыт фермент лизоцим

Лизоцим – это первый литический фермент, разрушающий стенки бактерий, который стал известен науке. Открыт он был в 1922 году Александром Флемингом. Этот британский микробиолог обнаружил фермент лизоцим во многих органах, тканях, жидкостях и выделениях животных. Также он предположил, что это вещество эффективно защищает макроорганизмы от воздействия бактерий.

Интересен тот факт, что это открытие было сделано Флемингом практически на десять лет раньше его самого известного научного достижения – обнаружения и расшифровки пенициллиновой структуры (вместе с Х. У. Флори и Э. Б. Чейном). Впервые сообщения о том, что бактерии могут синтезировать бактериолитические ферменты, появились в 50-х годах XX века. Сейчас эта способность обнаружена у всех известных бактерий.

Итак, в чистом виде фермент лизоцим получил Александр Флеминг в 1922 году.

С 1965 года ученые начали изучать его влияние на продуктивность сельскохозяйственных животных.

С 1975 года в СССР начинают использовать в животноводстве яичный кристаллический, а затем и микробиологический лизоцим ГЗХ.

Преимущества покупки лизоцима в ООО «Милтекс»

• Мы гарантируем вам качество предлагаемой продукции, потому что полностью доверяем ее является официальным представителем в Беларуси. Этот производитель компонентов для пищевой промышленности имеет несколько центров разработки в разных странах и широко известен во всем мире.
• У нас можно приобрести лизоцим как в жидком агрегатном состоянии марки “LYSOZYME FLUID AFILACT”, так и в форме сухого порошка марки “AFILACT INSTANT”, что позволяет выбрать наиболее подходящий вариант в каждом конкретном случае.
• При необходимости вы всегда можете получить рекомендации наших специалистов по применению тех или иных компонентов в производстве вашей продукции.

Более подробную информацию о лизоциме вы можете узнать по дополнительному запросу у нашего эксперта — начальника технологического отдела — Вайлапова Дмитрия Николаевича по телефону +375447105781 или электронной почте [email protected]

Фермент лизоцим: механизм действия

Терапевтический эффект лизоцима основан на антимикробном действии, которое зависит от ферментативной активности этого белка. Фермент частично или полностью расщепляет клеточные оболочки тех микробов, у которых они состоят из хитинов, мукопептидов и глюкозаминопептидов. Среди грамотрицательных и грамположительных микроорганизмов более чувствительными к лизоциму являются вторые.

Разница воздействия объясняется тем, что химический состав оболочек этих групп бактерий различен. В основном фермент лизоцим воздействует на сапрофиты, хотя есть ряд патогенных штаммов (бацилл, вибрионов, кокков), на которые он тоже оказывает влияние. Обработка бактериальной клетки данным ферментом приводит к тому, что в клеточных оболочках образуется большое количество отверстий, а внутри наблюдается дезорганизация структурных компонентов.

В тканях макроорганизма фермент лизоцим стимулирует выработку интерферона, благодаря чему замедляется репродукция вирусных частиц. К тому же он активирует ряд бактериальных токсинов.

Усиление антимикробного эффекта фермента лизоцима наблюдается при его комбинации с антибактериальными препаратами, в особенности со стрептомицином. Поэтому и были созданы комплексные лекарственные средства, содержащие оба эти компонента (к примеру, лизоцим+метициллин оказывает сильное воздействие на золотистый стафилококк).

Также фермент лизоцим оказывает обезболивающий эффект и стимулирует регенерацию клеток и тканей.

Лекарственные средства, содержащие фермент лизоцим, эффективны при местном и внутримышечном применении.

В секрете околоушной слюнной железы лизоцим содержится в концентрации 0,5 мг/100 мл. В смешанной слюне фермента намного больше, чем в плазме крови и других тканях.

Роль фермента лизоцима в организме заключается не только в его антибактериальном эффекте. Он также принимает участие в регенеративных процессах, становлении иммунитета, заживлении повреждений слизистой ротовой полости.

Итак, подводя небольшой итог, можно сказать, что лизоцим относится к группе ферментов бактериолитического действия. Если говорить более простым языком, то он может растворять некоторые бактерии. Обнаружить этот фермент можно в тех местах организма, которые чаще других соприкасаются с окружающей средой. К таким участкам относится слизистая ЖКТ, грудное молоко, секрет слюнных желез, слезная жидкость и так далее. Самое большое количество этого фермента находится в слюне.

Количественное определение в крови специфических иммуноглобулинов класса E к одному из аллергенов куриного белка – лизоциму.

Синонимы русские

Специфические иммуноглобулины класса Е к лизоциму куриного белка.

Синонимы английские

ImmunoCAP k208 (Egg, Lysozyme, nGal d 4), IgE; Egg, Lysozyme (nGal d 4), IgE Abin Serum; Lysozyme, nGald4, IgE.

Метод исследования

Иммунофлюоресценция на твердой фазе (ImmunoCAP).

Единицы измерения

кЕдА/л (килоединица аллергена на литр).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Венозную или капиллярную кровь.

Как правильно подготовиться к исследованию?

• Не курить в течение 30 минут до исследования.

Общая информация об исследовании

Аллерген – это вещество, вызывающее аллергическую реакцию. При атопических заболеваниях аллергены стимулируют образование антител класса IgE и являются причинными факторами развития клинических симптомов аллергических заболеваний. Выявление в крови специфических иммуноглобулинов Е к определенному аллергену подтверждает его роль в развитии аллергической реакции I типа (реагиновой), а значит, позволяет определить возможного «виновника» аллергии и назначить соответствующие лечебные и профилактические мероприятия. Необходимо учитывать, что в состав аллергенного вещества нередко входит не один, а несколько белковых структур с различными биохимическими и аллергенными свойствами, которые могут влиять на характер течения атопического заболевания.

Пищевая аллергия – вызванная приемом пищи реакция, в основе которой лежат иммунные механизмы. Ее нередко можно спутать с пищевой непереносимостью, связанной с другими причинами (особенностями приготовления пищи, составом продукта, метаболическими нарушениями, заболеваниями ЖКТ).

Пищевая аллергия чаще наблюдается у детей первых лет жизни, преимущественно до трехлетнего возраста. Около 90 % всех аллергических реакций на пищу связаны с употреблением молока, куриных яиц, рыбы и морепродуктов, сои, пшеницы, арахиса и орехов. Куриные яйца, особенно яичный белок, могут вызывать аллергические реакции в виде крапивницы, ангиоотека, желудочно-кишечных расстройств, эозинофильного эзофагита, обострений атопического дерматита, риноконъюнктивита и астмы. Специфические антитела IgE к куриному яйцу выявляются у 66 % детей с атопическим дерматитом и поражением органов дыхания. Необходимо помнить, что яйца могут входить в состав различных пищевых продуктов, например макарон, сосисок и колбас, хлебобулочных и кондитерских изделий, и выступать в роли «скрытых» аллергенов, а следы куриных белков выявляются в составе некоторых вакцин, изготовленных на основе куриных эмбрионов.

Белок и желток куриного яйца отличаются по составу и аллергенным свойствам. Так, белок состоит из протеинов (10 %) и воды (88 %), а желток содержит воду (50 %), жиры (34 %) и белки (16 %). В яичном белке находятся основные аллергены куриного яйца: овальбумин (44 % всех протеинов белка), овомукоид (11 %), овотрансферрин (12 %), овомуцин (3,5 %) и лизоцим (3,4 %). Несмотря на превалирующую концентрацию овальбумина, более аллергенными считаются овотрансферрин и овомукоид. Выраженные аллергенные свойства овомукоида связаны с устойчивостью белка к термической обработке, воздействию ферментов пищеварительного тракта, особенностью и отличием процессов пищеварения у детей и взрослых. Основными аллергенными молекулами куриного белка являются гликопротеины Gal d1, Gal d2, Gal d3 и Gal d4.

Аллерген Gal d4 – белок лизоцим с молекулярной массой 14,5 кДа. Лизоцим относится к глобулярным пептидам, распространенным в различных тканях и органах животных. Он обладает антибактериальными свойствами и присутствует в сыворотке, слюне и других секретах, а его структура отличается у различных видов живых организмов. Лизоцим применяется в пищевой промышленности как пищевая добавка Е1105, биологический катализатор в производстве твердых сыров, в качестве консерванта в фармацевтической промышленности, также он входит в состав лекарственных препаратов для лечения респираторных заболеваний и используется как местное антисептическое средство. Главным образом, лизоцим с помощью биотехнологий получают из белка куриных яиц.

Сначала лизоциму как аллергену придавалось недостаточно внимания ввиду его неустойчивости к термической обработке, однако выявление специфических IgE-антител к данному белку оказалось распространенным явлением среди людей, которые регулярно работают с материалом куриных яиц. Например, было замечено, что у работников фармацевтического производства под воздействием лизоцима развивается бронхиальная астма и ринит, также наблюдаются аллергические реакции при контакте кожи с данным аллергеном. У части детей и взрослых, сенсибилизированных к куриному белку, с клиническими симптомами пищевой аллергии выявляются реагиновые антитела к лизоциму. Ингаляционное поступление лизоцима в качестве аэроаллергена является серьезной проблемой для пекарей и кондитеров, у которых развитие профессиональной бронхиальной астмы может быть связано не только с аллергенами пшеничной, ржаной или ячменной муки, но и с различными белками куриного яйца.

Людям, сенсибилизированным к лизоциму куриного белка, необходимо обращать внимание на состав и избегать употребления пищевых продуктов и лекарственных препаратов, в которые может быть добавлен данный аллергенный белок.

Целью данного исследования является определение специфических IgE к нативному (полученному из натурального сырья) аллергену куриного белка – лизоциму (nGal d4) методом ImmunoCAP. Аллергодиагностика технологией ImmunoCAP характеризуется высокой точностью и специфичностью, что достигается обнаружением в малом количестве крови даже очень низких концентраций IgE-антител. Исследование основано на иммунофлюоресценции, что позволяет увеличить чувствительность в несколько раз по сравнению с другими диагностическими методами. ВОЗ и Всемирная организация аллергологов признают диагностику с использованием ImmunoCAP как «золотой стандарт», так как она доказала свою точность и стабильность результатов в независимых исследованиях.

Для чего используется исследование?

• Диагностика аллергии на различные компоненты куриного белка;
• диагностика причин развития аллергических заболеваний и их обострений у детей и взрослых;
• диагностика причин профессиональной аллергии у работников фармацевтической и пищевой промышленности.

Когда назначается исследование?

• При подозрении на сенсибилизацию к куриному яйцу;
• при обследовании детей и взрослых с атопическим дерматитом, крапивницей, ангиоотеками, бронхиальной астмой, аллергическим ринитом/конъюнктивитом, желудочно-кишечными расстройствами, анафилактическим шоком и другими проявлениями аллергических заболеваний, вероятно, обусловленными употреблением или контактом с куриным белком;
• при обследовании работников пищевой и фармацевтической промышленности с бронхиальной астмой, аллергическим ринитом, аллергическим дерматитом и пищевой аллергией.

Что означают результаты?

Референсные значения: 0 — 0,35 кЕдА/л.

Причины повышенного результата:

• сенсибилизация к одному из аллергенов куриного белка – лизоциму.

Причины отрицательного результата:

• отсутствие сенсибилизации к данному аллергену;
• длительное ограничение или исключение контакта с аллергеном.

Польза препаратов с ферментом лизоцимом для животных

Количество фермента лизоцима в организме высокопродуктивных сельскохозяйственных животных ниже, чем у обычных, а потому их иммунная защита ослаблена. Нормальный или слегка увеличенный уровень данного фермента в крови благоприятно сказывается на устойчивости животных к патогенным микроорганизмам.

Для устранения дефицита фермента лизоцима были созданы препараты, содержащие мультиэнзимный комплекс лизоцимов. В этих средствах также присутствуют компоненты, разрушающие стенки грамотрицательных бактериальных клеток. Такие препараты позволяют с успехом бороться с возбудителями энтеритов, экземы, маститов и других инфекций.

Основы применения фермента лизоцима для коров

Чтобы подготовить организм коров к лактации, препарат фермента лизоцима вводят в питание животных в завершающую фазу сухостойного периода. Таким образом осуществляют профилактику инфекционных болезней вымени, улучшают клеточную регенерацию.

Высокая концентрация фермента лизоцима в слизистых уменьшает заболеваемость животных эндометритами и сокращает их восстановительный период после отела.

В результате введения в пищу коров препаратов фермента лизоцима молозиво становится более качественным. Это приводит к повышению жизнеспособности телят и снижению их заболеваемости. Высокая концентрация фермента в коровьей слюне является защитным барьером, имеющим огромное значение при облизывании теленка матерью.

Под влиянием лизоцима кожа теленка приобретает бактериолитические свойства, а значит, его жизнеспособность повышается. При добавлении фермента лизоцима в корм, его концентрация в крови телят повышается до 35–40 мкг/мл, благодаря чему активизируется иммунная система и увеличиваются привесы. В результате увеличения количества лизоцима в организме обеспечивается высокая бактерицидность всего организма.

Важнейший источник фермента – это молозиво коровы, лизоцим в нем содержится в концентрации 13-14 мкг/мл. В молоке его намного меньше, всего 0,5–2,0 мкг/мл. Обнаружено, что активность фермента лизоцима в крови новорожденных телят увеличивается практически в три раза на 2–10 дни. В этот период она достигает 15–17 мкг/мл. Если у теленка имеется какая-либо патология, то активность фермента возрастает лишь в 1,5-2 раза.

В результате ряда исследований, направленных на изучение иммунологической неспецифической устойчивости новорожденных телят, ученые установили, что умершие животные от острых заболеваний ЖКТ имели невысокий уровень фермента лизоцима в плазме крови.

Все эти свойства фермента лизоцима, цена которого на рынке обычно зависит от его качества, позволяют применять его как самостоятельное лекарственное средство и как компонент комплексных препаратов (вместе с антибиотиками). Используют его для профилактики и лечения болезней, плохо поддающихся терапии. Основным преимуществом таких средств является то, что бактерии к ним практически не адаптируются. Молоко коров, при употреблении ими лизоцима, не теряет своих качеств и пригодно для питания людей.

Практические рекомендации по применению фермента лизоцима в животноводстве

Фермент лизоцим используется:

• Для сухостойных коров.

Применяется для того, чтобы подготовить организм коровы к отелу, снизить риск осложнений после родов, а также для профилактики маститов.

Способ: фермент лизоцим дают за 1-2 недели перед отелом по 100 г в день. Это количество препарата следует разделить пополам и давать утром и вечером.

• Для дойных коров.

Используется для лечения и профилактики мастита, повышения качества молока и уменьшения содержания в нем соматических клеток.

Способ: фермент лизоцим дают в течение 1-2 недель по 50 г два раза в день (утром и вечером).

• Для телят.

Применяют, чтобы повысить иммунитет новорожденного, снизить количество случаев развития диареи и увеличить привес.

Способ: фермент лизоцим дают телятам вместе с молозивом, молоком или ЗЦМ (если его готовят) по 50–100 г на 20 л жидкости.

Итак, чтобы подготовить организм коровы к лактации, фермент лизоцим начинают ей давать именно за 1-2 недели до отела. Увеличение его количества в слизистых оболочках снижает риск развития эндометритов и укорачивает восстановительный послеродовой период. Добавление лизоцима в корм способствует выделению высококачественного молока, которое снижает заболеваемость телят и повышает их жизнестойкость.

Важнейшее свойство фермента лизоцима – это его способность уменьшать число соматических клеток в коровьем молоке, предупреждать развитие маститов и лечить их. Согласно результатам многих исследований в конце недели употребления этого фермента выздоравливало около 80 % животных, а клинические улучшения отмечались у 100 % коров, что проявлялось увеличением количества молока и повышением его качества.

Такие результаты объясняются тем, что главной причиной развития воспаления молочных желез у коров является их заражение патогенными бактериями: грамотрицательными (S.uberis, E.coli, Klebsiella) и грамположительными (S.aureus и S.agalactiae). Эти виды микроорганизмов вызывают 90 % всех маститов. Бактерии разрушаются под действием фермента лизоцима при его содержании в молоке от 2,5 до 16 мкг/мл. Только вот естественная концентрация фермента в секрете молочных желез едва достигает 0,5–2 мкг/мл. Именно поэтому, чтобы ее повысить, лизоцим дают коровам вместе с кормом.

На третий день подачи коровам корма с лизоцимом содержание фермента в молоке увеличивается до 30 мкг/мл. Такая концентрация приводит к разрушению бактериальных клеток и регенерации пораженных тканей.

Как уже говорилось выше, при добавлении в корм телятам лизоцима у них улучшался иммунитет, наблюдалось уменьшение количества случаев диареи и улучшение аппетита.

В итоге, купить фермент лизоцим и использовать для сельскохозяйственных животных нужно как:

• препарат, стимулирующий иммунные силы организма;
• средство, улучшающее неспецифическую устойчивость телят к инфекциям;
• стимулятор клеточной регенерации и процессов кроветворения;
• противовоспалительный, бактерицидный и ранозаживляющий препарат;
• антитоксическое средство.