Генетические ресурсы сельскохозяйственных животных играют важную роль в обеспечении продовольственной безопасности нашей страны. Сохранность генетического фонда обеспечивается репродуктивными технологиями на основе криоконсервации биоматериала. Замораживание биологических образцов при температуре –80 оC (в промышленных морозильниках) или –196 оC (в резервуарах с жидким азотом) позволяет не только хранить материал, но и расширяет спектр практических и научных задач, решение которых ранее было невозможным. Для данных целей природоохранная селекция широко использует криобанки и новые инновационные консерванты, перспективным компонентом которых являются природные биополимеры. Известно, что полисахариды базидиальных грибов обладают высокой комплексообразующей способностью и это обусловливает их широкий диапазон биологического действия. Для технологии криоконсервирования ценным является способность функциональных групп полисахаридов к связыванию большого числа молекул свободной внеклеточной воды, что способствует замедлению метаболизма и подготовке репродуктивных клеток к воздействию низких температур. Возможным механизмом криозащитного эффекта у полисахаридов может быть также их антиоксидантное действие – способность прерывать цепную реакцию перекисного окисления липидов и блокировать повреждающее действие токсичными продуктами радикального процесса. В данном исследовании показано значение полисахаридов базидиальных грибов разного таксономического положения в технологии криоконсервирования сперматозоидов быков голштинской породы. Установлено, что через 28 суток хранения (срок наблюдения) сперматозоидов при –80 оС показатели их подвижности были значительно выше при условии нахождения в замораживаемой биологической среде полисахаридов Ganoderma applanatum (Pers.) Pat. / Hericium erinaceus (Bull.: Fr.) Pers. / Lentinula edodes (Berk.) Pegler. Кроме того, количество сперматозоидов без повреждения клеточной мембраны и ДНК было статистически выше при их замораживании в среде с полисахаридами из Hericium erinaceus или Lentinula edodes, что указывает на высокую перспективу применения данной группы веществ при разработке инновационных технологий длительного хранения
генетического материала.
К числу ключевых проблем экологии относится снижение разнообразия видов животных и растений на планете. Одним из возможных способов противодействия данной негативной тенденции является разработка передовых репродуктивных технологий по использованию гамет для восстановления генетического разнообразия. Важная роль в этом процессе отводится криобанкам. Традиционным способом длительного хранения репродуктивных клеток является их криоконсервация при –196оС с применением хладоограждающих сред на основе синтезированных веществ (глицерин, диметилсульфоксид и др.). Однако цитотоксичность, нарушение фертильности и другие недостатки при использовании традиционных криопротекторов являются причиной поиска новых эффективных заменителей. Кроме того, актуальным является и расширение температурного диапазона хранения биоматериала, в частности, – с использованием условий электрических морозильников. Широкий спектр биологического действия полисахаридов базидиальных грибов позволил сделать предположение об эффективности их применения в составе среды для криоконсервирования клеток. В данной работе представлены результаты сравнительного исследования параметров спермы быков голштинской породы, подвергнутой замораживанию до –5оС и хранению при указанной температуре в течении 7 сут в среде сертифицированного GMP разбавителя для замораживания спермы быков и других жвачных животных AndroMed® (Minitübe, Германия) при дополнительном введении в его состав полисахаридов базидиальных грибов Hericium erinaceus BP16, Flammulina velutipes FARC D1 и Ganoderma applanatum GA. Значимым эффектом повышения качества репродуктивных клеток в используемой технологии криоконсервирования обладают полисахариды Hericium erinaceus BP16 и Ganoderma applanatum GA.
Актуальность сохранения генетических ресурсов животного и растительного мира обусловливает необходимость поиска биологически активных веществ для консервации репродуктивных клеток. В условиях гипотермического хранения осмотичность вне-клеточной среды, стабилизацию мембран и структуру цитоскелета клеток могут обеспечивать различные сахара. Ксилотрофный базидиальный гриб Hericium erinaceus (Bull.: Fr.) Pers. представляет собой источник полисахаридов с высокой биологической активностью. В составе углеводных цепей полисахаридной фракции (ПФ) H. erinaceus BP 16 идентифицированы остатки галактозы, глюкозы, арабинозы, маннозы, фукозы, рамнозы, ксилозы (в порядке снижения % содержания). Изучено влияние ПФ разных концентраций на процессы замерзания воды в водном растворе глицерина, а также на показатели жизнеспособности сперматозоидов быков голштинской породы в условиях гипотермического (+4°С) хранения: на интенсивность процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) и антиоксидантную активность, на способность гамет к прогрессивному движению, на устойчивость сперматозоидов к гипоосмотическому стрессу. В связи с поиском новых эффективных компонентов для консервирующих растворов полученные в работе данные свидетельствуют о перспективе применения ПФ H. erinaceus в качестве компонента для замедления скорости кристаллизации льда в клеточных суспензиях при их замораживании и антиоксидантного регулятора функциональной полноценности гамет при охлаждении.
Ксилотрофный гриб Hericium erinaceus (Bull.: Fr.) Pers. – ежовик гребенчатый – известен как источник полисахаридов, обладающих широким спектром биологического действия. Из отобранного в природе плодового тела гриба, фенотипически сходного с Hericium erinaceus, выделена мицелиальная культура БП 16. На основе анализа фрагмента, включающего ITS1, ген 5.8S рРНК и ITS2, установлено тесное (99,68%) сходство штамма БП 16 с депонированным в NCBI штаммом H. erinaceus CBS 202.31_MH855186.1. При лабораторном культивировании H. erinaceus БП 16 отличался повышенной способностью к плодообразованию. Из замороженных и высушенных плодовых тел гриба экстракцией 5% раствором горячей щёлочи получены четыре полисахаридных фракции (ПФ). В зависимости от способа предобработки плодовых тел (высушивание или замораживание) и агрегатного состояния (осадок и супернатант) ПФ различались сочетанием и количественным соотношением в их составе отдельных моносахаров (глюкозы, галактозы, ксилозы, арабинозы, маннозы, фукозы и рамнозы), содержанием белка и галактуроновой кислоты. С помощью метода световой микроскопии установлено, что наличие в клеточной среде каждой из четырёх использованных в работе ПФ H. erinaceus БП 16 в концентрации 1,2% достоверно (p < 0,05) и в равной степени повышает способность нейтрофилов фагоцитировать частицы латекса, а фракция № 3, наиболее обогащённая ксилозой, оказывает подобный эффект и в концентрации 0,6%. Низкая токсичность, высокая биологическая совместимость и физиологическая активность полисахаридов H. erinaceus имеют неоспоримые преимущества перед другими классами химических веществ.