Анализ химического состава носовой слизи поможет предотвращать респираторные заболевания телят

Российские ученые разработали датчики для быстрого обнаружения инфекций органов дыхания у телят. Устройства анализируют летучие соединения, которые содержатся в носовой слизи, и с высокой точностью определяют изменения их состава, свидетельствующие о заболеваниях. Благодаря компактности и простоте использования такие датчики помогут значительно упростить выявление больных животных на фермах и хозяйствах, занимающихся разведением крупного рогатого скота 

Результаты исследования опубликованы в журнале Veterinary Sciences. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ).

Респираторные заболевания приводят к значительным убыткам в молочном животноводстве. Больные телята медленно набирают вес, чаще гибнут, в то время как взрослые животные, перенесшие болезнь, дают меньше молока. Причиной инфекций могут быть как бактерии, так и вирусы. Многие из них в норме обитают в дыхательных путях телят, но при переохлаждении, стрессе, неполноценном питании вызывают болезни органов дыхания, например ринит или пневмонию. При этом инфекции долгое время могут протекать скрытно, что значительно усложняет их диагностику.

Ученые из Воронежского государственного университета инженерных технологий (Воронеж) разработали датчики, позволяющие на ранних стадиях выявлять респираторные заболевания крупного рогатого скота по мазку носовой слизи. Более ранние исследования показали, что существует целый ряд летучих органических соединений, которые указывают на наличие инфекций органов дыхания. Они появляются из-за того, что при развитии заболевания под действием иммунных механизмов изменяется работа клеток слизистых оболочек носовой полости, вязкость и состав белков носовых выделений, что влияет на летучие молекулы, выделяемые слизью. К таким биомаркерам респираторных заболеваний относятся некоторые спирты, альдегиды, карбоновые кислоты, кетоны и амины.

Чтобы проанализировать весь комплекс этих летучих веществ в носовой слизи телят, химики сконструировали 16 датчиков с различными покрытиями из полимеров и наноматериалов, включая полиэтиленгликоль, гидроксиаппатит, углеродные нанотрубки и другие. Эти материалы способны с наибольшей эффективностью поглощать (сорбировать) вещества-биомаркеры респираторных заболеваний.

детектор забора носовой слизи у телят

Детектор «Diagnost-Bio-8» для анализа химического состава носовой слизи телят. Источник: Kuchmenko T. et al. / Vet. Sci., 2021.

Исследователи брали образцы слизистых выделений из носа у 20 больных и 20 здоровых телят, выращенных на ферме. Предварительное медицинское обследование показало, что больные телята имели все признаки респираторных инфекций: повышенную температуру, кашель, хрипы, поражение легких на рентгеновских снимках. Образцы выделений помещали в ячейку детектора, и чувствительные покрытия при поглощении летучих соединений из слизи изменяли сигнал, подаваемый в анализатор. Поэтому оценивали химический состав выделений. Оказалось, что во всех пробах, взятых у больных животных, датчики выявили биомаркеры респираторных инфекций. При этом их состав несколько варьировался, что может быть связано с различной природой (бактериальная или вирусная) и тяжестью заболевания. В то же время в образцах носовой слизи от здоровых телят соединений, свидетельствующих об инфекции, не было.

Чтобы дополнительно проверить точность методики, исследователи взяли пробы носовых выделений еще десяти телят, определили их химический состав, а затем сравнили результаты анализа с состоянием здоровья животных. Все пробы, которые содержали биомаркеры инфекций, принадлежали телятам с симптомами респираторных заболеваний, а пробы без биомаркеров — здоровым животным.

здоровье телят

Лабораторный анализ образцов выделений из носа телят. Источник: Анастасия Шуба.

«Разработанная нами простая неинвазивная методика, с помощью которой можно быстро обнаружить респираторные инфекции, существенно упростит диагностику заболеваний и позволит раньше начать лечение больных телят. Это улучшит качество и количество получаемого на фермах молока и мяса, предотвратит как гибель крупного рогатого скота, так и затраты на его лечение», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Анастасия Шуба, кандидат химических наук, доцент химического факультета ВГУИТ.

(Источник: пресс-служба Российского научного фонда. Заглавное фото: сбор выделений из носа телят для анализа. Источник: Анастасия Шуба).