Перспективы применения полиаминов в птицеводстве - мини-обзор

Автор: Маклецова М.Г., Зеленкова Г.А., Зеленков А.П., Чухряева Д.С.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Обзоры, проблемы

Статья в выпуске: 4 т.60, 2025 года.

Бесплатный доступ

Полиамины критически важны для сельскохозяйственных животных и птицы в условиях применения современных интенсивных технологий разведения и высоких стрессорных нагрузок. К основным представителям полиаминов относятся путресцин, спермидин и спермин. Выполняя важные физиологические функции в клетках птиц в процессе эмбриогенеза и дальнейшего развития, они обладают плейотропной биохимической активностью, включая регуляцию экспрессии генов, клеточную пролиферацию и модуляцию клеточной сигнализации (I.L.M.H. Aye с соавт., 2022; E. Stolarska с соавт., 2023; Ю.С. Колесников с соавт., 2024). Полиамины необходимы для стабилизации ДНК и мРНК при транскрипции генов и трансляции мРНК, для стимуляции пролиферации и апоптоза в процессе формирования органов и тканей, а также они участвуют в регуляции транспорта и метаболизма питательных веществ, витаминов, кальция и других метаболитов (U. Bachrach, 2005; H.L. Lightfoot с соавт., 2014; S. Nakanishi с соавт., 2021). В настоящее время спермидин обоснованно рассматривается как соединение, способное увеличивать продолжительность жизни благодаря его эффективному влиянию на аутофагию клеток и сохранность длины теломеров. Полиамины в организме птиц синтезируются из аминокислот - аргинина и пролина. Известно, что под действием аргиназы образуется орнитин, и лимитирующим ферментом в биосинтезе полиаминов служит орнитиндекарбоксилаза, образующая путресцин (A.E. Pegg с соавт., 1981). Следующие полиамины - спермидин и спермин образуются под действием синтетаз. Недавно с помощью введения меченных 14С аминокислот установлено, что в биосинтезе полиаминов может участвовать пролин (K. Furukawa с соавт., 2021). Процессы синтеза и распада полиаминов обратимы. При распаде спермина и спермидина образуются ацетильные производные (E. Stolarska с соавт., 2023). Источниками полиаминов в организме птиц также служит корма и микробиота кишечника. Введение полиаминов в рацион показало эффективность в отношении выживаемости, роста и развития птицы с повышением конверсии корма (K.T. Smith с соавт., 2000). Эффективность применения полиаминов показана не только для мясных пород, но и для яйценоских. На гусях установлено, что спермидин и путресцин регулируют пролиферацию клеток кишечника, оказывая при этом положительное влияние на микробиоту и активность пищеварительных ферментов. Введение путресцина в рацион птицы увеличивает яйценоскость, а у кур влияет на качество формирования скорлупы яиц и количественные характеристики оперения (S.R. Chowdhury с соавт., 2001). В настоящем обзоре освещены некоторые вопросы биохимии полиаминов в организме птицы. Рассмотрены данные о применении полиаминов в практике коррекции стресс-индуцированных патологий, таких как гипоксия. Полиамины могут функционировать как первичные молекулы стресса у бактерий, растений и животных, включая птиц (Т.Т. Березов с соавт., 2013; М.Г. Маклецова с соавт., 2022). Физиологическое действие полиаминов распространяется на все системы органов и тканей птиц, особенно на центральную нервную систему. Спермидин и спермин служат модуляторами нейромедиаторных систем мозга, что позволяет рассматривать их как перспективные препараты для коррекции поведения птицы, нарушение которого наблюдается при стрессе, а также как факторы увеличения продолжительности жизни. Очевидно, что изучение влияния стресса на метаболизм полиаминов в тканях позволит корректировать стресс-индуцированные изменения, которые оказывают негативное воздействие на развитие птицы и ограничивают применение интенсивных технологий.

Еще

Полиамины, путресцин, спермидин, спермин, птицеводство, птица, куры, гуси, скорлупа яиц

Короткий адрес: https://sciup.org/142246202

IDR: 142246202   |   УДК: 636.5:636.084:636.085.13   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2025.4.627rus

Prospects for the use of polyamines in poultry farming - a mini review

Polyamines are critically important for farm animals and birds in conditions of application of modern intensive breeding technologies and high stress loads. The main representatives of polyamines include putrescine, spermidine and spermine. Performing important physiological functions in avian cells during embryogenesis and further development, they possess pleiotropic biochemical activity, including the regulation of gene expression, cell proliferation and modulation of cell signaling (I.L.M.H. Aye et al., 2022; E. Stolarska et al., 2023; Yu.S. Kolesnikov et al., 2024). Polyamines are necessary for the stabilization of DNA and mRNA during gene transcription and mRNA translation, for stimulation of proliferation and apoptosis during the formation of organs and tissues, and are also involved in the regulation of transport and metabolism of nutrients, vitamins, calcium and other metabolites (U. Bachrach 2005; H.L. Lightfoot et al., 2014; S. Nakanishi et al., 2021). Currently, spermidine is reasonably considered a compound capable of increasing life expectancy, due to its effective effect on cell autophagy and the preservation of telomere length. Polyamines in the body of birds are synthesized from amino acids - arginine and proline. It is known that ornithine is formed under the action of arginase and the limiting enzyme in the biosynthesis of polyamines is ornithine decarboxylase, which forms putrescine (A.E. Pegg et al., 1981). The spermidine and spermine are formed under the action of synthetases. Recently, by introducing 14C labeled amino acids, it was found that proline can participate in the biosynthesis of polyamines (K. Furukawa et al., 2021). The processes of synthesis and decomposition of polyamines are reversible. During the decomposition of spermine and spermidine, acetyl derivatives are formed (E. Stolarska et al., 2023). The sources of polyamines in the body of birds are also feed and intestinal microflora. The introduction of polyamines into the feeding diet of birds has shown effectiveness in terms of survival, growth and development of birds with increased feed conversion (K.T. Smith et al, 2000). The effectiveness of the use of polyamines is shown not only for meat breeds, but also for egg breeds. In geese, it was found that spermidine and putrescine regulate the proliferation of intestinal cells, while having a positive effect on the intestinal microflora and on the activity of digestive enzymes. Dietary putrescine increases egg production, and in chickens affects the quality of eggshell formation and quantitative characteristics of plumage (S.R. Chowdhury et al., 2001). This review highlights some issues of the biochemistry of polyamines in the poultry body. The data on the use of polyamines in the practice of correcting stress-induced pathologies, such as hypoxia, are considered. Polyamines can function as primary stress molecules in bacteria, plants, and animals, including birds (T.T. Berezov et al., 2013; M.G. Makletsova et al., 2022). The physiological effect of polyamines extends to all organ and tissue systems of birds, especially the central nervous system. Spermidine and spermine are modulators of neurotransmitter systems of the brain, which makes them promising drugs for correcting bird behavior, a violation of which is observed under stress, as well as factors for increasing life expectancy. It is obvious that studying the effect of stress on the metabolism of polyamines in poultry tissues will allow correcting stress-induced changes that have a negative impact on the course of poultry development and limits the use of intensive technologies.

Еще

Текст научной статьи Перспективы применения полиаминов в птицеводстве - мини-обзор

Птицеводство — одна из ведущих отраслей сельского хозяйства по производству биологически полноценных продуктов питания (1, 2). Генетика определяет генотип птицы, однако то, каким образом гены экспрессируются, зависит от экзогенных факторов — технологии выращивания (3). Полиамины — биологически активные вещества, которые способны влиять на экспрессию генов (4-7). Они необходимы для всех живых организмов, поскольку участвуют в процессах экспрессии генов, роста и развития, пролиферации, синтеза белка, поддержания структуры и функции хромосом, модуляции ионных каналов и активности ферментов (8-11). Полиамины обладают антивоспалительной и антиоксидантной активностью, влияют на продолжительность жизни (12-14). К большой группе полиаминов относятся путресцин, спермидин, спермин, ацетильные производные спермидина и спермина, а также кадаверин и агматин.

В настоящей статье обсуждается обмен и роль полиаминов, образование которых происходит с участием орнитиндекарбоксилазы (ornithine decarboxylase, ODC), — путресцина, спермидина и спермина, поскольку показана их способность увеличивать продуктивность в птицеводстве (15). С помощью ингибиторного анализа установлено, что выживаемость куриных эмбрионов зависит от концентраций спермидина и спермина. Через 3 сут после введения 5 мМ дифторметилорнитина (difluoromethylornithine, DFMO) — ингибитора ODC в оплодотворенное яйцо происходит полная остановка эмбрионального роста птиц (16). Актуальность изучения метаболизма полиаминов в интересах практического птицеводства не вызывает сомнений.

Целью работы была оценка перспективных направлений практического применения полиаминов в птицеводстве на основании анализа научных публикаций и собственных данных авторов.

К основным представителям полиаминов в организме птиц относятся путресцин, спермидин и спермин. Их синтез осуществляется из незаменимой аминокислоты аргинина, функциональная значимость которой во многом определяется участием в синтезе полиаминов (17). Известно, что под действием аргиназы из аргинина образуется орнитин и лимитирующим ферментом в биосинтезе полиаминов служит ОДК, которая осуществляет синтез путресцина (7). Следующие полиамины — спермидин и спермин образуются под действием спермидин- и сперминсинтаз (18).

Недавно K. Furukawa c соавт. (17) показали, что у птицы полиамины могут синтезироваться из пролина. Наряду с тем, что в большинстве тканей птиц присутствует активность ODC, в синтезе полиаминов участвует про-линоксидаза, о чем свидетельствует включение метки [U-14C] в путресцине, спермидине и спермине при введении [U-14C] аргинина и [U-14C] пролина, а также высокая активность ферментов аргиназы, пролиноксидазы, орнитинаминотрансферазы и ODC в почках, тонком кишечнике, скелетных мышцах и печени цыплят-бройлеров (17). Концентрация путресцина, спермидина и спермина в плазме крови кур была примерно в 20-100 раз выше, чем в крови млекопитающих (17).

При физиологических значениях рН полиамины существуют в виде поликатионов. Наличие избыточного положительного заряда обусловливает широкий спектр их биологических функций, которые определяются взаимодействием с отрицательно заряженными молекулами нуклеиновых кислот и белков в таких процессах, как клеточный рост, пролиферация, дифференциация клеток, экспрессия генов, поддержание структуры хромосом и модуляция ионных каналов (19-21). Спермидин и спермин синтезируются из путресцина посредством присоединения аминопропиловой группы — фрагмента метионина. Реакции проходят с участием двух ферментов — спермидин- и сперминсинтаз. Во всех тканях млекопитающих активность спермидин- и сперминсинтаз во много раз превышает активность ферментов, лимитирующих синтез полиаминов, — ОDC и S-аденозил-L-метио-ниндекарбоксилазы (S-adenosyl-L-methionine decarboxylase, SAMDC) (18). Реакции синтеза спермина из спермидина и спермидина из путресцина обратимы.

Распад полиаминов приводит к образованию более низкомолекулярных полиаминов в процессе двух последовательных ферментативных реакций. Сначала спермин или спермидин ацетилируются ферментом сперми-дин/спермин N1-ацетилтрансферазой (spermidine/spermine N1-acetyltrans-ferase, SSAT) — ключевым регуляторным ферментом, определяющим распад полиаминов (18). Ацетилированные спермин и спермидин впоследствии подвергаются окислительному расщеплению между С3 и N4 с образованием более низкомолекулярных полиаминов и 3-аминопропаля. Важно отметить, что как синтез полиаминов, так и их распад осуществляется с переносом трехатомного (СН 2 ) 3 -фрагмента. К распаду полиаминов также приводит их окисление (7).

Продуктами окисления полиаминов становятся более низкомолекулярные полиамины, Н 2 О 2 , 3-аминопропаналь (3-АП) и 3-ацетиламинопро-паналь. Эти альдегиды неустойчивы и самопроизвольно переходят в акролеин после дезаминирования. Акролеин, ненасыщенный альдегид, легко вступает в реакцию с остатками лизина белков с образованием белок-конъ-югированного акролеина (protein-conjugated acrolein, PCAcrolein), что определяет токсичность полиаминов при их активном распаде (22). Акролеин при взаимодействии с белками, липидами, нуклеиновыми кислотами оказывает системное повреждающее действие, что приводит к гибели клеток. Акролеин представляет собой значительно более токсичное соединение, чем Н 2 О 2 (7, 22).

Регуляция обмена полиаминов . Активности ферментов биосинтеза и распада полиаминов (ODC и SSAT) регулируются концентрациями полиаминов, а также различными соединениями — факторами роста и гормонами (4, 5, 7). При высоких концентрациях спермидина и спермина в клетках активность ODC и SAMDC подавляется, в то время как активность ферментов распада (SSAT) увеличивается. И наоборот, когда клеточное содержание полиаминов снижается, активируются ферменты ODC и SAMDC, а SSAT подавляется. Регуляция синтеза и распада полиаминов происходит при транскрипции и трансляции биосинтеза этих ферментов (4, 5, 19). При увеличении содержания полиаминов внутри клетки активность ODC подавляется посредством индукции белка антизимa (antizyme, AZI), образующего комплекс с ODC-мономером, что приводит к инактивации его ферментативной активности (4). Деградация этого комплекса происходит в 26S протеасомах. Кроме того, антизимы способны ингибировать поглощение полиаминов или стимулировать их секрецию. Показано существование трех форм антизимов AZI: AZI 1, AZI 2 и AZI 3 (23).

Более сложная регуляция активности ODC осуществляется белками — ингибиторами антизимов (antizyme inhibitor, AZIN), которые способны взаимодействовать с AZI с более высоким сродством, чем к ОДС. В настоящее время идентифицировано две их формы: AZIN 1 и AZIN 2 (24).

Присутствие антиэнзимов в организме птиц показано в ряде исследований (25-27).

Таким образом, в норме гомеостаз полиаминов у птиц поддерживается сложными механизмами биосинтеза из аргинина и пролина, их распада, поглощения и транспорта из клетки в клетки.

Роль полиаминов в обеспечении роста и развития птиц . Полиамины выполняют важные физиологические функции в эукариотических клетках птиц: регулируют транскрипцию и трансляцию при экспрессии генов, транспорт и метаболизм питательных веществ, витаминов и кальция, клеточную сигнализацию, влияют на выживаемость, рост и 629

развитие эмбриона (28-30).

Один из механизмов вовлечения спермидина в регуляцию биосинтетических процессов — участие в синтезе эукариотического фактора инициации трансляции 5A-1 (eIF5A) (28). eIF5A служит фактором трансляции, который вовлечен в инициацию и последующее удлинение пептидной цепи. eIF5A также необходим в процессе транскрипции, транспорта мРНК и нуклеотидов, для клеточной пролиферации и в пусковых механизмах апоптоза (31-33).

Немаловажная роль принадлежит спермидину и спермину в механизмах регуляции апоптоза в эмбриогенезе и последующего онтогенеза (34). Полиамины также индуцируют синтез рибосомной мРНК, белка, включая экспрессию белка в клеточных системах, определяют сборку 30S субъединицы рибосомы (35, 36).

Содержание спермидина и спермина в клетках птиц и млекопитающих влияет на синтез и структуру белков и нуклеиновых кислот, защиту от окислительного повреждения, активность ионных каналов, клеточную пролиферацию (37-39).

Сообщалось, что соотношение спермин: спермидин имеет решающее значение для нормального роста и развития эмбрионов птиц (27, 40). Очевидно, что функциональная значимость индивидуальных полиаминов в процессе эмбриогенеза птиц неодинаковая. Следует отметить, что спермидин — более эффективный фактор регуляции продолжительности жизни животных, чем спермин (41). Пероральное введение спермидина мышам продлевало продолжительность жизни, снижало гипертрофию миокарда и системное кровяное давление, усиливало сердечную аутофагию и улучшало механоэластические свойства кардиомиоцитов (42-44). Полиамины, особенно спермидин, увеличивают продолжительность жизни, что показано на ряде организмов и клеточных систем, включая дрожжи ( Saccharomyces cere-visiae ), дрозофил, нематод, иммунные клетки человека и мышей (11, 44, 45). Механизм увеличения продолжительности жизни спермидином связан с модуляцией активности гистонацетилтрансферазы (histone acetyltransferase, HAT) и индукцией аутофагии, а также влиянием на длину теломеров. Эффекты спермидина в отношении HAT приводят к глобальному для гистонов сценарию, в результате которого подавляется транскрипция многих генов (11). Активация аутофагии спермидином включает ингибирование экспрессии Atg генов, регуляцию транскрипции elF5A и TFEB , а также ингибирование EP300 , который непосредственно способствует ацетилированию генов Atg и косвенно стимулирует деацетилирование тубулина (11).

Полиамины регулируют ангиогенез — физиологический процесс, при котором новые кровеносные сосуды образуются из существующих кровеносных сосудов в тканях, что требует миграции, пролиферации и роста эндотелиальных клеток (46). Ангиогенез имеет решающее значение в эмбриогенезе птиц для обмена питательными веществами и газами, необходимыми для роста и развития эмбриона. В модельных опытах на курином желточном мешке показано, что введение спермина и спермидина усиливало ангиогенез, причем спермин в наибольшей степени стимулировал образование новых кровеносных сосудов. Полиамины повышают экспрессию фактора роста эндотелия сосудов, который индуцирует миграцию и пролиферацию эндотелиальных клеток во время васкуляризации за счет активации клеточной сигнализации MEK1—ERK1/2, что затем активирует экспрессию других проангиогенных молекул, таких как ангиогенин и ангиопо-этины (46).

Полиамины принимают участие в регуляции обменных процессов в жировой ткани, определяя количественный и качественный клеточный состав белой жировой ткани, соотношение белых и бежевых адипоцитов. Активность метаболизма полиаминов влияет на обмен липидов в адипоцитах, способствуя регуляции массы жировой ткани: ускорение метаболического потока полиаминов из-за активации cпермидин/спермин-N1-ацетилтрансфе-разы ведет к уменьшению энергетических запасов в клетке, а замедление — к увеличению внутриклеточных концентраций нейтральных жиров. Более того, сами полиамины, подобно ряду гормонов, могут влиять на обмен липидов.

Наконец, полиамины обладают способностью ингибировать гликирование и активировать аутофагию, что положительно влияет на метаболизм липидов. Интенсивность метаболизма полиаминов обеспечивает регуляцию массы жировой ткани за счет изменения баланса между процессами окисления и биосинтеза жирных кислот (47-49). Связывая мембранные фосфолипиды благодаря своему избыточному положительному заряду, они регулируют активность мембраносвязанных ферментов (19). Полиамины также стабилизируют структуру клеточных мембран, тем самым активизируют метаболизм регуляторных молекул, таких как факторы роста, и увеличивают активность протеинкиназ (тирозинкиназы и MAPK), которые индуцируют экспрессию протоонкогенов fos, jun и myc (50-52).

Очевидно, полиамины служат модуляторами жизненно важных процессов в организме птиц и млекопитающих (53), что позволило применять их в практике птицеводства.

Перспективы применения полиаминов. В настоящее время добавки полиаминов в рацион широко используются в птицеводстве в Китае, Мексике и других странах Азии и Центральной Америки (54-56). Показано, что путресцин служит фактором стимуляции и регуляции множества биологических процессов, необходимых для роста, пищеварения и иммунитета птицы (56). В одной из первых работ было показано, что цыплята яичного направления продуктивности, которые получали рационом с добавлением 0,2 % путресцина, росли значительно быстрее по сравнению с контрольной группой (15). При этом рационе отмечалось значительное повышение содержания путресцина в печени, почках и мышцах цыплят. При увеличении содержания путресцина в рационе до 0,8 % или более имели место токсические проявления путресцина. Следует отметь неэффективность путресцина у цыплят, которые получали корм с низким содержанием белка.

В статье T.K. Smith с соавт. (15) высказывается предположение о неэффективности дополнительного введения путресцина в рацион кур, поскольку все клетки могут синтезировать путресцин и существует система транспорта полиаминов между тканями. Тем не менее в дальнейшем в работах было показано, что введение путресцина, а также спермидина в рацион цыплят кросса Cobb 500 существенно улучшает показатели роста и развития, а также оказывает положительное влияние на среднесуточный прирост их массы тела, при этом наблюдалось снижение соотношение потребления корма к приросту массы тела (57), что свидетельствует об важной роли полиаминов в процессе онтогенеза.

Потенциальная эффективность применения полиаминов в птицеводстве показана на примере добавления путресцина и спермидина в рацион птицы на фоне нарушения функциональной активности желудочнокишечного тракта. Добавление путресцина и/или спермидина к рациону цыплят позволяет снизить токсичность рациона с сырыми соевыми бобами

(58). Сырые бобовые корма содержат токсические вещества, включая ингибиторы протеаз и лектин. Скармливание сырых бобовых кормов птице и свиньям приводит к угнетению роста вследствие гипертрофии поджелудочной железы и негативного влияния на секрецию пищеварительных ферментов. Также при этом отмечалось, что избыточное образование лектина способствует его связыванию со стенками кишечника, тем самым снижая их способность поглощать питательные вещества. Введение полиаминов в рацион снижало неблагоприятное воздействие лектинов на усвоение питательных веществ и восстанавливало рост и развитие птицы до контрольного уровня. Гипертрофия поджелудочной железы, вызванная приемом сырых соевых бобов, не наблюдалась при добавлении путресцина. Был сделан вывод, что путресцин положительно влиял на состояние кишечника птицы, тем самым увеличивал всасывание питательных веществ.

Влияние полиаминов на рост и развитие индеек . В настоящее время высокая смертность у новорожденного молодняка наносит экономический ущерб в птицеводстве, особенно при разведении индеек. Смертность только что вылупившихся индюшат выше, чем у цыплят-бройлеров. Как показано в работе T.K. Smith T.K. с соавт. (58), при добавлении 0,2; 0,4 и 0,6 % путресцина в рацион индюшат наблюдался значительный прирост массы тела и увеличение выживаемости молодняка. При этом отмечалось увеличение содержания путресцина в тканях кишечника птицы, а также накопление путресцин и спермидина в печени и мышцах. Авторы сделали вывод, что добавка путресцина способствовала росту индюшат за счет нормализации и последующей активации развития желудочно-кишечного тракта (58).

Влияние полиаминов на организм гусей. Установлен молекулярный механизм влияния пищевых добавок полиаминов на клетки яичников гусей. У гусей модификация метаболизма полиаминов под действием антизима влияла на экспрессию генов, участвующих в клеточной пролиферации, апоптозе и в регуляции чувствительности яичников к гормонам (55).

Старение яичников и связанное с этим снижение фертильности — сложная ветеринарная, зоотехническая и экономическая проблема. Окислительный стресс вызывает апоптоз гранулезных клеток, атрезию фолликулов и ухудшает репродуктивные функции домашней птицы (59, 60). D. Jiang с соавт. (61, 62) показали, что аутофагия служит защитным механизмом против окислительного стресса и апоптоза в гранулярных клетках. Введение спермидина в фолликулярные клетки, в которых с помощью 3-нитропропановой кислоты (3-nitropropionic acid, 3-NPA), рапамицина (rapamycin, RAPA) и хлорохина (chloroquine, CQ) или перекиси водорода, RAPA и CQ моделировали окислительный стресс, защищало от негативного воздействия последних. Спермидин повышал соотношение LC3-II/I, ингибировал накопление белка p62 и индуцировал аутофагию. 3-NPA значительно увеличивала продукцию активных форм кислорода (АФК), содержание малонового диальдегида (malonic dialdehyde, MDA), снижала активность супе-роксиддисмутазы (superoxide dismutase, SOD), нарушала экспрессию белка каспазы-3 и снижала экспрессию белка BCL-2 в фолликулах. Спермидин ингибировал окислительный стресс и апоптоз, индуцированные 3-NPA. Кроме того, индуцированный перекисью водорода окислительный стресс подавлялся спермидином. Однако ингибирующий эффект спермидина был устранен хлорохином. Эти результаты продемонстрировали, что спермидин снимает окислительный стресс и апоптоз в фолликулярных гранулярных клетках, индуцируя аутофагию, то есть спермидин обладает значительным потенциалом для поддержания протеостаза и жизнеспособности гранулезных клеток у гусей (55, 61, 62).

Влияние полиаминов на формирование яичной скорлупы и количественные показатели оперения у кур-несушек. Еще одним практическим применением полиаминов может быть потенциальное улучшение абсорбции кальция у кур-несушек. Качество яичной скорлупы продолжает оставаться важной проблемой в промышленном птицеводстве. С возрастом у кур наблюдается ухудшение качества яичной скорлупы, что связано со снижением поглощения кальция в кишечнике, а также с увеличением размера яиц (63). Введение путресцина в рацион кур положительно влияет на качество яичной скорлупы у кур-несушек, которые были идентифицированы как куры со склонностью откладывать яйца с мягкой скорлупой (64). Показано, что клетки поджелудочной железы синтезируют больше полиаминов у кур, несущих яйца с толстой скорлупой. Был сделан вывод, что добавка 0,05 % путресцина к рациону улучшает качество яичной скорлупы, однако более высокие дозы оказались токсичными. Важно подчеркнуть, что путресцин участвует в метаболизме витамина D в кишечнике кур (65). Еще одним перспективным направлением применения полиаминов в птицеводстве может быть их влияние на продуктивность производства пуха и перьев. Показано, что спермидин индуцирует накопление сульфатированного гликозаминогликана, тем самым вызывая увеличение образования перьев у эмбрионов кур в процессе эмбриогенеза (66).

Влияние полиаминов на состояние здоровья птиц, содержащихся в неволе. Было изучено влияние полиаминов на состояние кишечника голубых сорок, которое оценивали по количеству кишечной микробиоты в культуре и по состоянию иммунитета (анализ провоспали-тельного цитокина интерлейкина-6), а также по количеству полиаминов, выделяемых в фекалиях. Установлено, что введение путресцина в рацион птиц значительно снижало содержание интерлейкина-6 в фекалиях, а также количество Clostridium perfringens . При этом наблюдалось увеличение представленности молочнокислых бактерий и энтеробактерий в фекалиях при последующем снижении после прекращения приема добавок путресцина. Одновременное уменьшение воспаления кишечника и содержания C. perfrin-gens указывает на способность путресцина снижать пищевой стресс, связанный с содержанием птиц в неволе, а также с общей стресс-реакцией. Эффективное влияние на количество C. perfringens позволяет рекомендовать использование полиаминов в комбинированной терапии хронического кло-стридиоза. Таким образом, введение полиаминов в рацион диких птиц, содержащихся в неволе, может оказывать положительный эффект, характеризующийся снижением дисбаланса в питании (67).

Полиаминный стресс- ответ. Полиамины вовлечены в молекулярные механизмы реализации неспецифической стресс-реакции — так называемый полиаминный стресс-ответ (ПСО) (37, 41, 68). При стрессор-ном воздействии на организм в целом (ожог, травма и пр.) в мозге активируется ОDС с последующим значительным увеличением содержания полиаминов в 1-е сут, что запускает активацию генов раннего ответа — c-fos , c-jus , c-myc (41).

G.A. Dienel с соавт. (69) были одними из первых, кто показал общность ответной реакции со стороны метаболизма полиаминов на стрессор-ные воздействия различной этиологии. Биохимические и генетические исследования показывают, что полиамины могут функционировать как антиоксиданты — поглотители активных форм кислорода (37, 41). Спермидин рассматривается как фактор регуляции аутофагии и как шаперон, а также спермин и спермидин выступают в роли положительных регуляторов экспрессии генов раннего ответа на стресс, что может объяснить их защитные функции против различных стрессов (69, 70). Эти данные позволяют предположить, что физиологические полиамины могут функционировать как первичные молекулы стресса у птиц и играть важную роль в регуляции взаимодействий патоген—хозяин (39, 70, 71).

Установлено, что во взрослом организме птиц и млекопитающих существует определенная тканеспецифическая особенность ПСО: в отличие от мозга и печени, в надпочечниках и тимусе ПСО характеризуется снижением метаболизма полиаминов. Описаны характерные черты ПСО. В отличие от периферических органов, ПСО в головном мозге регулируется в процессе развития. Причем ПСО в головном мозге отсутствует в ранний постнатальный период. Переход в развитии к зрелому ПСО в головном мозге соответствует по времени прекращению периода гипочувствительности к стрессу в гипоталамо—гипофизарно—адренокортикальной оси (hypothalamic—pituitary—adrenocortical axis, HPAА). В периферических органах ПСО зависит главным образом от вызванной стрессом активации оси HPAА и от увеличения концентрации циркулирующих глюкокортикоидов, а не от активации нейронов. В головном мозге ПСО может быть индуцирован независимо глюкокортикоидами или прямой активацией нейронной сети. Активация ПСО в головном мозге и печени — конструктивный процесс, который повышает выживаемость клеток, в то время как снижение интенсивности обмена полиаминов как в надпочечниках, так и в тимусе может приводить к гибели клеток (72-74).

Как было установлено в экспериментах на различных млекопитающих, а также на цыплятах, спермин и спермидин оказывают нейропротек-торное действие при гипоксии, сохраняя функциональную активность нейронов (75-77). Изучение влияния спермина на обучение пассивному избеганию после транзиторной церебральной ишемии у цыплят показало, что введение спермина уменьшало вредные воздействие ишемии, вызывая увеличение числа нейронов в гиппокампе (78).

В настоящее время обмен полиаминов рассматривается как ключевой метоболизм, определяющий стресс-устойчивость. Результаты анализа метаболомики печени уток-несушек, выращенных при высокой температуре, показали, что введение пищевой добавки с экстрактом зеленого чая в рацион птицы увеличивало концентрацию ключевого метаболита — спермидина. На утках-несушках, выращенных при высокой температуре, введение добавки в дозе 300 мг/кг в рацион имело выраженный защитный эффект за счет улучшения иммунного и антиоксидантного статуса, что способствовало повышению продуктивности. Потенциальный механизм этого эффекта может быть в том, что модулируется синтез спермидина и связанные с ним метаболические пути (54).

Повышение продуктивности птицеводства достигалось благодаря эффективной подготовке кормов к скармливанию и обеспечению большей доступности нутриентов для птицы с акцентом на интенсификацию обменных процессов и влияние на пищеварение (3). Широкие возможности для дальнейшего развития этого направления в практическом птицеводстве открывают полиамины. Добавки полиаминов в рационы улучшают показатели роста и развития цыплят, а также положительно влияют на качество мяса (56), о чем свидетельствует увеличение содержания незаменимых аминокислот и общего количества аминокислот, изменения в метаболизме жирных кислот и снижение соотношение n-6/n-3 полиненасыщенных жирных 634

Все три требования к факторам регуляции стресс-реакции можно проследить на примере полиаминов. Их содержание резко увеличивается в ответ на стрессирующий фактор. Активность ОDC увеличивается в несколько раз через 21 с после начала действия стресса. Введение полиаминов позволяет регулировать стресс-реакцию. Вещества-адаптогены, которые показали способность влиять на течение стресс-реакции, также оказывают модулирующее влияние на содержание полиаминов в тканях. Введение полиаминов в рацион птицы позволяет снизить предубойный стресс, а также пищевой стресс у птиц, содержащихся в неволе и в условиях изменения климата. Следует отметить, что способность полиаминов, особенно спермидина, увеличивать продолжительность жизни, можно рассматривать как еще одно перспективное направление в птицеводстве. Проведенные нами ранее исследования, в которых показаны эффекты полиаминов на поведение животных, также можно использовать в практике птицеводства для коррекции когнитивных процессов. Практическое применение полиаминов может быть направлено на увеличение продуктивности как мясного, так и яичного птицеводства.

Итак, в целом полиамины положительно влияют на рост, развитие, продуктивность и продолжительность продуктивного использования птицы. Спермидин и спермин способны значительно улучшать биосинтетические процессы в организме птицы и тем самым повышать продуктивность и яйценоскость. Тот факт, что дополнительное введение полиаминов в рацион показало высокую эффективность в практике птицеводства стран с жарким климатом, позволяет рассматривать полиамины в качестве перспективных препаратов для южных регион Российской Федерации. Основной признак старения (снижения продуктивного долголетия) — это хроническое и неспецифическое воспаление, которое в основном затрагивает желудочно-кишечный тракт и снижает биосинтез полиаминов, влияющих на микробиоту кишечника птицы. Учитывая большой опыт российских химиков и биологов в производстве синтетических аналогов полиаминов с направленным физиологическим эффектом, можно ожидать создания новых перспективных препаратов для птицеводства. Успешное практическое применение полиаминов напрямую связано с развитием наших представлений об их функциональной значимости в патогенезе тех или иных заболеваний птиц, а также тщательным анализом возможных противопоказаний к их применению. Для достижения прогресса в понимании механизмов, контролирующих обмен полиаминов, и физиопатологических последствий применения полиаминов необходимо изучить их роль в процессах метаболизма и защит-ных/адаптивных реакциях, обеспечивающих повышение стрессоустойчиво-сти птицы.