Всероссийский научно-исследовательский институт физиологии, биохимии и питания животных – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный научный центр животноводства – ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста»
Неспецифическая резистентность (НР) − это сложный, комплексный показатель, который в разных ситуациях может отражать различные аспекты состояния здоровья, жизнеспособности, стресс-устойчивости и адаптивной способности организма. Существует много подходов к оценке НР, но трудно оценить степень их адекватности задачам исследования. Статья содержит разделы: проблема идентификации статуса НР; взаимосвязь возрастного снижения резистентости и процессов старения; теории старения; биохимические тесты оценки НР; окислительный метаболический стресс в свете теорий Селье и Уоддингтона; возможные пути решения прикладных проблем. Аргументируются достоинства применения биохимических тестов для оценки статуса НР, в том числе определение в крови активности супероксиддисмутазы и глютатионпероксидазы, тиол-дисульфидного соотношения, соотношения холестерола липопротеинов низкой и высокой плотности. Обострение проблем, связанных со снижением жизнеспособности высокопродуктивных животных, обусловлены сочетанием неблагоприятных эффектов односторонней селекции на продуктивность, технологических стрессов и отсутствия эффективного прогноза потребностей животных-суперпродуцентов в эссенциальных факторах питания. Радикально улучшить ситуацию можно при одновременном устранении узких мест по этим направлениям. Перспективность разработки нового поколения биологически активных соединений для повышения НР комплексного действия иллюстрируется на примере селенопирана, проявляющего свойства антиоксиданта, иммуностимулятора, антистрессового фактора и радиопротектора.
1. Анисимов В.Н. Молекулярные и физиологические механизмы старения. СПб: Наука, 2003, 468 с.
2. Блинохватов А.Ф. 9-R-сим- нонагидро-10-окса (халькогена) антрацены и соли 9- R-сим-октагидро-10-оксониа (халькогена) антрацена. Дисс... д.б.н., Саратов, 1993.
3. Бузлама В.С., Рецкий М.И., Рогачева Т.Е, Методическое пособие по изучению процессов перекисного окисления липидов в системе антиоксидантной защиты организма у животных. Воронеж, 1997, 350 с.
4. Вайсерман А.М., Войтенко В.П., Мехова Л.В. Эпигенетическая эпидемиология возрастзависимых заболеваний. Онтогенез, 2011, 42(1): 30-50.
5. Ванюшин Б. Ф. Метилирование ДНК и эпигенетика. Генетика, 2006, 42(9): 1186-1199.
6. Гаврилов Л.А., Гаврилова Н.С. Биология продолжительности жизни. М.: Наука, 1991.
7. Галочкин В.А., Малиненко П.Е., Майстров В.И. Система глутатиона как критерий антиоксидантного статуса животных. Труды ВНИИФБиП с.-х. животных, 2005, 24: 97-113.
8. Галочкин В.А., Галочкина В.П. Неспецифическая резистентность и продуктивность откармливаемых на мясо бычков в зоне с повышенным радиационным фоном. Труды ВНИИФБиП, 2007, 46: 52-65.
9. Галочкин В.А. Новые горизонты повышения неспецифической резистентности и продуктивности животных. Боровск: ВНИИФБиП, 2008а, 97 с.
10. Галочкин В.А. Метаболические трансформации селена и биологическая функция селенопирана. Проблемы биологии продуктивных животных, 2008б, 4: 3-20.
11. Галочкин В.А., Галочкина В.П., Максименко С.В. Обмен веществ, неспецифическая резистентность и продуктивность молодняка крупного рогатого скота. Проблемы биологии продуктивных животных, 2008в, 1: 74-82.
12. Галочкин В.А., Галочкина В.П., Остренко К.С. Разработка теоретических основ и создание антистрессовых препаратов нового поколения. Сельскохозяйственная биология, 2009, 2: 43-55.
13. Галочкин В.А., Галочкина В.П. Органические и минеральные формы селена, их метаболизм, биологическая доступность и роль в организме. Сельскохозяйственная биология, 2011, 4: 3-16.
14. Гаркави Л. Х. Адаптационные реакции и резистентность организма. Военно-медицинский журнал. 2009, 4: 36-42.
15. Карпищенко А.И. Медицинская лабораторная диагностика. Программы и алгоритмы. СПб: Интермедика, 2001, 530 с.
16. Ковалев И.Е., Полевая О.Ю. Биохимические основы иммунитета к низкомолекулярным соединениям. М., 1987, 190 с.
17. Ковалев И.Е. Биокибернетические принципы иммунофармакологии. М., 1987, 142 с.
18. Кудрин А.Г., Загороднев Ю.П. Зоотехнические основы повышения пожизненной продуктивности коров. М.: Колос, 2007.
19. Кузнецов В.М. Ассоциации групп крови с количественными признаками: факты и артефакты. Сб. мат. научно-практ семинара: Генетические маркеры и экстерьерные признаки в селекции сельскохозяйственных животных. Сыктывкар: изд. НИПТИ АК Респ. Коми, 2009: 103-117.
20. Кузнецов В.М. К вопросу о зависимости смертности потомства от антигенного сходства родителей: факты и статистические интерпретации. Проблемы биологии продуктивных животных, 2011, 2: 110-117.
21. Кузнецов В.М. Племенная оценка животных: прошлое, настоящее, будущее (обзор). Проблемы биологии продуктивных животных, 2012, 4: 18-58.
22. Кузник Б.И., Васильев Н.В., Цыбиков Н.Н. Иммуногенез, гемостаз и неспецифическая резистентность организма. М.: Медицина, 1998, 318 с.
23. Кургалюк Н.Н. Оксид азота как фактор адаптационной защиты при гипоксии. Успехи физиологических наук, 2002, 33(4): 65-79.
24. Малышев И.Ю., Манухина Е.Б. Стресс, адаптация и оксид азота. Биохимия, 1998, 63: 992-1006.
25. Мысик А.Т. Развитие животноводства в мире. Зоотехния, 2012, 1: 3-7.
26. Назаренко Г.И., Кишкун А.А. Клиническая оценка результатов лабораторных исследований. М.: Медицина, 2002, 544 с.
27. Оловников А.М. Редусомная гипотеза старения и контроля биологического времени в индивидуальном развитии. Биохимия, 2003, 68(1): 7-41.
28. Прошина О., Лоскутов Н. Воспроизводство стада: потерянная страница. Животноводство России, 2011, 9: 40-41.
29. Селье Г. Очерки об адаптационном синдроме. М.: Наука, 1960, 198 с.
30. Селье Г. На уровне целого организма. М.: Наука, 1972, 122 с.
31. Сельцов В.И., Молчанова Н.В., Калиевская Г.Ф., Тохов М.Х. Продуктивное долголетие – комплексный показатель в селекции крупного рогатого скота. В сб.: Продуктивное долголетие крупного рогатого скота молочных пород (информационный обзор). Дубровицы: ВИЖ, 2012: 9-27.
32. Сиротинин Н.Н. Эволюция резистентности и реактивности организма. М.: Медицина, 1981, 235 с.
33. Скулачев В.П. Снижение внутриклеточной концентрации О2 как особая функция дыхательных систем клетки. Биохимия, 1994, 59: 1910-1912.
34. Соколовский В.В., Кузьмина В.С., Москадынова Г.А., Петрова Н.Н. Спектрофотометрическое определение тиолов в сыворотке крови. Клиническая лабораторная диагностика, 1997, 11: 20-21.
35. Соколовский В.В. Тиолдисульфидное соотношение крови как показатель неспецифической резистентности организма. СПб, 1996, 30 с.
36. Уоддингтон К.Х. Основные биологические концепции. В кн.: На пути к теоретической биологии. М.: Мир, 1971, 180 с.
37. Черепанов Г.Г., Решетов В.Б. Исследование возрастной динамики молочной продуктивности коров и интенсивности выбраковки коров в связи с длительностью их хозяйственного использования. Проблемы биологии продуктивных животных, 2010, 1: 5-17.
38. Черепанов Г.Г., Богданова Н.А. К анализу возрастной динамики молочной продуктивности и выбраковки коров: разработка метода и его апробация. Проблемы биологии продуктивных животных, 2012, 1: 110-119.
39. Черепанов Г.Г., Кузина И.Н. Количественный анализ процессов ферментации в рубце и всасывания субстратов у коров (вычислительная модель). Сельскохозяйственная биология, 1993, 4: 118-140.
40. Черноситов А.В., Орлов В.И. Функциональная асимметрия и неспецифическая резистентность мозга. Успехи геронтологии, 2003, 12: 28-45.
41. Anway M.D., Cupp A.S., Ucumcu M. et al. Epigenetic transgenerational actions of endocrine disruptors and male fertility. Science, 2005, 308: 1466-1469.
42. Artandi S.E., DePinho R.A. Telomeres and telomerase in cancer. Carcinogenesis, 2010, 31(1): 9-18.
43. Ballestar E., Esteller M. Epigenetic gene regulation in cancer. Adv. Genet., 2008, 61: 247-267.
44. Bateson P., Barker D., Clutton-Brock М. et al. Developmental plasticity and human health. Nature, 2004, 430: 419-421.
45. Bindoli A. Lipid peroxidation in mitochondria. Free Rad. Biol., 2005, 5: 247-261.
46. Bird A. Perceptions of epigenetics. Nature, 2007, 447: 396-398.
47. Bjornsson H.T., Sigurdsson M.I., Fallin M.D. et al. Intra-individual change over time in DNA methylation with familial clustering. JAMA, 2008, 299: 2877-2883.
48. Bygren L.O., Kaati G., Edvinsson S. Longevity determined by paternal ancestor’s nutrition during their slow growth period. Acta Biotheor., 2001, 49: 53-59.
49. Calabrese V., Cornelius C., Cuzzocrea S., Iavicoli I., Rizzarelli E., Calabrese E.J. Hormesis, cellular stress response and vitagenes as critical determinants in aging and longevity. Mol. Asp. Med., 2011, 32(4-6): 279-304.
50. CalabreseV., Cornelius C., Stella A.M., Calabrese E.J. Cellular stress responses, mitostress and carnitine insufficiencies as critical determinants in aging and neurodegenerative disorders: role of hormesis and vitagenes. Neurochem. Res., 2010, 35(12): 1880-1915.
51. Chandler V.L. Paramutation: from maize to mice. Cell, 2007, 128: 641-645.
52. Chong S., Whitelaw E. Epigenetic germline inheritance. Curr. Opin. Genet. Dev., 2004, 14: 692-696.
53. Cimen M.Y. Free radical metabolism in human erythrocytes. Clin. Chim. Acta, 2008, 390(1-2): 1-11.
54. Cohen E., Dillin A. The insulin paradox: aging, proteotoxicity and neurodegeneration. Nat. Rev. Neurosci., 2008, 9(10): 759-767.
55. Cong Y., Shay J.W. Actions of human telomerase beyond telomeres. Cell Res., 2008, 18(7): 725-732.
56. Csiszar A., Labinskyy N., Zhao X. et al. Vascular superoxide and hydrogen peroxide production and oxidative stress resistance in two closely related rodent species with disparate longevity. Aging Cell., 2007, 6(6): 783-797.
57. Delcuve G. P., Rastegar M., Davie J. R. Epigenetic control. J. Cell. Physiol., 2009, 219: 243-250.
58. Dijkstra J., France J., Davies D.R. Different mathematical approaches to estimating microbial protein supply in ruminants. J. Dairy Sci., 1998, 81: 3370-3384.
59. Dlasková A., Hlavatá L., Jezek P. Oxidative stress caused by blocking of mitochondrial complex I H(+) pumping as a link in aging/disease vicious cycle. Int. J. Biochem. Cell. Biol., 2008; 40(9): 1792-1805.
60. Förstermann U. Nitric oxide and oxidative stress in vascular disease. Pflügers Arch., 2010, 459(6): 923-939.
61. Giorgio M., Trinei M., Migliaccio E., Pelicci P.G. Hydrogen peroxide: a metabolic by-product or a common mediator of aging signals? Nat. Rev. Mol. Cell. Biol., 2007, 8(9): 722-728.
62. Hanigan M.D., Crompton L.A., Reynolds C.K., Wray-Cahen D., Lomax M.A., France J. An integrative model of amino acid metabolism in the liver of the lactating dairy cow. J. Theor. Biol., 2004, 228: 271-289.
63. Hanigan M.D., Crompton L.A., Bequette B.J., Mills J.A.N., France J. Modelling mammary metabolism in the dairy cow to predict milk constituen yield, with emphasis on amino acid metabolism and milk protein production: model evaluation. J. Theor. Biol., 2002, 217: 311-330.
64. Hammen C. Stress and depression. Annu. Rev. Clin. Psychol., 2005, 1: 293-319.
65. Heijmans B.T., Tobi E.W., Lumey L.H., Slagboom P.E. The epigenome: Archive of the prenatal environment. Epigenetics, 2009, 4: 1-6.
66. Holliday R. DNA methylation and epigenetic mechanisms. Cell. Biophys., 1989, 15: 15-20.
67. Ju Z., Rudolph K.L. Telomeres and telomerase in stem cells during aging and disease. Genome, 2006, 1: 84-103.
68. Kangaspeska S., Stride B., Metivier R. et al. Transient cyclical methylation of promoter DNA. Nature, 2008, 452: 112-115.
69. Lyamzaev K.G., Nepryakhina O.K., Saprunova V.B., Bakeeva L.E., Pletjushkina O.Y., Chernyak B.V., Skulachev V.P. Novel mechanism of elimination of malfunctioning mitochondria (mitoptosis): formation of mitoptotic bodies and extrusion of mitochondrial material from the cell. Biochim. Biophys. Acta, 2008, 1777(7-8): 817-825.
70. Meaney M.J., Szyf M., Seckl J.R. Epigenetic mechanisms of perinatal programming of hypothalamic-pituitary-adrenal function and health. Trends Mol. Med., 2007, 13: 269-277.
71. Meissner C. Mutations of mitochondrial DNA - cause or consequence of the ageing process? Z. Geront., Geriatr., 2007, 40(5): 325-333.
72. MeisterA., Anderson M. Glutathione. Annu. Rev. Biochem., 1983, 52: 711-760.
73. Pan Y. Mitochondria, reactive oxygen species, and chronological aging: a message from yeast. Exp. Gerontol., 2011, 46(11): 847-852.
74. Paradies G., Petrosillo G., Paradies V., Ruggiero F.M. Oxidative stress, mitochondrial bioenergetics, and cardiolipin in aging. Free Radic. Biol. Med., 2010, 48(10): 1286-1295.
75. Рaradies G., Petrosillo G., Paradies V., Ruggiero F.M. Mitochondrial dysfunction in brain aging: role of oxidative stress and cardiolipin. Neurochem. Int., 2011, 58(4): 447-457.
76. Peppa M., Uribarri J., Vlassara H. Aging and glycoxidant stress. Hormones (Athens), 2008, 7(2): 123-132.
77. Petrosillo G., Fattoretti P., Matera M., Ruggiero F.M., Bertoni-Freddari C., Paradies G. Melatonin prevents age-related mitochondrial dysfunction in rat brain via cardiolipin protection. Rejuven. Res., 2008, 11(5): 935-943.
78. Riis M.P., Danfaer A., Hvelplund T., Madsen A., Madsen J., Nielsen M.O., Petersen P.H., Sejrsen K., Thilsted Sh.H. A model for the efficient use of new information within physiology, nutrition and breeding of dfairy cows. Report from the National Institute of Animal Science, Denmark, 1990.
79. Rokitskaya T.I., Klishin S.S., Severina I.I., Skulachev V.P., Antonenko Y.N. Kinetic analysis of permeation of mitochondria-targeted antioxidants across bilayer lipid membranes. J. Membr, Biol., 2008, 224(1-3): 9-21.
80. Roxström A., Ducrocq V., Strandberg E. Survival analysis of longevity in dairy cattle on a lactation basis. Genet. Sel., Evol., 2003, 35: 305-318.
81. Sasaki T. Analysis of aging-related oxidative stress status in normal aging animals and development of anti-aging interventions. Yakugaku Zasshi., 2010, 130(1): 29-42.
82. Sasaki T., Unno K., Tahara S. Age-related increase of superoxide generation in the brains of mammals and birds. Aging Cell., 2008, 7(4): 459-469.
83. Schriner S.E., Linford N.J., Martin G.M. et al. Extension of murine life span by overexpression of catalase targeted to mitochondria. Science, 2005, 308(5730): 1909-1911.
84. Shimizu T., Shirasawa T. The present and future of antiaging. Gan To Kagaku Ryoho, 2008, 35(1): 1-5.
85. Smith C. Correlations and apparent contradictions in assessment of oxidant stress status in vivo. Free Rad. Biol. Med., 1991, 10: 217-224.
86. Szyf M. Early life, the epigenome and human health. Acta Peadiatr., 2009, 98: 1082-1084.
87. Thannhauser T.W., Konishi Y., Scheraga H.A. Sensitive quantitative analysis of disulfide bonds in polypeptides and proteins. Anal. Вiochem., 1984, 138(1): 181-188.
88. Tümpel S., Rudolph K.L. The role of telomere shortening in somatic stem cells and tissue aging: lessons from telomerase model systems. Ann. NY Acad. Sci., 2012, 1266: 28-39.
89. Ungvari Z., Parrado-Fernandez C., Csiszar A. Mechanisms underlying caloric restriction and lifespan regulation: implications for vascular aging. Circ. Res., 2008, 102(5): 519-528.
90. Van Speybroeck L. From epigenesis to epigenetics: the case of C.H. Waddington. Ann. NY Acad. Sci., 2002, 981: 61-81.
91. Waterland R.A. Is epigenetics an important link between early life events and adult diseases? Horm. Res., 2009, 71: 13-16.
92. Yen W.L., Klionsky D.J. How to live long and prosper: autophagy, mitochondria, and aging. Physiology (Bethesda), 2008, 23: 248-262.