Старение яичников является самым ранним событием в общем процессе старения живых организмов. У кур-несушек снижение интенсивности яйцекладки, связанное с возрастом, инициируется уже через 65-70 недель жизни, что сокращает срок их продуктивного использования и служит фактором, тормозящим темпы развития яичного птицеводства. В этой связи особую значимость представляет вопрос о механизмах, в первую очередь эндокринных, контролирующих овариальное старение у домашней птицы. Как известно, гормоны щитовидной железы оказывают плейотропные эффекты у позвоночных, регулируя рост, развитие и функции многих органов, включая гонады. Любые тиреоидные патологии (как гипо-, так и гипертиреоз) могут приводить к нарушениям в функционировании репродуктивной системы, в первую очередь ее овариальных компонентов. При этом тиреоидные гормоны воздействуют на различные канонические сигнальные пути, вовлеченные в физиологическое старение яичников. Однако до сих пор нет ясной информации о роли этих гормонов в возрастном ухудшении репродуктивной функции самок. Представленный проект направлен на решение фундаментальной проблемы биологии развития, связанной с изучением эндокринных механизмов регуляции старения яичников, а также с идентификацией факторов, отвечающих за защиту яичников от преждевременного старения. Объектом исследования будет служить яичник домашних кур (Gallus domesticus), что обусловлено особой актуальностью вопроса разработки новых подходов к продлению их продуктивного долголетия для повышения экономической эффективности яичного птицеводства. В рамках проекта впервые ставится задача изучить пути участия различных компонентов тиреоидной системы в регуляции фолликулогенеза и их роль в овариальном старении. Проектом предусматривается провести мониторинг возрастных изменений продукции гормонов тиреоидной оси, обеспеченности организма микроэлементами, необходимыми для их синтеза и конверсии, и экспрессии факторов, отвечающих за их биодоступность для клеток преовуляторных фолликулов. Также предполагается сравнить содержание в крови гормонов тиреоидной системы, а также экспрессию в фолликулярных клетках их рецепторов и ферментов периферического метаболизма на разных стадиях овуляторного цикла в период максимальной интенсивности яйцекладки и в период ее последующего снижения. Кроме того, планируется исследовать in vitro характер и механизмы влияния трийодтиронина (Т3), наиболее активной формы тиреоидных гормонов, на стероидогенную и пролиферативную активность фолликулярных клеток и их резистентность к апоптозу в начале и в конце периода продуктивного использования. Реализация проекта позволит впервые: 1) идентифицировать наиболее важные изменения в функционировании тиреоидной оси в процессе репродуктивного старения; 2) провести анализ взаимосвязи между преовуляторной волной репродуктивных гормонов и активностью тиреоидной системы в зависимости от возраста кур-несушек; 3) охарактеризовать функциональную роль трийодтиронина в регуляции роста и развития преовуляторных фолликулов у птиц разного возраста; 4) определить сигнальные пути, активируемые трийодтиронином в фолликулярных клетках молодых и репродуктивно постаревших кур. В результате выполнения предлагаемого проекта будут получены новые знания о роли тиреоидной системы в регуляции процессов, связанных с возрастным ухудшением функции яичника у домашней курицы, что будет способствовать пониманию фундаментальных механизмов, лежащих в основе эндокринного контроля репродуктивного старения. Полученная информация может служить научной основой для разработки новых подходов к продлению продуктивного долголетия и, следовательно, срока промышленного использования кур-несушек. Кроме того, исследование роли тиреоидной системы в репродуктивном старении на модели яичника кур позволит получить новые знания, которые могут быть использованы для торможения преждевременных возрастных изменений, приводящих к бесплодию у человека.
Целью заявляемого проекта является изучение взаимосвязи антиоксидантных свойств и биохимического состава козьего молока с определением влияния макро- и микроэлементов (ММЭ) на активность антиоксидантов и ферментов козьего молока. Изучение продуктов животноводства сегодня выходит далеко за рамки оценки их питательной ценности. Качество и, особенно, функциональность выходят на первый план. Помимо высокой питательной ценности, молоко обладает ярко выраженной функциональной “активностью” Известны его антигипертензивные, противовоспалительные, противоопухолевые, антиоксидантные, антибактериальные, иммуномодулирующие и иммуностимулирующие свойства. Ca, K, Mg, Na, P, Se и Zn и другие ММЭ отлично усваиваются из молока. Богато молоко и антиоксидантами, важными для нейтрализации свободных радикалов, которые являются неотъемлемой частью биохимических реакций в организме. Все эти свойства позволяют ему занимать лидирующие позиции в решении вопросов функционального питания. В частности, козье молоко - отличный источник антиоксидантов. Все это благодаря разнообразию витаминов (A, E, D и других), каротиноидов, серосодержащих аминокислот (прежде всего – цистеина), фосфатов, кальция, цинка, селена, ферментов (супероксиддисмутазы, каталазы, глутатионпероксидазы), олигосахаридов и биоактивных пептидов, полиненасыщенных жирных кислот (прежде всего – линолевой, линоленовой и арахидоновой кислот). Например, пищевая ценность и антиоксидантная способность молока животных и молочных продуктов подробно описана в обзоре Khan I.T. и других (2018). Однако недостаточное на наш взгляд внимание уделяется изучению системы антиоксидантной защиты и её взаимосвязи с ММЭ составом молока коз. Несмотря на широкую известность, того факта, что многие ферменты системы антиоксидантной защиты содержат ММЭ не только в своем составе, но и непосредственно в функциональной группе. Например, супероксиддисмутазы (СОД) 1 и 3 содержат в активном центре медь, а цинк является её структурным компонентом. СОД, как и ряд других ферментов антиоксидантной системы, широко присутствуют в козьем молоке. Научная новизна исследований по проекту связана с комплексным подходом к изучению антиоксидантов козьего молока, описании взаимосвязи его антиоксидантных свойств с биохимическим и ММЭ составом в сложной коллоидной системе молока. Предполагаются использование и адаптация разнообразных методов и подходов в изучении антиоксидантов. Проектом предусмотрена фундаментальная модификация аналитических методик, основанных на современных достижениях биологии и химии, физиологии. Таким образом, предлагаемый проект, по нашему мнению, имеет как фундаментальное, так и прикладное значение. Базой предлагаемого проекта служит недавняя работа авторов по антиоксидантам крови овец : Zaitsev S.Y.; Savina A.A.; Volnin A.A.; Voronina O.A.; Bogolyubova N.V. Comparative Study of the Water-Soluble Antioxidants in Fodder Additives and Sheep Blood Serum by Amperometric and Biochemical Methods. Animals, 2020, 10, 1186 (Q1, doi:10.3390/ani10071186).
Одной из проблем воспроизводства некоторых пород непромышленной птицы является ожирение. Изучение молекулярно-генетических основ метаболизма липидов у генофондных пород является важной научной задачей. Секвенирование регуляторной области генов, вовлеченных в липидный обмен у кур позволит найти и проанализировать влияние эффективных ДНК- маркеров на депонирование жира в организме. Моделирование тест-систем для определение вариантов полиморфизма генов и апробация их в исследуемых группах птиц позволит нам провести сравнительную оценку влияния породы на эффективность маркера. Повышение репродуктивных и мясных качеств способствует как увеличению эффективности содержания, так и сохранению необходимого уровня разнообразия и генетических особенностей пород.
Развитие молочного животноводства и значительное повышение продуктивности молочного скота требуют особого внимания к вопросам улучшения качества молока. Химический состав, содержание жира и профиль жирных кислот определяют вкусовые качества молока и являются ключевыми моментами для молочной промышленности, основной целью которой является более эффективная переработка молока для обеспечения населения высококачественными натуральными молочными продуктами. Хотя рацион кормления животных является основным определяющим фактором состава молока, существуют и другие важные показатели, такие как породная и видовая принадлежность, индивидуальные особенности животного, стадия лактации. Также, результаты исследований последних лет показали важную роль эпигенетических свойств молока, основанных на содержании в нем генетического материала, известного как микроРНК (миРНК). Есть данные, свидетельствующие что изменение профиля миРНК в экзосомах молока может изменяться во время лактации, влияя на содержание жирных кислот молока посредством модификаций транскриптомов в эпителиальных клетках молочных желез [Chen, Z.; Shi, H.; Sun, S.; Luo, J.; Zhang, W.; Hou, Y.; Loor, J.J. MiR-183 regulates milk fat metabolism viaMST1 in goat mammary epithelial cells. Gene 2018, 646, 12–19.]. Поиск доступных способов улучшения качественного состава молока продуктивных животных (КРС и МРС) основанный на изучение генетических и эпигенетических механизмов является актуальной задачей для молочного скотоводства. Проект направлен на изучение особенностей качественного состава молока, уровень экспрессии миРНК у основных молочных пород, используемых в Ленинградской области: черно-пестрой с высокой долей кровности по голштинской, айрширской породе КРС и коз зааненской породы. В ходе реализации проекта также будут проведены полногеномные исследования по выявлению особенностей аллелофонда айрширской породы Ленинградской области. Выбор данной породы обоснован тем, что по своим продуктивным качествам она вполне может конкурировать с голштинской породой, и отличается рядом уникальных качеств (жирномолочность, белковомолочность, маститоустойчивость, продуктивное долголетие). Научной основой для решения данной проблемы является комплексный подход, включающий использование генетических, геномных и биоинформационных технологий, анализ молока на основе инфракрасной спектрометрии и проточной цитометрии. Проект имеет прикладную направленность в плане разработки эффективных программ разведения пород молочного направления продуктивности в целях обеспечения стабильного роста производства молока и повышения качества производимой продукции. Выполнение предлагаемого Проекта внесёт вклад в развитие геномных оценок молочного скота.
Тенденцией в современном мире является снижение общего количества существующих пород всех видов сельскохозяйственных животных, что может негативно сказаться на создании селекционных форм, сохранении генетического разнообразия и генотипов с экспрессией генов, связанных с экономически-значимыми признаками. Одним из способов сохранения генетического материала может быть криоконсервация эмбрионов или половых клеток. Однако, для птиц невозможно создать криобанки женских половых клеток и эмбрионов, поскольку яйцеклетки птиц являются полилецитальными. Методы криоконсервации спермы всех видов сельскохозяйственных птиц уже достаточно хорошо разработаны, но не позволяют сохранять генетическую информацию митохондрий (мтДНК) и W-хромосомы. В последние годы стали разрабатываться методы выделения и культивирования эмбриональных клеток с целью изучения дифференцировки и дедифференцировки, что позволило выделять у птиц эмбриональные, стволовые и первично-половые клетки. Доказана плюрипотентность этих клеток, но недостаточно изучены их морфология, пролиферативная активность у разных пород при замораживании и оттаивании. Не решён вопрос, изменяется ли кариотип после культивирования и криоконсервации и связаны ли эти изменения с породной принадлежностью птицы? Решением может быть использование генофондных коллекций и создание химерных о особей, полученных при трансплантации заморожено-оттаянных клеток в эмбрионы-реципиенты. Для реализации проекта будут отобраны породы кур с учетом их происхождения, направления продуктивности и маркерных генов. Биоматериал будет получен в биоресурсной коллекции ВНИИРГЖ «Генетическая коллекция редких и исчезающих пород кур» (Пушкин, Санкт-Петербург). Новизна данного проекта заключается в оценке и разработке методики сохранения донорских бластодермальных клеток редких и исчезающих видов кур с целью начала создания криобанка генетических ресурсов. Впервые будет дана краткая цитологическая и цитогенетическая характеристика некоторых клеточных популяций разных пород кур, свежевыделенных из бластодисков и после размораживания. Будет разработана и оптимизирована методика криоконсервации эмбриональных бластодермальных клеток кур разных пород. Выживаемость и полноценность донорского материала будет проверена на создании химер птиц разных пород.
