doi: 10.15389/agrobiology.2024.2.237rus

УДК 636.52/.58:636.084.412

Исследование выполнено за счет средств гранта Российского научного фонда № 23-16-00165, https://rscf.ru/project/23-16-00165/.

КАЛЬЦИЙ: ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ, ИСТОЧНИКИ И НОРМИРОВАНИЕ В ПРОМЫШЛЕННОМ ПТИЦЕВОДСТВЕ (обзор)

К.А. КАЗАЕВ1 , Т.Н. ХОЛОДИЛИНА1, 2, Е.А. СИЗОВА1, 2, С.В. ЛЕБЕДЕВ1, Е.В. САЛЬНИКОВА2

Кальций критически важен для сельскохозяйственных животных и птицы в условиях современных интенсивных технологий, поэтому поиск его новых источников продолжается. Основные критерии их оценки — высокая биодоступность этого макроэлемента в сочетании с низкой стоимостью такой кормовой добавки. Физиологическое действие кальция распространяется на все системы органов (G.S. Baird, 2011). Следовательно, в птицеводстве рецептуры рационов цыплят-бройлеров и кур-несушек должны разрабатываться с учетом роли этого макроэлемента в метаболических путях, участия ионов кальция в прямых и косвенных химических взаимодействиях с другими неорганическими и органическими соединениями, клеточными и надклеточными структурами. Особенно актуален поиск более доступных и эффективных способов нормализации рационов сельскохозяйственной птицы при высоких потерях молодняка и яиц. У птицы 99 % кальция содержится в костях, 1 % — в мягких тканях (Д. Оберлис с соавт., 2008). Однако современные фундаментальные и клинические исследования доказывают, что роль кальция в физиологических процессах не ограничивается формированием структуры костей и яичной скорлупы. От достаточной концентрации кальция в крови зависит секреция и действие гормонов, проницаемость клеточных мембран, нервная проводимость, мышечные сокращения (R. Stehle с соавт., 2007; E.T. Kavalali, 2015). Кальций увеличивает синтез коллагена, что ускоряет заживление ран (J. Zhang с соавт., 2021), влияет на функции белков, с которыми связывается в качестве кофактора (C. Umerah с соавт., 2023). Апоптоз, его интенсивность, межклеточная адгезия при формировании соединительной ткани кальций-зависимы (D. Goll с соавт., 2003). Количество костной ткани в организме генетически запрограммировано. При недостатке кальция в период роста тело не достигнет необходимых параметров (K. Okuyama с соавт., 2022). Логично, что одной из важнейших патогномоничных причин большого числа отклонений от нормы может быть дефицит кальция, нарушение его усвояемости, низкая биодоступность. Общепризнанными источниками кальция служат его соли: карбонат, цитрат, лактат, дикальцийфосфат, глюконат, сульфат и их комбинации с витамином D3, микроэлементами, эстрогенами (F. Zhang с соавт., 2018; B.L. Damron с соавт., 1995; Н.С. Стрелков с соавт., 2008; L.P. Yang с соавт., 2018). Существенное различие между этими соединениями заключается в разной биодоступности Ca. Механизм доступности кальция из солей известен и зависит от нескольких факторов, прежде всего от дозы, одновременного поступления синергистов и антагонистов, кислотности желудочного сока, режима потребления (F. Bronner, 2023; S. Christakos, 2012; R. Alexander с соавт., 2023). Поэтому необходимо тщательно подбирать состав рациона и учитывать множественные взаимодействия между его компонентами в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) животных. В обзоре освещены вопросы биохимии кальция в организме животных и птицы. Рассмотрены нормы поступления кальция с рационом в России и за рубежом, механизмы его усвоения в разных отделах ЖКТ, синергетические и антагонистические взаимодействия ионов кальция с другими элементами и органическими соединениями, а также метаболические пути трансформаций кальция в различных системах организма.

Ключевые слова: кальций, куры-несушки, цыплята-бройлеры, рецепторы, синергисты, антагонисты, нормирование рациона.

Птицеводческая отрасль на сегодняшний день — важнейший поставщик высококачественных животных белков в мире (1). Российская Федерация занимает ведущие позиции по объемам производства мяса птицы (2). Благодаря эффективности генетического отбора удалось значительно сократить производственный цикл выращивания бройлеров (3) и увеличить период использования кур-несушек (4). Однако отбор, ориентированный прежде всего на признаки продуктивности, приводит к возникновению обменных (легочная гипертензия, синдром внезапной смерти и т.д.) и структурных (дисхондроплазия большеберцовой кости, вальгусна и варусная деформация, спондилолистез и др.) заболеваний (5). Травмы и деформации костей, ухудшение качества яичной скорлупы снижают эффективность производства и могут поражать почти половину поголовья птицефабрик. Для фермерских хозяйств определяющим экономическим фактором служит качество яичной скорлупы. При средней производительности небольшой птицефабрики 300 млн яиц в год около 24 млн яиц выводятся из коммерческого оборота из-за мягкой скорлупы или ее разлома (6-8).

Минеральное питание играет решающую роль в росте и минерализации костей птиц, репродуктивных качествах несушек (9). Количество и объем минеральных добавок в рационах постоянно растет, что связано с относительно невысокой биодоступностью химических элементов из традиционных источников (10). Кальций — один из наиболее важных компонентов минерального питания птицы. Он обеспечивает структурную прочность костей и яичной скорлупы, играет жизненно важную роль во многих биохимических реакциях (11). Следовательно, актуален поиск оптимальных кальцийсодержащих структур с высокой биодоступностью и низкой стоимостью.

Цель нашего обзора — обобщение данных о физиологической роли кальция и особенностях его обмена у сельскохозяйственной птицы с учетом использования в рационах различных кальцийсодержащих источников.

Физиологическая роль кальция.Кальций — один из важнейших макроэлементов в полноценном питании (12). Его оптимальное содержание нормализует множество физиологических процессов в организме. В виде двухзарядного катиона ион кальция обладает высокой химической активностью, отрицательным электродным потенциалом (-2,87 В) и, как следствие, высокой восстановительной активностью (13).

Кальций участвует в метаболических процессах формирования тканей. При образовании или регенерации костной ткани механизм синтеза коллагена требует активации кальций-зависимых ферментов, регулирующих сшивку коллагеновых волокон, что в дальнейшем определяет конструкцию костного матрикса (14).

Возбуждение нервных центров желудочков сердца и мышц обусловлено связыванием ионов кальция с белковым комплексом — тропонином, вызывающим конформационные изменения в актиновых филаментах, позволяющие им взаимодействовать с миозином (15). В нейронах ионы кальция участвуют в высвобождении нейротрансмиттеров в синапсах. Это приводит к экзоцитозу синаптических пузырьков и обеспечивает сигнальную связь между нейронами (16).

Поддержание нормального уровня кальция в рационе положительно сказывается на продуктивности сельскохозяйственных животных и способствует уменьшению воспалительных процессов через сигнальный путь CaSR (17, 18).

Ионы кальция служат кофактором при превращении протромбина в тромбин и фибриногена в фибрин (19, 20). Эти процессы лежат в основе регенерации поврежденных тканей.

Кальций важен и для основных систем иммунного ответа. Он участвует в активации Т-клеток, выработке антител В-клетками и дегрануляции тучных клеток, что приводит к высвобождению гистамина и других медиаторов воспаления (21, 22).

Кальций необходим при формировании костной ткани и яичной скорлупы у птицы. При формировании кости ионы кальция действуют как ключевой элемент в матрице гидроксиапатита и остеобластов, которые обеспечивают твердость и прочность костной ткани (23, 24). Образование яичной скорлупы основано на связывании ионов кальция в аморфные частицы нерастворимого карбоната кальция на белковых мембранах, насыщенных сульфатированными протеогликанами (25).

Многим ферментам, например некоторым липазам, протеазам и фосфатазам, для активации требуются ионы кальция, которые связываются с их активными центрами и вызывают необходимые конформационные изменения (26, 27). Ионы кальция участвуют в биохимических путях высвобождения гормонов эндокринными железами: инсулина из бета-клеток поджелудочной железы и паратиреоидного гормона из паращитовидных желез (28, 29). В сетчатке глаза ионы кальция модулируют активность ферментов и ионных каналов, участвующих в сигнальных путях фоторецепторов (палочек и колбочек), что обеспечивает процессы фотопередачи (30). В биохимии меланогенеза ионы кальция играют роль регулятора тирозиназы (монофенольной монооксигеназы), катализирующей образование меланина и некоторых других пигментов из тирозина. Так организм животного получает защиту от повреждения УФ-излучением (31).

При оплодотворении кальций регулирует подвижность сперматозоидов, капацитацию и акросомную реакцию, что необходимо для межмембранного взаимодействия сперматозоида и яйцеклетки (32).

Ионы кальция участвуют в регуляции апоптоза (запрограммированная гибель клеток). Повышение количества кальция внутри клетки приводит к активации кальпаинов — кальцийзависимых протеаз, которые, в свою очередь, запускают многостадийные механизмы апоптоза (33).

Во всех метаболических реакциях ионы кальция подвергаются воздействию сопутствующих химических элементов и органических соединений (синергизм и антагонизм), что определяет их дальнейший метаболизм. Одни соединения повышают подвижность ионов кальция и их способность проникать через различные мембраны, другие блокируют этот процесс либо выводят кальций из организма в виде нерастворимых солей. Мы считаем важным рассмотреть подобные взаимодействия.

Рецепторы кальциевого обмена: синергетические и антагонистические взаимодействия. У птиц кальций усваивается преимущественно в 12-перстной кишке и подвздошном участке тонкого кишечника посредством активного трансаннулярного и пассивного параклеточного транспорта. Трансаннулярный механизм обеспечивает всасывание 80-90 % ионов кальция и действует при участии витамина D; параклеточный механизм поставляет в организм оставшиеся 10-20 % за счет абсорбции по электрохимическому градиенту концентраций (34, 35).

Основные факторы, влияющие на всасывание кальция, — это возраст, вид птицы, рацион и концентрация паратиреоидного гормона (36). На всасывание также влияют различные компоненты рациона, обладающие синергетическим, нейтральным или антагонистическим действием по отношению к ионам кальция.

Магний — один из наиболее значимых синергистов кальция, который играет важную роль в развитии костной, нервной и мышечной ткани. Как кофактор магний активирует работу сотен ферментов и необходим для активности АТФ-синтазы, производящей АТФ из АДФ и неорганического фосфата (37, 38). Кроме того, он участвует в регуляции проводимости ионных каналов, в том числе транспортирующих ионы Ca2+ внутрь и наружу через клеточные мембраны, действуя как блокатор кальциевых каналов (39). Магний вовлечен в регуляцию выработки паратиреоидного гормона (ПТГ). При снижении концентрации Mg секреция ПТГ увеличивается, что приводит к усилению резорбции костей и повышению реабсорбции кальция почками в петле Генле — причине гиперкальциемии (40). Магний также модулирует функцию протеинкиназы C, которая активируется при достаточном количестве кальция и регулирует высвобождение нейротрансмиттеров и гормонов (41).

Витамин D (холекальциферол) стимулирует выработку кальций-связывающего белка кальбиндина в слизистой оболочке кишечника, что увеличивает всасывание кальция (42). Кроме того, витамин D повышает экспрессию переносчиков кальция в почках, что помогает сохранять ионы Ca2+ в организме и поддерживать их гомеостаз (43). Витамин D, участвуя в генной экспрессии в остеобластах, остеоцитах и остеокластах, помогает поддерживать прочность костной ткани, что опосредовано гомеостазом кальция (44).

Роль фосфора в формировании опорно-двигательного аппарата животных очень велика (45). Кальций и фосфор — основные элементы, из которых состоит минеральная матрица кости (гидроксиапатит). Их концентрация в костной ткани строго регулируется: когда соотношение этих элементов в рационе не сбалансировано, могут происходить изменения в процессах минерализации костей и обмене кальция (46).

Еще один ключевой процесс, в котором участвует фосфор, — регуляция секреции ПТГ паращитовидной железой. Секреция ПТГ регулируется по принципу обратной связи в зависимости от концентрации ионов кальция и фосфат-ионов в крови. Низкое содержание кальция стимулирует секрецию ПТГ, что приводит к высвобождению Ca из костей и увеличению его реабсорбции в почках (47, 48).

Витамин К2 (менахинон) относится к семейству жирорастворимых и необходим для нормального свертывания крови, формирования опорно-двигательного аппарата и стабильной работа сердечно-сосудистой системы (49). Витамин К2 регулирует метаболизм кальция у животных и человека. Он необходим для активации кальций-связывающего белка остеокальцина и вырабатывается остеобластами — клетками, ответственными за построение костной ткани (50). Активация происходит посредством карбоксилирования с присоединением карбоксильных групп к определенным аминокислотам (51). Это создает условия для связывания остеокальцина с ионами Ca2+ с последующим образованием гидроксиапатита, составляющего костный матрикс. Кроме того, витамин К2 участвует в регуляции активности белка, называемого матриксным Gla белком, который содержится в хрящах и стенках кровеносных сосудов (52). Gla белок ингибирует накопление кальция в мягких тканях, связываясь с ионами кальция и предотвращая его отложение.

Цинк необходим для функционирования остеобластов и остеокластов (53). Он способствует их дифференцировке и поддержанию активности, что обеспечивает синтез белков костного матрикса, которые помогают связывать кальций и другие минералы для формирования костной ткани. Также цинк может ингибировать активность остеокластов, уменьшая резорбцию кости и предотвращая чрезмерную потерю костной массы (54). Так, zinc finger protein 467 (Zfp467) важен для функционирования остеобластов и формирования костной ткани. Zfp467 регулирует экспрессию гена SOST, который кодирует секретируемый гликопротеин склеростин, экспрессируемый исключительно остеоцитами. Склеростин действует как негативный регулятор формирования кости посредством модуляции сигнального пути (55). Также ионы цинка могут модулировать уровень кальмодулина (56, 57). Цинк связывается с PTH-подобным пептидом, который участвует в регуляции содержания кальция в крови (58), и модулирует его активность, что приводит к гипокальциемии (59).

Бор влияет на кальциевый метаболизм посредством нескольких механизмов. Присутствие в рационе от 0,158 до 2,72 ppm бора положительно влияло на накопление витамина D у крыс при авитаминозе (60, 61). Это сопровождалось заметным увеличением всасывания кальция, магния и фосфора. В эксперименте in vitro на остеобластических клетках в присутствии бора активировались кальциевые каналы L-типа, а также натрий-калиевая аденозинтрифосфатаза, что свидетельствует об участии бора в стабилизации транспортных каналов клеточных мембран (62). Кальций и бор образуют с фруктозой комплекс — фруктоборат кальция, значительно снижающий концентрацию C-реактивного белка в сыворотке крови, что препятствует развитию воспалительных процессов, связанных с потерей минеральной плотности костной ткани (63).

Марганец также действует как кофактор, обеспечивающий активацию супероксиддисмутазы 2, аргиназы, глутаминсинтазы и гликозилтрансфераз, участвующих в биосинтезе протеогликанов. Кроме того, некоторые протеогликаны фиксируют ионы кальция в очагах оссификации (66, 67). Однако следует учитывать, что при превышении доз марганца в рационах он способен подавлять всасывание кальция и магния, конкурируя за центры их связывания, тем самым подавляя их всасывание (68).

Лактоза усиливает всасывание кальция: в тонком кишечнике она расщепляется на глюкозу и галактозу под действием фермента лактазы, затем эти моносахариды в форме комплексонов с ионами кальция быстро всасываются (69). Кроме того, ферментация лактозы кишечными бактериями, особенно видами Lactobacillus, приводит к образованию молочной кислоты, которая повышает кислотность в кишечнике, дополнительно повышая растворимость многих форм кальция (70). В толстом кишечнике непереваренная лактоза может ферментироваться резидентными бактериями с образованием короткоцепочечных жирных кислот, которые всасываются в кровоток и стимулируют высвобождение инсулина, что приводит к увеличению реабсорбции кальция почками (71, 72).

Коллаген представляет собой семейство структурных белков, которые образуют основной компонент внеклеточного матрикса в различных соединительных тканях — костях, хрящах, сухожилиях и связках (73). Коллаген необходим для обеспечения их механической прочности. Хотя коллаген не регулирует гомеостаз кальция напрямую, его присутствие и взаимодействие с другими компонентами костного матрикса играют важную роль в поддержании здоровья костной ткани (74). Благодаря взаимодействию между фибриллами коллагена и кристаллами гидроксиапатита обеспечивается равномерное распределение механического напряжения в костной структуре и повышается ее прочность (75). При нарушении синтеза коллагена или изменениях его структуры затрудняется минерализации костей, что влияет на кальциевый метаболизм. Обновление кости представляет собой непрерывный процесс резорбции костной ткани остеокластами и формирования новой ткани остеобластами (76). Пептиды, которые образуются при деградации коллагена, ускоряют обновление костной ткани, модулируя активность остеокластов и остеобластов. Некоторые из этих пептидов ингибируют дифференцировку остеокластов и стимулируют пролиферацию и активность остеобластов, потенциально способствуя формированию кости и сохраняя ее минеральную плотность (77).

Избежать полного отсутствия вредных веществ в рационе нельзя, поэтому необходимо своевременно проводить его анализ и коррекцию.

Алюминий может напрямую влиять на минерализацию костей, конкурируя с кальцием за места связывания на гидроксиапатите (78). Замещая кальций, алюминий образует гидроокиси, изменяющие структуру костной ткани и повышающие ее хрупкость. Алюминий подавляет дифференцировку и функциональную активность остеобластов, снижая минерализующую способность и нарушая общую структуру кости (79). Кроме того, ионы алюминия обладают достаточно высокой комплексообразующей способностью. Алюминий препятствует всасыванию фтора в кишечнике и нарушает баланс кальция и фосфора в организме, что приводит к остеопорозу (80). Также алюминий может ингибировать секрецию ПТГ паращитовидными железами и снижать скорость базально- и изопротеренол-стимулированных секреций, что приводит к дисбалансу ионов Ca2+ в тканях (81). Высокая концентрация алюминия в крови блокирует гидроксилирование витамина D в почках с образованием его физиологически активной формы — 1,25-дигидроксивитамина D (кальцитриола), тем самым нарушая процесс биохимических трансформаций этого витамина (82).

Избыток меди в рационе вызывает окислительный стресс, который характеризуется выработкой активных форм кислорода (АФК) и последующим повреждением клеток (83). Окислительный стресс негативно влияет на здоровье костей, поскольку АФК напрямую повреждают костные клетки и стимулируют выработку воспалительных цитокинов, способствующих резорбции костей (84, 85). Медь в высокой концентрации подавляет активность ионов цинка, что ведет к снижению активности витамин D-зависимых промоторов в остеобластах (86). Медь конкурирует с другими двухвалентными катионами, в частности с ионами кальция. Она может снизить абсорбцию кальция, конкурируя за транспортные механизмы и сайты связывания (87).

Превышение содержания железа в рационе приводит к похожим нарушениям элементного статуса (88). Избыток железа также может генерировать активные формы кислорода посредством реакции Фентона, вызывая окислительный стресс с последующей косвенной дестабилизацией кальциевого баланса (89).

Кадмий оказывает ингибирующее действие на кинетику связывания с костным гидроксиапатитом, что негативно отражается на функциональном состоянии костей и увеличивает время образования костной ткани (90). Кадмий накапливается в почках, где вызывает дисфункцию проксимальных канальцев нефронов, что приводит к почечной недостаточности (91). Поврежденные почки хуже реабсорбируют кальций, что снижает его концентрацию в плазме крови. К тому же почки отвечают за выработку кальцитриола — активной формы витамина D, участвующего в регуляции кальциевого обмена (92). Избыточное количество кадмия может вызвать воспаление и выработку провоспалительных цитокинов, например интерлейкина 6 и фактора некроза опухоли-альфа (93, 94). Известно о способности этих цитокинов усиливать резорбцию костной ткани (95).

Свинец как антагонист кальция может нарушать функцию потенциалозависимых кальциевых каналов, обеспечивающих высвобождение нейромедиаторов и сокращение мышц (96). Также свинец способен подавлять высвобождение нейротрансмиттеров — ацетилхолина и дофамина (97), дефицит которых ведет к ухудшению когнитивных и моторных навыков (98). Замещение ионов кальция ионами свинца в сайтах связывания лежит в основе нарушения функций многих систем, особенно нервной (99).

Фтор в форме фторида (F-) может нарушать метаболизм ионов кальция. При избытке фтора F- он замещает гидроксильную группу в гидроксиапатите костей с последующей пролиферацией, дифференцировкой и апоптозом остеокластов (100). Такая модификация костной ткани повышает ее плотность и делает более хрупкой. Избыток фтора ингибирует кальцийзависимые ферменты (например, Mg2+-АТФ-азы, креатинкиназы и Na,К+-АТФ-азы), конкурируя за их активные центры с ионами кальция (101). Это снижает эффективность минерализации костей и клеточной передачи сигналов. Избыток фтора может ингибировать цитохром P-450 по механизму фторирования с образованием группы CF3CH2O (102). Этот фермент синтезирует активную форму витамина D (кальцитриол) из неактивного соединения кальцидиола в почках (103).

При внесении в рацион птиц дополнительных источников кальция необходимо удостовериться в отсутствии высоких доз щавелевой кислоты, которой производители корма его подкисляют. Щавелевая кислота может связываться со свободными ионами кальция в желудочно-кишечном тракте (ЖТК) с образованием нерастворимого соединения оксалата кальция (CaC2O4) (104), что снижает доступность кальция для всасывания в кишечнике. Нерастворимые кристаллы оксалата кальция могут накапливаться в почках и мочевыделительной системе, приводя к образованию камней, нефрокальцинозу и другим проблемам (105).

Фитиновая кислота, также известная как гексафосфат инозитола (IP6), содержится в основном в продуктах растительного происхождения — семенах, орехах и злаках. Попадая в организм птицы, фитиновая кислота может ингибировать биологические эффекты цинка, снижать его биодоступность, что усиливается при недостатке кальция в рационе (106). Избыток фитиновой кислоты подавляет всасывание железа (107).

Танины — полифенольные дубильные вещества, содержащиеся в продуктах растительного происхождения. Танины образуют нерастворимые комплексы с ионами кальция через водородные связи и гидрофобные взаимодействия. Это хелатирование приводит к снижению биодоступности и абсорбции кальция в кишечнике (108). Дисбаланс ионов Ca2+, вызванный избытком танинов, влияет на функции костной щелочной фосфатазы и остеокальцина, маркирующих активность остеобластов (109, 110).

Избыточное содержание пищевых волокон в рационе птицы может ускорить прохождение пищи по ЖТК, что сокращает время, в течение которого на соединения кальция действует желудочный сок. При этом в электроноакцепторных участках разветвленной молекулы клетчатки абсорбируются ионы кальция, магния, железа, цинка и меди, что негативно отражается на их усвоении (111).

Основные виды рассмотренных взаимодействий приведены в табл. 1.

Таким образом, при составлении рационов птицы необходимо учитывать содержание не только целевых компонентов, но и сопутствующих микроэлементов, органических соединений, способных повлиять на усвоение основных компонентов рациона.

Источники кальция в рационе цыплят-бройлеров и кур-несушек. В кормлении сельскохозяйственной птицы эффективные источники кальция занимают особое место (112). Рост цыплят в первые недели жизни характеризуется значительными прибавками живой массы, что требует укрепления костной ткани во избежание костных патологий и дисбаланса других макро- и микроэлементов.

С середины XX века в промышленном птицеводстве используется клеточное содержание, что приводит к проблемам с опорно-двигательным аппаратом. Увеличение числа сносимых яиц также становится негативным фактором при недостаточном поступлении ионов кальция в организм птицы. До 30 % кур в течение жизни сталкивается с переломами костей, поэтому требуется поиск эффективных источников и форм кальция и сопутствующих компонентов (113).

В 2018 году S.C. Zhao с соавт. (114) провели 90-суточный эксперимент, в котором двум группам кур-несушек, содержащихся в идентичных условиях, давали рацион с разными дозировками кальция (контрольная группа получала 3,7 %, опытная — 1,5 % Ca от общего рациона в сутки). В возрасте 30 и 34 нед у кур из опытной группы индекс бедренной кости, а также ее минеральная плотность оказались ниже, чем в контроле. Состояние большеберцовой кости было таким же, но на деминерализацию потребовалось больше времени (34 нед). Следовательно, избыток кальция в рационе птицы также приводит к проблемам с опорно-двигательным аппаратом. При недостатке ионов кальция у птицы из опытной группы уменьшалась длина кости.

В работе A. Molnar с соавт. (115) в качестве источника кальция применяли известняк различного фракционного состава. Использование комбинации с преобладающим содержанием крупнозернистой фракции позволило увеличить концентрацию ионов кальция в организме курицы, что повысило зольность большеберцовой кости и ее прочность на разрыв. Карбонат кальция содержит около 40 % кальция по массе и имеет биодоступность 78-95 %.

Технология in ovo улучшения качества костей у птицы с использованием высокоспецифичных наночастиц CaCO3 показала свою эффективность. У птиц породы Ross 308 наблюдалось увеличение содержания Ca и P в бедренной и большеберцовой кости, а также повышение общей минерализации и качества костной ткани (116).

Добавление устричной скорлупы в рацион кур-несушек может повысить содержание кальция в яичной скорлупе, увеличив ее прочность и толщину. Эта форма имеет высокую биодоступность и относительно низкую стоимость (117). Однако необходимо контролировать подготовку скорлупы перед замешиванием в корм, чтобы избежать проблем с ЖТК.

Костная мука широко используется в кормлении цыплят-бройлеров и кур-несушек, поскольку богата кальцием (32 %), фосфором и магнием (118, 119). Однако ее количество в рационе должно быть таким, чтобы загрязнение тяжелыми металлами (свинец, кадмий и мышьяк), способными аккумулироваться в костной ткани, не превышало допустимого уровня.

Дикальцийфосфат характеризуется высокой биодоступностью для цыплят-бройлеров и кур-несушек, он легко переваривается и всасывается в кишечнике и не препятствует усвоению других питательных веществ (120). Растворимость дикальцийфосфата в содержимом ЖКТ довольно высока, содержание кальция по массе составляет 23 %. Все это снижает экономические затраты при применении дикальцийфосфата в качестве добавки.

Глюконат кальция — органическая соль кальция и глюконовой кислоты, которую в последнее время вводят в рацион птицы в наноформе (частицы размером от 1 до 100 нм). Такой способ подготовки позволяет многократно увеличить площадь реакционной поверхности для взаимодействия глюконата кальция с субстратами и ускорить химические реакции при пищеварении (121). При этом устраняется проблема растворимости препарата и абсорбции стенками кишечника при усвоении нутриентов. При использовании глюконата кальция усиливается формирование эндогенных запасов минеральных веществ, он имеет высокую биодоступность (около 98 %), но содержит всего 9 % кальция (122).

У ацетата кальция, получаемого из карбоната кальция (CaCO3) в реакции с уксусной кислотой, растворимость выше, чем у CaCO3, при этом он содержит 25 % кальция и имеет высокую биодоступность (96,5 %) (123). Эту добавку можно вносить в виде порошка и гранул. Также возможна его комбинация с другими кальцийсодержащими производными, минералами и витаминами для формирования полноценного рациона (124).

Формиат кальция, получаемый при взаимодействии CaCO3 с муравьиной кислотой, служит хорошим источником кальция наряду с его ацетатной формой. Формиат кальция достаточно быстро всасывается в кишечнике и легче, чем карбонат кальция или дикальцийфосфат, растворяется в воде, содержит 31 % кальция по массе при биодоступности около 95 %. Включение формиата кальция в рацион цыплят-бройлеров улучшает коэффициент конверсии корма, состояние микробиоты кишечника и повышает прирост живой массы птицы (125).

Пропионат кальция используется как источник не только кальция, но и полезного пропионат-иона, а также как консервант. Он содержит 21 % кальция (126). Это соединение предотвращает рост плесени и другой патогенной микрофлоры (127). Благодаря ионной связи в молекуле этой и других органических солей их растворимость выше, чем у неорганического карбоната кальция. К тому же пропионат-ион стимулирует рост полезной биоты в кишечнике, что приводит к увеличению усвояемости других нутриентов (128).

Еще одна аналогичная добавка — лактат кальция, который содержит 18 % кальция. В форме раствора он эффективно используется для улучшения качества яичной скорлупы (129), не требует подкисления корма для оптимального усвоения, имеет низкую буферную способность (не связывает другие нутриенты). В печени лактат-ион трансформируется в пируват-ион, который транспортируется в митохондрии, где участвует в синтезе АТФ (130).

Еще одним важным источником кальция в рационе птицы может быть метионинат кальция (кальций, хелатированныый незаменимой аминокислотой метионином), содержащий 14 % кальция и имеющий биодоступность около 85 % (131). Хелаты подобного типа получают простой реакцией нейтрализации с участием метионинат-ионов и кальция. Координационные связи рвутся легко, расщепление не требует больших энергетических затрат, что повышает усвоение птицей как кальция, так и незаменимой аминокислоты метионина, которая не синтезируется в организме. К тому же метионинат-ион снижает экскрецию кальция с пометом.

Существуют сведения о положительном влиянии цитрата-малата кальция на усвоение кальция цыплятами-бройлерами. Цитрат-малат кальция — это соль переменного состава с остатками лимонной и яблочной кислот в качестве анионов. Эффективность добавки по сравнению с карбонатом кальция проявилась в большем приросте живой массы цыпленка-бройлера и увеличении массы золы большеберцовой кости (132).

Аскорбат кальция (содержание кальция 10 %) представляет собой молекулу с ионной связью Са2+ с двумя остатками аскорбиновой кислоты. Аскорбат-ионы играют важную роль в поддержании работы иммунной системы (133). Также аскорбат-ион служит важным кофактором реакций гидроксилирования при образовании коллагена (134). Поэтому остаток аскорбиновой кислоты вместе с ионом кальция работают как синергисты, улучшая общее состояние здоровья птицы. Известно об антиоксидантной активности аскорбат-иона: он защищает клетки от окислительного стресса, вызываемого наличием свободных активных радикалов. При этом растворимость аскорбата кальция выше, чем его ацетатной формы (135).

Легкорастворимый в воде фумарат кальция также может использоваться в птицеводстве, поскольку имеет в составе 26 % кальция, биодоступность которого составляет около 90 % (136). Полезна и способность фумарата кальция снижать pH корма, что улучшает его конверсию. Прекурсор фумарат-иона — фумаровая кислота обладает противомикробной активностью по отношению к сальмонелле и кишечной палочке, что положительно сказывается на здоровье кишечника (137). Использование фумарата кальция в рационах птицы соответствует современным тенденциям экологизации рационов. Например, в Европейском союзе он одобрен в качестве кормовой добавки для всех видов животных, включая домашнюю птицу.

Часто для удешевления кормовых смесей производители заменяют карбонат кальция сульфатной солью (138). Сульфат кальция (CaSO4) способен в определенной мере стать заменой карбонату, но существуют некоторые ограничения. Эта форма содержит 23-29 % кальция. Желудочный сок птиц имеет кислую среду, обусловленную присутствием соляной кислоты, что позволяет переводить нерастворимый карбонат кальция в раствор с выделением слабой углекислоты, сразу же разрушающейся до воды и углекислого газа. При скармливании CaSO4 в реакции вытесняется более сильная серная кислота, поэтому реакция затруднена и осуществляется не полностью. Более низкая биодоступность может повлечь увеличение доз CaSO4 в рационе для удовлетворения потребности птицы в кальции (139).

Рассматривая проблему кальциемии, необходимо учитывать вред как недостатка, так и избытка кальция в организме птицы. Гипокальциемия вызывает множественные нарушения биохимических циклов. Недостаток ионов кальция приводит к снижению синтеза белка и активности кальций-связывающих ферментов пируваткарбоксилазы, фосфоенолпируваткарбоксилазы и глутаматдекарбоксилазы (140). Эти ферменты играют важную воль в энергетическом обмене, синтезе аминокислот и нейротрансмиттеров. Снижение концентрации доступного цитозольного кальция приводит к ингибированию активности АТФаз, фосфолипаз, протеинкиназ и других ферментов. Гиперкальциемия характеризует повышенное содержание ионов кальция в крови и тканях птицы. Подобное состояние менее распространено, чем гипокальциемия, но оно может вызывать различные нарушения. При гиперкальциемии увеличивается нагрузка на почки, которым необходимо выводить больше солей, чем требуется в норме (141). Если подобное состояние сохраняется длительное время, происходит кристаллизация солей кальция в почечных канальцах с их последующей кальцификацией, развивается почечная дисфункция.

Высокий уровень ионов кальция в плазме крови снижает секрецию паратгормона, в результате концентрация кальция повышается еще сильнее, что приводит к минерализации мягких тканей (142). Это может вызывать отказ органов. Например, у птицы, получавшей избыток кальция, наблюдается искривление ног вследствие кальцинирования суставов. Следовательно, необходимо учитывать не только количество, но и биодоступность используемых добавок (табл. 2).

Растворимость неорганических кальцийсодержащих добавок крайне низка, что закономерно отражается на биодоступности, которая уступает таковой у органических добавок. Неорганические соединения перевариваются не полностью, и вносимая доза кальция в основном выводится вместе с пометом.

Нормирование кальция в рационе птицы в России и за рубежом. Потребность в кальции у цыплят-бройлеров и кур-несушек различается в зависимости от их физиологических особенностей и возрастного периода.

В России с 1930 года нормированием питания сельскохозяйственной птицы занимается Всероссийский научно-исследовательский и технологический институт птицеводства (ВНИТИП). Согласно нормам ВНИТИП, при балансировании рационов для разных половозрастных групп учитывают жизненно необходимые макроэлементы кальций, фосфор и натрий (148). Норма добавки кальция для цыплят-бройлеров по рекомендациям ВНИТИП — 0,9-1,0 %. Для кур-несушек в стартовую фазу рекомендуется 1,0 % кальция, в фазу роста (5-15 нед) — 0,9-1,1 %, в период предкладки (с 16-й нед до первого яйца) — 2,0-2,2 %.

Национальный исследовательский совет США (National Research Council US, NRC) с 1994 года по настоящее время рекомендует включать в рацион кур-несушек от 3,25 до 4,00 % кальция в зависимости от возраста и продуктивности (149). Факультет животноводства и птицеводства Гвельфского университета (Department of Animal and Poultry Science, University of Guelph Guelph) рекомендует диапазон от 4,00 до 4,20 % (150). В начальный период (0-15 нед) курам-несушкам требуется от 0,6 до 0,8 % кальция для роста и развития опорно-двигательного аппарата. Предкладковый период начинается в 15-16 нед и длится до выхода птицы на 2-5 % яйценоскости (20 нед). В начале яйцекладки курам требуется от 3,5 до 4,0 % кальция для поддержки развития желез, продуцирующих яичную скорлупу. В середине среднего периода яйцекладки (20-40 нед) потребность в кальции достигает своего пика, и поскольку производится наибольшее количество яиц, рекомендуемая доза кальция составляет от 4,00 до 4,20 %. В период поздней яйцекладки (40-72 нед) потребность несушек в кальции несколько снижается по мере снижения яйценоскости, и рекомендуемая доза кальция — от 3,00 до 3,25 %.

Для цыплят-бройлеров рекомендованная доза кальция на 1994 год и по настоящее время составляет от 0,9 до 1,0 % (149). В стартовую фазу (0-10 сут) цыплятам-бройлерам требуется от 1,3 до 1,5 % кальция для поддержки быстрого роста и развития костной системы. В фазу роста (10-28 сут) потребность в кальции немного снижается с замедлением скорости роста птицы и составляет от 1,0 до 1,2 %. К концу цикла роста (28-42 сут) цыплятам-бройлерам требуется еще меньше кальция — от 0,7 до 0,8 %. В 2005 году было рекомендовано добавлять 0,95 % кальция в рацион в начальный период (1-18-е сут), далее 0,92 % (19-30-е сут), 0,89 % (31-41-е сут) и 0,85 % в конечном периоде (42-е сут и далее) (150).

В Европейском союзе стандарты кормления птицы регулируются несколькими правовыми нормами, в том числе Регламентом (ЕС) № 1831/2003 «По добавкам для использования в кормлении животных» и Регламентом (ЕС) № 2017/625 «Об официальном контроле и других официальных мероприятиях, проводимых с целью обеспечения применения пищевого и кормового законодательства, санитарных норм и правил о благополучии животных, здоровье растений и средствах защиты растений».  Конкретные рекомендации предоставлены Европейским агентством по безопасности пищевых продуктов (European Food Safety Authority, EFSA) (151). Документ рекомендует норму кальция для кур-несушек 3,80-4,00 г/сут, но необходимо учитывать состав рациона, породу кур и условия содержания.

В Китае стандарты кормления птицы регулирует Министерство сельского хозяйства. Национальный технический комитет по стандартизации кормовой промышленности отвечает за разработку и пересмотр стандартов кормов для животных и птицы. Стандарт NY/T33-2004 устанавливает требования к норме кальция для различных категорий цыплят. Учитывается возраст, масса тела и стадии роста (152). В соответствии с этими рекомендациями рацион кур-несушек должен содержать 3,50 % кальция.

Программа кормления птицы должна регулярно пересматриваться и корректироваться, чтобы птица получала необходимое количество питательных нутриентов в соответствии с индивидуальными и возрастными потребностями (табл. 3).

В России произошло небольшое повышение содержания кальция в рационах яичных пород (в основном за последнее десятилетие) (153-155). Для мясных пород ситуация обратная: после повышения в 1990-е годы нормы пересмотрены в сторону значительного уменьшения (153-155). В США на 1990-е годы приходится максимум по дозировкам кальция для яичных пород с последующим небольшим снижением (149, 150), в настоящее время нормы для РФ и США практически совпадают. Норма кальция для мясных пород в США повышалась и достигла максимума в последнее десятилетие, при этом различие с рекомендациями ВНИТИП составляет 20 %.

Итак, ионы кальция как активные восстановители, переносчики электронов, кофакторы ферментов, комплексообразователи, модуляторы и активаторы вовлечены во многие сигнальные, регуляторные и метаболические пути. Повышенное содержание алюминия, меди, железа, кадмия, свинца, фтора, органических кальций-связывающих примесей (щавелевой и фитиновой кислот, танинов), пищевых волокон относительно рекомендованных значений может отрицательно сказаться на усвоении кальция уже при всасывании в кишечнике. Недостаток магния, фосфора, цинка, бора, марганца, витаминов D и K2 ограничивает участие ионам кальция в процессах полноценного развития животного. Представление на рынке кормовые добавки часто получают при переработке доступного по цене органического и неорганического сырья. С высокой вероятностью они бедны необходимыми элементами, а количество отрицательно влияющих на кальциевый метаболизм избыточно. В настоящее время среди кальцийсодержащих препаратов предпочтение отдается солям органических кислот (лимонной, глюконовой, уксусной, муравьиной, пропионовой, молочной, аскорбиновой, яблочной, фумаровой) и солям аминокислот (метионин). Применение таких препаратов должно регламентироваться с учетом состава основных рационов. Ввиду разнообразия кроссов и условий разведения не существует единых мировых норм кормления в коммерческом птицеводстве, и оптимизация дозировок в рецептурах рационов остается предметом постоянного внимания.

 

1. Взаимодействие ионов с нутриентами

Нутриент

Влияние на Ca2+

Активная область

Механизм

Ссылка

Mg

С

Костная, нервная, мышечная ткань

Действие на АТФ-синтазу, действие на ПТГ, транспорт нервного потенциала через взаимодействие с N-метил-D-аспартатом, модуляция протеинкиназы C

(37-41)

Витамин D

С

Тонкий кишечник, почки, костная ткань

Стимуляция выработки кальбиндина, экспрессия переносчиков кальция, экспрессия остеобластов, действие на биохимию остеоцитов и остеокластов

(42-44)

P

С

Костная ткань, паращитовидная железа, почки

Формирование матрикса гидроксиапатита, регуляция секреции ПТГ, регуляция содержания витамина D

(45-48)

Витамин K2

С

Кровь, костная ткань, сердечно-сосудистая система

Каталитическая активация остеокальцина, регуляция активности Gla белка

(49-52)

Zn

С

Костная ткань, кровь

Регуляция активности остеобластов и остеокластов, образование цинк-зависимой структуры Zfp467, экспрессия гена SOST, влияние на метаболизм кальмодулина, связывание и конформационные изменения ПТГ-подобного пептида

(53-59)

B

С

Кровь, цитоплазма, костная ткань

Накопление витамина D, активация канала L-типа, активация натрий-калиевой аденозинтрифосфатазы, влияние на содержание
C-реактивного белка

(60-63)

Mn

С

Костная ткань, кровь

Участвует в синтезе протеогликанов и гликопротеинов как ферментативный кофактор для супероксиддисмутазы 2, аргиназы, глутаминсинтазы, гликозилтрансфераз

(64-68)

Лактоза

С

Тонкий кишечник, кровь

Прямое связывание и перенос ионов Ca2+, регуляция кислотности среды кишечника метаболитом, влияние короткоцепочечных жирных кислот на содержание инсулина и активность нефронов

(69-72)

Al

А

Костная ткань, тонкий кишечник, кровь, паращитовидные железы, почки

Конкуренция с Ca2+ в активных центрах, подавление функции остеобластов, подавление всасывания F-, ингибирование секреции ПТГ и скорости базально и изопротеренол-стимулированных секреций, снижение синтеза витамина D

(78-82)

Cu

А

Костная ткань, кровь

Подавление ионов Zn2+ и синтеза витамина D, конкуренция с Ca2+ за активные центры в белках

(86, 87)

Fe

А

Костная ткань, кровь

Подавление ионов Zn2+ и синтеза витамина D, конкуренция с Ca2+ за активные центры в белках, генерация активных форм кислорода через реакцию Фентона

(88, 89)

Cd

А

Костная ткань, нефроны, иммунная система

Конкуренция с Ca2+, подавление остеобластов, дисфункция проксимальных канальцев нефронов и ингибирование выработки кальцитриола, выработка интерлейкина 6 и фактора некроза опухоли-альфа

(91-95)

Pb

А

Нервная система, кровь

Подавление нейромедиаторов, нейротрансмиттеров (ацетилхолина и дофамина), конкуренция с Ca2+

(96-99)

F

А

Костная ткань, дентин, кровь

Влияние через замещение OH- ионами F-, ингибирование Mg2+-АТФ-азы, креатинкиназы и Na,К+-АТФ-азы, а также P-450

(100-103)

Щавеливая кислота

А

Кишечник, почки

Связывание Ca2+ в малорастворимую соль, нефрокальциноз

(104, 105)

Фитиновая кислота

А

Тонкий кишечник

Ингибирование всасывания Zn, Fe в условиях недостатка Ca

(106, 107)

Танины

А

Кишечник, костная ткань

Связывание Ca2+ в малорастворимые комплексы, косвенно — влияние на щелочную фосфатазу и остеокальцин, связывание Mg, Fe, Zn, Cu в электронодонорных центрах

(108-110)

Примечание. С — синергетическое действие, А — антагонистическое действие; ПТГ — паратиреоидный гормон.

 

2. Биодоступность некоторых кальцийсодержащих препаратов в рационах кур

Вещество

Действующее
вещество

Растворимость,
г/100 г воды, 20-25 °С

Биодоступность, %

Ссылка

Известняк

CaCO3

0,001

78-95

(143)

Цитрат кальция

Ca3(C6H5O7)2

0,095

Около 97,3

(143)

Глюконат кальция в наноформе

C12H22O14Ca

От 3,5

Около 98

(144)

Ацетат кальция

Ca(CH3COO)2•H2O

40

96,5

(145)

Лактат кальция

2(C3H5O3)•Ca

6,7

96,5

(145)

Устричная скорлупа

CaCO3

Незначительная

95,2

(145)

Формиат кальция

Ca(HCOO)2

От 16,1

Около 95

(146)

Аскорбат кальция

C12H14O12Ca

38-50

Около 90

(147)

Фумарат кальция

C4H2O4Ca

0,1-0,15

Около 90

(136)

 

3. Некоторые данные по нормированию кальция в рационах кур (%)

Годы

СССР или РФ

Ссылка

Другие страны

Ссылка

яичные породы

мясные породы

яичные породы

мясные породы

1970-е

3,10

2,80

(153)

2,75

0,80

(153)

1990-е

3,10

3,00

(154)

4,00

0,80

(149)

2010-е

3,80

1,20

(155)

4,00

1,00

(150)

 

ЛИТЕРАТУРА

  1. Bohrer B.M. Review: Nutrient density and nutritional value of meat products and non-meat foods high in protein. Trends in Food Science & Technology, 2017, 65: 103-112 (doi: 10.1016/j.tifs.2017.04.016).
  2. Фисинин В.И. Уровень динамики развития мясного и яичного птицеводства России. Результаты работы отрасли в 2022 году. Птицеводство, 2023, 4: 4-8.
  3. Maharjan P., Martinez D.A., Weil J., Suesuttajit N., Umberson C., Mullenix G., Hilton K.M., Beitia A., Coon C.N. Review: Physiological growth trend of current meat broilers and dietary protein and energy management approaches for sustainable broiler production. Animal, 2021, 15(Suppl. 1): 100284 (doi: 10.1016/j.animal.2021.100284).
  4. Toscano M.J., Dunn I.C., Christensen J.-P., Petow S., Kittelsen K., Ulrich R. Explanations for keel bone fractures in laying hens: are there explanations in addition to elevated egg production. Poultry Science, 2020, 99(9): 4183-4194 (doi: 10.1016/j.psj.2020.05.035).
  5. Korver D.R. Review: Current challenges in poultry nutrition, health, and welfare. Animal, 2023, 17(Suppl. 1): 100755 (doi: 10.1016/j.animal.2023.100755).
  6. Opengart K., Bilgili S.F., Warren G.L., Baker K.T., Moore J.D. Incidence, severity, and relationship of broiler footpad lesions and gait scores of market-age broilers raised under commercial conditions in the southeastern United States. Poultry Science, 2018, 27(3): 424-432 (doi: 10.3382/japr/pfy002).
  7. Pritchard A., Robison C., Nguyen T., Nielsen B.D. Silicon supplementation affects mineral metabolism but not bone density or strength in male broilers. PLoS One, 2020, 15(12): e0243007 (doi: 10.1371/journal.pone.0243007).
  8. Muir W.I., Akter Y., Bruerton K., Groves P.J. The role of hen body weight and diet nutrient density in an extended laying cycle. Poultry Science, 2023, 102(2): 102338 (doi: 10.1016/j.psj.2022.102338).
  9. Wang H., Gao W., Huang L., Shen J.J., Liu Y., Mo C.H., Yang L., Zhu Y.W. Mineral requirements in ducks: an update. Poultry Science, 2020, 99(12): 6764-6773 (doi: 10.1016/j.psj.2020.09.041).
  10. Araújo C.S.S., Hermes R.G., Bittencourt L.C., Silva C.C., Araújo L.F., Granghelli C.A., Pelissari P.H., Roque F.A., Leite B.G.S. Different dietary trace mineral sources for broiler breeders and their progenies. Poultry Science, 2019, 98(10): 4716-4721 (doi: 10.3382/ps/pez182).
  11. De Matos R. Calcium metabolism in birds. Veterinary Clinics of North America: Exotic Animal Practice,2008, 11(1): 59-82 (doi: 10.1016/j.cvex.2007.09.005).
  12. Baird G.S. Ionized calcium. Clinica Chimica Acta, 2011, 412(9-10): 696-701 (doi: 10.1016/j.cca.2011.01.004).
  13. Wu S., Zhang F., Tang Y. A novel calcium-ion battery based on dual-carbon configuration with high working voltage and long cycling life. Adv. Sci., 2018, 5(8): 1701082 (doi: 10.1002/advs.201701082).
  14. Zhang J., Ji Y., Jiang S., Shi M., Cai W., Miron R.J., Zhang Y. Calcium-Collagen Coupling is Vital for Biomineralization Schedule. Adv. Sci., 2021, 8(15): e2100363 (doi: 10.1002/advs.202100363).
  15. Stehle R., Iorga B., Pfitzer G. Calcium regulation of troponin and its role in the dynamics of contraction and relaxation. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology, 2007, 292(3): R1125-R1128 (doi: 10.1152/ajpregu.00841.2006).
  16. Kavalali E.T. The mechanisms and functions of spontaneous neurotransmitter release. Nat. Rev. Neurosci., 2015, 16(1): 5-16 (doi: 10.1038/nrn3875).
  17. Sundararaman S.S., van der Vorst E.P.C. Calcium-Sensing Receptor (CaSR), its impact on inflammation and the consequences on cardiovascular health. Int. J. Mol. Sci., 2021, 22(5): 2478 (doi: 10.3390/ijms22052478).
  18. Klein G.L., Castro S.M., Garofalo R.P. The calcium-sensing receptor as a mediator of inflammation. Seminars in Cell & Developmental Biology, 2016, 49: 52-56 (doi: 10.1016/j.semcdb.2015.08.006).
  19. Umerah C.O., Momodu II. Anticoagulation. In: StatPearls [Internet]. StatPearls Publishing, Treasure Island, FL, 2023. Режим доступа: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32809486/. Без даты.
  20. Weisel J.W. Fibrinogen and fibrin. In: Advances in protein chemistry. Academic Press, 2005, vol. 70: 247-299 (doi: 10.1016/S0065-3233(05)70008-5).
  21. Hogan P.G. Calcium-NFAT transcriptional signalling in T cell activation and T cell exhaustion. Cell Calcium, 2017, 63: 66-69 (doi: 10.1016/j.ceca.2017.01.014).
  22. Baba Y. Store-operated calcium entry into B cells regulates autoimmune inflammation. Yakugaku Zasshi, 2016, 136(3): 473-478 (doi: 10.1248/yakushi.15-00246-3).
  23. Okuyama K., Shiwaku Y., Hamai R., Mizoguchi T., Tsuchiya K., Takahashi T., Suzuki O. Differentiation of committed osteoblast progenitors by octacalcium phosphate compared to calcium-deficient hydroxyapatite in Lepr-cre/Tomato mouse tibia. Acta Biomaterialiaialia, 2022, 142: 332-344 (doi: 10.1016/j.actbio.2022.02.016).
  24. Ganjigohari S., Ziaei N., Ramzani Ghara A., Tasharrofi S. Effects of nanocalcium carbonate on egg production performance and plasma calcium of laying hens. J. Anim. Physiol. Anim. Nutr., 2018, 102(1): e225-e232 (doi: 10.1111/jpn.12731).
  25. Rodríguez-Navarro A.B., Marie P., Nys Y., Hincke M.T., Gautron J. Amorphous calcium carbonate controls avian eggshell mineralization: a new paradigm for understanding rapid eggshell calcification. Journal of Structural Biology, 2015, 190(3): 291-303 (doi: 10.1016/j.jsb.2015.04.014).
  26. Ali N.S.M., Salleh A.B., Rahman R.N.Z.R.A., Leow T.C., Ali M.S.M. Calcium-induced activity and folding of a repeat in toxin lipase from antarctic pseudomonas fluorescens strain AMS8. Toxins, 2020, 12(1): 27 (doi: 10.3390/toxins12010027).
  27. Eijsink V.G., Matthews B.W., Vriend G. The role of calcium ions in the stability and instability of a thermolysin-like protease. Protein Science, 2011, 20(8): 1346-1355 (doi: 10.1002/pro.670).
  28. Satin L.S. Localized calcium influx in pancreatic beta-cells: its significance for Ca2+-dependent insulin secretion from the islets of langerhans. Endocrine, 2000, 13(3): 251-262 (doi: 10.1385/ENDO:13:3:251).
  29. Quarles L.D. Extracellular calcium-sensing receptors in the parathyroid gland, kidney, and other tissues. Current Opinion in Nephrology and Hypertension, 2003, 12(4): 349-355 (doi: 10.1097/00041552-200307000-00002).
  30. Hardie R.C. Photosensitive TRPs. In:  Mammalian transient receptor potential (TRP) cation channels. Handbook of experimental pharmacology, vol. 223 /B. Nilius, V. Flockerz  (eds.). Springer, Cham, 2014, 223: 795-826 (doi: 10.1007/978-3-319-05161-1).
  31. Riley P.A., Stratford M.R. Oxidative calcium release from catechol. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 2015, 25(7): 1453-1454 (doi: 10.1016/j.bmcl.2015.02.036).
  32. Finkelstein M., Etkovitz N., Breitbart H. Ca2+ signaling in mammalian spermatozoa. Molecular and Cellular Endocrinology, 2020, 516: 110953 (doi: 10.1016/j.mce.2020.110953).
  33. Goll D.E., Thompson V.F., Li H., Wei W., Cong J. The calpain system. Physiological Reviews, 2003, 83(3): 731-801 (doi: 10.1152/physrev.00029.2002).
  34. Bronner F. Mechanisms of intestinal calcium absorption.  J. Cell. Biochem., 2003, 88(2): 387-393 (doi: 10.1002/jcb.10330).
  35. Christakos S. Mechanism of action of 1,25-dihydroxyvitamin D3 on intestinal calcium absorption. Reviews in Endocrine and Metabolic Disorders, 2012, 13(1): 39-44 (doi: 10.1007/s11154-011-9197-x).
  36. Alexander R.T., Dimke H. Effects of parathyroid hormone on renal tubular calcium and phosphate handling. Acta Physiol., 2023, 238(1): e13959 (doi: 10.1111/apha.13959).
  37. Hirata Y., Funato Y., Takano Y., Miki H. Mg2+-dependent interactions of ATP with the cystathionine-β-synthase (CBS) domains of a magnesium transporter. Journal of Biological Chemistry, 2014, 289(21): 14731-14739 (doi: 10.1074/jbc.M114.551176).
  38. Chen Y.S., Kozlov G., Fakih R., Yang M., Zhang Z., Kovrigin E.L., Gehring K. Mg2+-ATP sensing in CNNM, a putative magnesium transporter. Structure, 2020, 28(3): 324-335.e4 (doi: 10.1016/j.str.2019.11.016).
  39. Kronbauer M., Metz V.G., Roversi K., Milanesi L.H., Rubert Rossato D., da Silva Barcelos R.C., Burger M.E. Influence of magnesium supplementation and L-type calcium channel blocker on haloperidol-induced movement disturbances. Behavioural Brain Researchearch, 2019, 374: 112119 (doi: 10.1016/j.bbr.2019.112119).
  40. Houillier P. Calcium-sensing in the kidney. Current Opinion in Nephrology and Hypertension, 2013, 22(5): 566-571 (doi: 10.1097/MNH.0b013e328363ff5f).
  41. Lu S.-Y., Huang Z.-M., Huang W.-K., Liu X.-Y., Chen Y.-Y., Shi T., Zhang J. How calcium inhibits the magnesium-dependent kinase gsk3β: a molecular simulation study. Proteins, 2013, 81(5): 740-753 (doi: 10.1002/prot.24221).
  42. Yang L.P., Dong Y.P., Luo W.T., Zhu T, Li Q.W., Zhang L.J., Kong J, Yuan Z.W., Zhao Q. Calbindin-D28K mediates 25(OH)D3/VDR-regulated bone formation through MMP13 and DMP1.  J. Cell. Biochem., 2018, 119(10): 8035-8047 (doi: 10.1002/jcb.26722).
  43. Sooy K., Kohut J., Christakos S. The role of calbindin and 1,25dihydroxyvitamin D3 in the kidney. Current Opinion in Nephrology and Hypertension, 2000, 9(4): 341-347 (doi: 10.1097/00041552-200007000-00004).
  44. Ryan J.W., Reinke D, Kogawa M, Turner A.G., Atkins G.J., Anderson P.H., Morris H.A. Novel targets of vitamin D activity in bone: action of the vitamin D receptor in osteoblasts, osteocytes and osteoclasts. Current Drug Targets, 2013, 14(14): 1683-1688 (doi: 10.2174/138945011131400212).
  45. Kiefer-Hecker B., Kienzle E., Dobenecker B. Effects of low phosphorus supply on the availability of calcium and phosphorus, and musculoskeletal development of growing dogs of two different breeds. J. Anim. Physiol. Anim. Nutr., 2018, 102(3): 789-798 (doi: 10.1111/jpn.12868).
  46. Goyal R., Jialal I. Hyperphosphatemia. In: StatPearls [Internet]. StatPearls Publishing, Treasure Island, FL, 2023. Режим доступа:  https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK551586/. Без даты.
  47. Kazama J.J., Wakasugi M. Parathyroid hormone and bone in dialysis patients. Ther Apher Dial, 2018, 22(3): 229-235 (doi: 10.1111/1744-9987.12678).
  48. Portales-Castillo I., Simic P. PTH, FGF-23, Klotho and Vitamin D as regulators of calcium and phosphorus: Genetics, epigenetics and beyond. Front. Endocrinol., 2022, 13: 992666 (doi: 10.3389/fendo.2022.992666).
  49. Beulens J.W., Booth S.L., van den Heuvel E.G., Stoecklin E., Baka A., Vermeer C. The role of menaquinones (vitamin K₂) in human health. British Journal of Nutrition, 2013, 110(8): 1357-1368 (doi: 10.1017/S0007114513001013).
  50. Li W., Zhang S., Liu J., Liu Y., Liang Q. Vitamin K2 stimulates MC3T3‑E1 osteoblast differentiation and mineralization through autophagy induction. Molecular Medicine Report, 2019, 19(5): 3676-3684 (doi: 10.3892/mmr.2019.10040).
  51. Ma M.L., Ma Z.J., He Y.L., Sun H, Yang B, Ruan B.J., Zhan W.D., Li S.X., Dong H, Wang Y.X. Efficacy of vitamin K2 in the prevention and treatment of postmenopausal osteoporosis: A systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Front. Public Health, 2022, 10: 979649 (doi: 10.3389/fpubh.2022.979649).
  52. Ma H., Zhang B.L., Liu B.Y., Shi S., Gao D.Y., Zhang T.C., Shi H.J., Li Z., Shum W.W. Vitamin K2-dependent GGCX and MGP are required for homeostatic calcium regulation of sperm maturation. iScience, 2019, 14: 210-225 (doi: 10.1016/j.isci.2019.03.030).
  53. Karieb S., Fox S.W. Zinc modifies the effect of phyto-oestrogens on osteoblast and osteoclast differentiation in vitro. British Journal of Nutrition, 2012, 108(10): 1736-1745 (doi: 10.1017/S0007114511007355).
  54. Park K.H., Park B., Yoon D.S., Kwon S.-H., Shin D.M., Lee J.W., Lee H.G., Shim J.-H., Park J.H., Lee J.M. Zinc inhibits osteoclast differentiation by suppression of Ca2+-calcineurin-NFATc1 signaling pathway. Cell Commun. Signal., 2013, 11: 74 (doi: 10.1186/1478-811X-11-74).
  55. You L., Chen L., Pan L., Gu W.S., Chen J.Y. Zinc finger protein 467 regulates Wnt signaling by modulating the expression of sclerostin in adipose derived stem cells. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2015, 456(2): 598-604 (doi: 10.1016/j.bbrc.2014.11.120).
  56. Yang X., Chen S., Zhang S., Shi S., Zong R., Gao Y., Guan B., Gamper N., Gao H. Intracellular zinc protects Kv7 K+ channels from Ca2+/calmodulin-mediated inhibition. Journal of Biological Chemistry, 2023, 299(2): 102819, (doi: 10.1016/j.jbc.2022.102819).
  57. Heng M.K., Song M.K., Heng M.C. Reciprocity between tissue calmodulin and cAMP levels: modulation by excess zinc. British Journal of Dermatology, 1993, 129(3): 280-285 (doi: 10.1111/j.1365-2133.1993.tb11847.x).
  58. Leroy C., Manen D., Rizzoli R., Lombès M., Silve C. Functional importance of Myc-associated zinc finger protein for the human parathyroid hormone (PTH)/PTH-related peptide receptor-1 P2 promoter constitutive activity. Journal of Molecular Endocrinology, 2004, 32(1): 99-113 (doi: 10.1677/jme.0.0320099).
  59. Minagawa M., Watanabe T., Kohno Y., Mochizuki H., Hendy G.N., Goltzman D., White J.H., Yasuda T. Analysis of the P3 promoter of the human parathyroid hormone (PTH)/PTH-related peptide receptor gene in pseudohypoparathyroidism type 1b. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 2001, 86(3): 1394-1397 (doi: 10.1210/jcem.86.3.7364).
  60. Hegsted M., Keenan M.J., Siver F., Wozniak P. Effect of boron on vitamin D deficient rats.  Biological Trace Element Research, 1991, 28(3): 243-255 (doi: 10.1007/BF02990471).
  61. Dupre J.N., Keenan M.J., Hegsted M, Brudevold A.M. Effects of dietary boron in rats fed a vitamin D-deficient diet. Environmental Health Perspectives, 1994, 102: 55-58 (doi: 10.1289/ehp.94102s755).
  62. Capati M.L.F., Nakazono A., Igawa K., Ookubo K., Yamamoto Y., Yanagiguchi K., Kubo S., Yamada S., Hayashi Y. Boron accelerates cultured osteoblastic cell activity through calcium flux.  Biological Trace Element Research, 2016, 174(2): 300-308 (doi: 10.1007/s12011-016-0719-y).
  63. Scorei I.D., Scorei R.I. Calcium fructoborate helps control inflammation associated with diminished bone health.  Biological Trace Element Research, 2013, 155(3): 315-321 (doi: 10.1007/s12011-013-9800-y).
  64. Liu A.C., Heinrichs B.S., Leach R.M. Jr. Influence of manganese deficiency on the characteristics of proteoglycans of avian epiphyseal growth plate cartilage. Poultry Science, 1994, 73(5): 663-669 (doi: 10.3382/ps.0730663).
  65. Mukhopadhyay S., Bachert C., Smith D.R., Linstedt A.D. Manganese-induced trafficking and turnover of the cis-Golgi glycoprotein GPP130. Molecular Biology of the Cell, 2010, 21(7): 1282-1292 (doi: 10.1091/mbc.e09-11-0985).
  66. Vásquez-Procopio J., Osorio B., Cortés-Martínez L., Hernández-Hernández F., Medina-Contreras O., Ríos-Castro E., Comjean A., Li F., Hu Y., Mohr S., Perrimon N., Missirlis F. Intestinal response to dietary manganese depletion in Drosophila. Metallomics, 2020, 12(2): 218-240 (doi: 10.1039/c9mt00218a).
  67. Fukushi J.-i., Inatani M., Yamaguchi Y., Stallcup W.B. Expression of NG2 proteoglycan during endochondral and intramembranous ossification. Dev. Dyn., 2003, 228(1): 143-148 (doi: 10.1002/dvdy.10359).
  68. Dupuis Y., Porembska Z., Tardivel S., Fournier A., Fournier P. Intestinal transfer of manganese: resemblance to and competition with calcium. Reprod. Nutr. Dev., 1992, 32(5-6): 453-460 (doi: 10.1051/rnd:19920505).
  69. del Carmen Toca M., Fernández A., Orsi M., Tabacco O., Vinderola G. Lactose intolerance: myths and facts. An update. Arch. Argent. Pediatr., 2022, 120(1): 59-66 (doi: 10.5546/aap.2022.eng.59).
  70. Burgos-Rubio C.N., Okos M.R., Wankat P.C. Kinetic study of the conversion of different substrates to lactic acid using Lactobacillus bulgaricus. Biotechnol. Progress, 2000, 16(3): 305-314 (doi: 10.1021/bp000022p).
  71. Alexandre V., Even P.C., Larue-Achagiotis C., Blouin J.M., Blachier F., Benamouzig R., Tomé D., Davila A.M. Lactose malabsorption and colonic fermentations alter host metabolism in rats. British Journal of Nutrition, 2013, 110(4): 625-631 (doi: 10.1017/S0007114512005557).
  72. Canfora E.E., Jocken J.W., Blaak E.E. Short-chain fatty acids in control of body weight and insulin sensitivity. Nat. Rev. Endocrinol., 2015, 11(10): 577-591 (doi: 10.1038/nrendo.2015.128).
  73. Ricard-Blum S. The collagen family. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 2011, 3(1): a004978 (doi: 10.1101/cshperspect.a004978).
  74. Yu L, Wei M. Biomineralization of collagen-based materials for hard tissue repair. Int. J. Mol. Sci., 2021, 22(2): 944 (doi: 10.3390/ijms22020944).
  75. Stock S.R. The mineral-collagen interface in bone. Calcified Tissue International, 2015, 97(3): 262-280 (doi: 10.1007/s00223-015-9984-6).
  76. Kim J.-M., Lin C, Stavre Z, Greenblatt M.B., Shim J.-H. Osteoblast-osteoclast communication and bone homeostasis. Cells, 2020, 9(9): 2073 (doi: 10.3390/cells9092073).
  77. Udagawa N., Koide M., Nakamura M., Nakamichi Y., Yamashita T., Uehara S., Kobayashi Y., Furuya Y., Yasuda H., Fukuda C., Tsuda E. Osteoclast differentiation by RANKL and OPG signaling pathways. Journal of Bone and Mineral Metabolism, 2021, 39(1): 19-26 (doi: 10.1007/s00774-020-01162-6).
  78. Chappard D., Bizot P., Mabilleau G., Hubert L. Aluminum and bone: review of new clinical circumstances associated with Al3+ deposition in the calcified matrix of bone. Morphologie, 2016, 100(329): 95-105 (doi: 10.1016/j.morpho.2015.12.001).
  79. Sun X., Cao Z., Zhang Q., Li M., Han L., Li Y. Aluminum trichloride inhibits osteoblast mineralization via TGF-β1/Smad signaling pathway. Chemico-Biological Interactions, 2016, 244: 9-15 (doi: 10.1016/j.cbi.2015.11.027).
  80. Spencer H., Kramer L. Osteoporosis: calcium, fluoride, and aluminum interactions. Journal of the American College of Nutrition, 1985, 4(1): 121-128 (doi: 10.1080/07315724.1985.10720071).
  81. Morrissey J., Rothstein M., Mayor G., Slatopolsky E. Suppression of parathyroid hormone secretion by aluminum. Kidney International, 1983, 23(5): 699-704 (doi: 10.1038/ki.1983.81).
  82. Moon J. The role of vitamin D in toxic metal absorption: a review. Journal of the American College of Nutrition, 1994, 13(6): 559-564 (doi: 10.1080/07315724.1994.10718447).
  83. Yang F., Pei R., Zhang Z., Liao J., Yu W., Qiao N., Han Q., Li Y., Hu L., Guo J., Pan J., Tang Z. Copper induces oxidative stress and apoptosis through mitochondria-mediated pathway in chicken hepatocytes. Toxicol in Vitro, 2019, 54: 310-316 (doi: 10.1016/j.tiv.2018.10.017).
  84. Yang F., Liao J., Yu W., Pei R., Qiao N., Han Q., Hu L., Li Y., Guo J., Pan J., Tang Z. Copper induces oxidative stress with triggered NF-κB pathway leading to inflammatory responses in immune organs of chicken. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2020, 200: 110715 (doi: 10.1016/j.ecoenv.2020.110715).
  85. Zofkova I., Davis M., Blahos J. Trace elements have beneficial, as well as detrimental effects on bone homeostasis. Physiol. Res., 2017, 66(3): 391-402 (doi: 10.33549/physiolres.933454).
  86. Lutz W., Burritt M.F., Nixon D.E., Kao P.C., Kumar R. Zinc increases the activity of vitamin D-dependent promoters in osteoblasts. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2000, 271(1): 1-7 (doi: 10.1006/bbrc.2000.2570).
  87. Arnesano F., Banci L., Bertini I., Fantoni A., Tenori L., Viezzoli M.S. Structural interplay between calcium (II) and copper (II) binding to S100A13 protein. Angewandte Chemie International Edition, 2005, 44(39): 6341-6344 (doi: 10.1002/anie.200500540).
  88. Lertsuwan K., Wongdee K., Teerapornpuntakit J., Charoenphandhu N. Intestinal calcium transport and its regulation in thalassemia: interaction between calcium and iron metabolism. J. Physiol. Sci., 2018, 68(3): 221-232 (doi: 10.1007/s12576-018-0600-1).
  89. González-Domínguez Á., Visiedo-García F.M., Domínguez-Riscart J., González-Domínguez R., Mateos R.M., Lechuga-Sancho A.M. Iron metabolism in obesity and metabolic syndrome. Int. J. Mol. Sci., 2020, 21(15): 5529 (doi: 10.3390/ijms21155529).
  90. Blumenthal N.C., Cosma V., Skyler D., LeGeros J., Walters M. The effect of cadmium on the formation and properties of hydroxyapatite in vitro and its relation to cadmium toxicity in the skeletal system. Calcified Tissue International, 1995, 56(4): 316-322 (doi: 10.1007/BF00318053).
  91. Gong Z.-G., Zhao Y., Wang Z.-Y., Fan R.-F., Liu Z.-P., Wang L. Epigenetic regulator BRD4 is involved in cadmium-induced acute kidney injury via contributing to lysosomal dysfunction, autophagy blockade and oxidative stress. Journal of Hazardous Materials, 2022, 423(Pt A): 127110, (doi: 10.1016/j.jhazmat.2021.127110).
  92. Rodriguez M, Munoz-Castaneda J.R., Almaden Y. Therapeutic use of calcitriol. Current Vascular Pharmacology, 2014, 12(2): 294-299 (doi: 10.2174/15701611113119990021).
  93. Ou Y.-C., Li J.-R., Wu C.-C., Yu T.-M., Chen W.-Y., Liao S.-L., Kuan Y.-H., Chen Y.-F., Chen C.-J. Cadmium induces the expression of Interleukin-6 through Heme Oxygenase-1 in HK-2 cells and Sprague-Dawley rats. Food and Chemical Toxicology, 2022, 161: 112846 (doi: 10.1016/j.fct.2022.112846).
  94. Kayama F., Yoshida T., Elwell M.R., Luster M.I. Role of tumor necrosis factor-alpha in cadmium-induced hepatotoxicity. Toxicology and Applied Pharmacology, 1995, 131(2): 224-234 (doi: 10.1006/taap.1995.1065).
  95. Yokota K., Sato K., Miyazaki T., Aizaki Y., Tanaka S., Sekikawa M., Kozu N., Kadono Y., Oda H., Mimura T. Characterization and function of tumor necrosis factor and interleukin-6-induced osteoclasts in rheumatoid arthritis. Arthritis Rheumatol., 2021, 73(7): 1145-1154 (doi: 10.1002/art.41666).
  96. Liu J., Zhang L., Feng L., Xu M., Gao Y., Zhou P., Yu Z., Zhu B., An Y., Zhang H. Association between single nucleotide polymorphism (rs4252424) in TRPV5 calcium channel gene and lead poisoning in Chinese workers. Mol. Genet. Genomic Med., 2019, 7(3): e562 (doi: 10.1002/mgg3.562).
  97. Nagata K., Huang C.-S., Song J.-H., Narahashi T. Lead modulation of the neuronal nicotinic acetylcholine receptor in PC12 cells. Brain Research, 1997, 754(1-2): 21-27 (doi: 10.1016/s0006-8993(97)00037-1).
  98. Shi J., Xue W., Zhao W.-j., Li K.-x. Pharmacokinetics and dopamine/acetylcholine releasing effects of ginsenoside Re in hippocampus and mPFC of freely moving rats. Acta Pharmacol. Sin., 2013, 34(2): 214-220 (doi: 10.1038/aps.2012.147).
  99. Kasten-Jolly J., Lawrence D.A. The cationic (calcium and lead) and enzyme conundrum. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part B, 2018, 21(6-8): 400-413 (doi: 10.1080/10937404.2019.1592728).
  100. Liu S., Zhou H., Liu H., Ji H., Fei W., Luo E. Fluorine-contained hydroxyapatite suppresses bone resorption through inhibiting osteoclasts differentiation and function in vitro and in vivo. Cell Prolif, 2019, 52(3): e12613 (doi: 10.1111/cpr.12613).
  101. Grigorenko V.K., Bachinskiĭ P.P., Grebennikova V.F. Effect of fluorine on enzyme activity in the small intestine mucosa during absorption of sodium, potassium, monosaccharides and amino acids. Ukr. Biokhim. Zh., 1987, 59(3): 23-8.
  102. Irurre J. Jr, Casas J., Ramos I., Messeguer A. Inhibition of rat liver microsomal lipid peroxidation elicited by 2,2-dimethylchromenes and chromans containing fluorinated moieties resistant to cytochrome P-450 metabolism. Bioorganic & Medicinal Chemistry, 1993, 1(3): 219-225 (doi: 10.1016/s0968-0896(00)82124-0).
  103. Ohyama Y., Yamasaki T. Eight cytochrome P450s catalyze vitamin D metabolism. Front. Biosci., 2004, 1(9): 3007-3018 (doi: 10.2741/1455).
  104. Tuason M.M., Arocena J.M. Calcium oxalate biomineralization by Piloderma fallax in response to various levels of calcium and phosphorus. Applied and Environmental Microbiology, 2009, 75(22): 7079-7085 (doi: 10.1128/AEM.00325-09).
  105. Worcester E.M. Urinary calcium oxalate crystal growth inhibitors. Journal of the American Society of Nephrology, 1994, S46- S53 (doi: 10.1681/ASN.V55s46).
  106. Bertinato J., Griffin P., Huliganga E., Matias F.M.G., Dam D., Brooks S.P.J. Calcium exacerbates the inhibitory effects of phytic acid on zinc bioavailability in rats. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology, 2020, 62: 126643 (doi: 10.1016/j.jtemb.2020.126643).
  107. Milman N.T. A review of nutrients and compounds, which promote or inhibit intestinal iron absorption: making a platform for dietary measures that can reduce iron uptake in patients with genetic haemochromatosis. Journal of Nutrition and Metabolism, 2020, 2020: 7373498 (doi: 10.1155/2020/7373498).
  108. Cloutier M.M., Guernsey L., Sha'afi R.I. Tannin inhibits cAMP pathways in bovine airway epithelium. American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology, 1994, 10(1): 106-112 (doi: 10.1165/ajrcmb.10.1.8292375).
  109. Ittah Y. Titration of tannin via alkaline phosphatase activity. Analytical Biochemistry, 1991, 192(2): 277-280 (doi: 10.1016/0003-2697(91)90536-3).
  110. Wang X., Wang M., Cui X., Li Z., Guo S., Gao F., Ma M., Wang Z. Antiosteoporosis effect of geraniin on ovariectomy-induced osteoporosis in experimental rats. J. Biochem. Mol. Toxicol., 2021, 35(6): 1-8 (doi: 10.1002/jbt.22774).
  111. Yin J.-Y., Nie S.-P., Li J., Li C., Cui S.-W., Xie M.-Y. Mechanism of interactions between calcium and viscous polysaccharide from the seeds of Plantago asiatica L. J. Agric. Food Chem., 2012, 60(32): 7981-7987 (doi: 10.1021/jf302052t).
  112. Оберлис Д., Харланд Б.Ф., Скальный А.В. Биологическая роль макро- и микроэлементов у человека и животных. /Под ред. А.В. Скального.СПб, 2008.
  113. Olgun O, Aygun A. Nutritional factors affecting the breaking strength of bone in laying hens. World's Poultry Science Journal, 2016, 72(4): 821-832 (doi: 10.1017/S0043933916000696).
  114. Zhao S.C., Teng X.Q., Xu D.L., Chi X., Ge M., Xu S.W. Influences of low level of dietary calcium on bone characters in laying hens. Poultry Science, 2020, 99(12): 7084-7091 (doi: 10.1016/j.psj.2020.08.057).
  115. Molnar A., Maertens L., Ampe B., Buyse J., Zoons J., Delezie E. Supplementation of fine and coarse limestone in different ratios in a split feeding system: Effects on performance, egg quality, and bone strength in old laying hens. Poultry Science, 2017, 96(6): 1659-1671 (doi: 10.3382/ps/pew424).
  116. Peebles E.D. In ovo applications in poultry: a review. Poultry Science, 2018, 97(7): 2322-2338 (doi: 10.3382/ps/pey081).
  117. Matuszewski A., Łukasiewicz M., Niemiec J., Kamaszewski M., Jaworski S., Domino M., Jasiński T., Chwalibog A., Sawosz E. Calcium carbonate nanoparticles-toxicity and effect of in ovo inoculation on chicken embryo development, broiler performance and bone status. Animals, 2021, 11(4): 932 (doi: 10.3390/ani11040932).
  118. Olgun O., Yıldız A.Ö., Cufadar Y. The effects of eggshell and oyster shell supplemental as calcium sources on performance, eggshell quality and mineral excretion in laying hens. Indian Journal of Animal Research, 2015, 49(2): 205-209 (doi: 10.5958/0976-0555.2015.00056.4).
  119. Barshan S., Khalaji S., Hedayati M., Yari M. Influence of bone meal degelatinisation and calcium source and particle size on broiler performance, bone characteristics and digestive and plasma alkaline phosphatase activity. British Poultry Science, 2019, 60(3): 297-308 (doi: 10.1080/00071668.2019.1587151).
  120. Zhang F., Adeola O. True ileal digestibility of calcium in limestone and dicalcium phosphate are additive in diets of broiler chickens. Poultry Science, 2018, 97(12): 4290-4296(doi: 10.3382/ps/pey300).
  121. Стрелков Н.С., Коныгин Г.Н., Рыбин Д.С., Поздеев В.В., Кирьянов Н.А., Яковенко О.В., Максимов П.Н., Елсуков Е.П., Ефремов Ю.Я., Шарафутдинова Д.Р., Петухов В.Ю., Гумаров Г.Г. Нанодисперсная аморфная форма кальция глюконата: биохимическая совместимость и терапевтическая эффективность при лечении заболеваний, связанных с обменом кальция в организме. Альманах клинической медицины, 2008, 17-2: 366-370.
  122. Астраханцев А.А., Косарев К.В., Астраханцева Т.Н. Биохимические показатели крови кур при включении в рационы "Кальций МАКГ", "Протикал ТРИ Плюс" и глюконата кальция. Мат. Межд. науч.-практ. конф. «Научно обоснованные технологии интенсификации сельскохозяйственного производства». Ижевск, 2017, т. 3: 3-5.
  123. Md Ramli S.H., Wong T.W., Naharudin I., Bose A. Coatless alginate pellets as sustained-release drug carrier for inflammatory bowel disease treatment. Carbohydrate Polymers, 2016, 152: 370-381 (doi: 10.1016/j.carbpol.2016.07.021).
  124. Микуленок В.Г., Жалнеровская А.В., Кахнович А.В. Полнорационные комбикорма в условиях промышленного свиноводства. Витебск, 2018.
  125. Izat A.L., Adams M.H., Cabel M.C., Colberg M., Reiber M.A., Skinner J.T., Waldroup P.W. Effects of formic acid or calcium formate in feed on performance and microbiological characteristics of broilers. Poultry Science, 1990, 69(11): 1876-1882 (doi: 10.3382/ps.0691876).
  126. Song M., Jiao H., Zhao J., Wang X., Li H., Wang P., Ma B., Sun S., Lin H. Dietary supplementation of calcium propionate and calcium butyrate improves eggshell quality of laying hens in the late phase of production. The Journal of Poultry Science, 2022, 59(1): 64-74 (doi: 10.2141/jpsa.0200127).
  127. Alam S., Shah H.U., Khan N.A., Zeb A., Shah A.S., Magan N. Water availability and calcium propionate affect fungal population and aflatoxins production in broiler finisher feed during storage. Food Additives & Contaminants: Part A, 2014, 31(11): 1896-1903 (doi: 10.1080/19440049.2014.963699).
  128. Hosseini E., Grootaert C., Verstraete W., Van de Wiele T. Propionate as a health-promoting microbial metabolite in the human gut. Nutrition Reviews, 2011, 69(5): 245-258 (doi: 10.1111/j.1753-4887.2011.00388.x).
  129. Damron B.L., Flunker L.K. Calcium supplementation of hen drinking water. Poultry Science, 1995, 74(5): 784-787 (doi: 10.3382/ps.0740784).
  130. Romijn J.A., Chinkes D.L., Schwarz J.M., Wolfe R.R. Lactate-pyruvate interconversion in blood: implications for in vivo tracer studies. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism, 1994, 266(3 Pt 1): E334-E340 (doi: 10.1152/ajpendo.1994.266.3.E334).
  131. Кадырова Р.Г., Кабиров Г.Ф., Муллахметов Р.Р. Синтез магниевых и кальциевых солей a-аминокислот. Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана, 2013, 216: 157-164.
  132. Henry M.H., Pesti G.M. An investigation of calcium citrate-malate as a calcium source for young broiler chicks. Poultry Science, 2002, 81(8): 1149-1155 (doi: 10.1093/ps/81.8.1149).
  133. Elmore A.R. Final report of the safety assessment of L-ascorbic acid, calcium ascorbate, magnesium ascorbate, magnesium ascorbyl phosphate, sodium ascorbate, and sodium ascorbyl phosphate as used in cosmetics. International Journal of Toxicology, 2005, 24: 51-111 (doi: 10.1080/10915810590953851).
  134. Rowe D.J., Ko S, Tom X.M., Silverstein S.J., Richards D.W. Enhanced production of mineralized nodules and collagenous proteins in vitro by calcium ascorbate supplemented with vitamin C metabolites. Journal of Periodontology, 1999, 70(9): 992-999 (doi: 10.1902/jop.1999.70.9.992).
  135. Cai J., Zhang Q., Wastney M.E., Weaver C.M. Calcium bioavailability and kinetics of calcium ascorbate and calcium acetate in rats. Experimental Biology and Medicine, 2004, 229(1): 40-45 (doi: 10.1177/153537020422900105).
  136. Weaver C.M., Martin B.R., Costa N.M., Saleeb F.Z., Huth P.J. Absorption of calcium fumarate salts is equivalent to other calcium salts when measured in the rat model. J. Agric. Food Chem., 2002, 50(17): 4974-4975 (doi: 10.1021/jf0200422).
  137. Fernández M., Rodríguez A., Fulco M., Soteras T., Mozgovoj M., Cap M. Effects of lactic, malic and fumaric acids on Salmonella spp. counts and on chicken meat quality and sensory characteristics. Journal of Food Science and Technology, 2021, 58(10): 3817-3824 (doi: 10.1007/s13197-020-04842-3).
  138. Холодилина Т.Н., Кондакова К.С., Курилкина М.Я., Ваншин В.В. Опыт использования мелкодисперсных кальций и магнийсодержащих добавок в кормлении цыплят-бройлеров. Вестник мясного скотоводства, 2013, 4(82): 95-99.
  139. Шатенштейн А.И. Теории кислот и оснований: история и современное состояние: учебник. М., 1949.
  140. Hartwell J., Gill A., Nimmo G.A., Wilkins M.B., Jenkins G.I., Nimmo H.G. Phosphoenolpyruvate carboxylase kinase is a novel protein kinase regulated at the level of expression. The Plant Journal, 1999, 20(3): 333-342.
  141. Calatroni M., Moroni G., Reggiani F., Ponticelli C. Renal sarcoidosis. Journal of Nephrology rol, 2023, 36(1): 5-15 (doi: 10.1007/s40620-022-01369-y).
  142. Feldman D. Vitamin D, parathyroid hormone, and calcium: a complex regulatory network. The American Journal of Medicine, 1999, 107(6): 637-639 (doi: 10.1016/s0002-9343(99)00283-1).
  143. Sakhaee K., Bhuket T., Adams-Huet B., Rao D.S. Meta-analysis of calcium bioavailability: a comparison of calcium citrate with calcium carbonate. Am. J. Ther., 1999, 6(6): 313-321 (doi: 10.1097/00045391-199911000-00005).
  144. Ковалевский В.В., Кислякова Е.М. Модифицированная форма кальция глюконата в рационе кур-несушек. Достижения науки и техники АПК, 2013, 8: 43-45.
  145. Bao S.F., Windisch W., Kirchgessner M. Calcium bioavailability of different organic and inorganic dietary Ca sources (citrate, lactate, acetate, oyster-shell, eggshell, β-tri-Ca phosphate). Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, 1997, 78(1-5): 154-160 (doi: 10.1111/j.1439-0396.1997.tb00866.x).
  146. Hanzlik R.P., Fowler S.C., Fisher D.H. Relative bioavailability of calcium from calcium formate, calcium citrate, and calcium carbonate. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics, 2005, 313(3): 1217-1222 (doi: 10.1124/jpet.104.081893).
  147. Tsugawa N, Yamabe T, Takeuchi A, Kamao M, Nakagawa K, Nishijima K, Okano T. Intestinal absorption of calcium from calcium ascorbate in rats. Journal of Bone and Mineral Metabolism, 1999, 17(1): 30-36 (doi: 10.1007/s007740050060).
  148. Фисинин В.И., Егоров И.А., Драганов И.Ф. Ф63 Кормление сельскохозяйственной птицы. М., 2011.
  149. National Research Council. Nutrient requirements of poultry: Ninth revised edition. The National Academies Press, Washington, DC, 1994 (doi: 10.17226/2114).
  150. Leeson S., Summers J.D. Commercial poultry nutrition. Third Edition. Nottingham University Press, Nottingham, 2005.
  151. EFSA and ECDC (European Food Safety Authority and European Centre for Disease Prevention and Control). The European Union One Health 2019 Zoonoses Report. EFSA Journal, 2021, 19(2): 6406 (doi: 10.2903/j.efsa.2021.6406).
  152. Feeding standard of chicken. Agriculture Industry Standard (Recommended). Chinese Academy of Agricultural Science, 2004. Режим доступа: http://down.foodmate.net/standard/yulan.php?itemid=7410. Без даты.
  153. Георгиевский В.И., Анненков Б.Н., Самохин В.Т. Минеральное питание животных. М., 1985.
  154. Околелова Т.М. Кормление сельскохозяйственной птицы. М., 1990.
  155. Егоров И.А., Манукян В.А., Ленкова Т.Н., Егорова Т.А., Околелова Т.М., Андрианова Е.Н., Шевяков А.Н., Егорова Т.В., Байковская Е.Ю., Гогина Н.Н., Криворучко Л.И., Сысоева И.Г., Панин И.Г., Гречишников В.В., Панин А.И., Кустова С.В., Афанасьев В.А., Пономаренко Ю.А. Руководство по кормлению сельскохозяйственной птицы /Под ред. В.И. Фисинина, И.А. Егорова. М., 2019.

 

1ФГБНУ ФНЦ биологических систем и агротехнологий РАН,
460000 Россия, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29,
e-mail: kazaevk970@gmail.com ✉, xolodilina@rambler.ru, Sizova.L78@yandex.ru, lsv74@list.ru;
2ФГБОУ ВО Оренбургский государственный университет,
460018 Россия, г. Оренбург, просп. Победы, 13,
e-mail: him@mail.osu.ru

Поступила в редакцию
16 августа 2023 года

 

CALCIUM: PHYSIOLOGICAL ROLE, SOURCES AND DOSES IN DIETS OF COMMERCIAL POULTRY (review)

K.A. Kazaev, T.N. Kholodilina1, 2, E.A. Sizova1, 2, S.V. Lebedev1, E.V. Salnikova2

ORCID:
Kazaev K.A. orcid.org/0000-0002-0443-6990
Lebedev S.V. orcid.org/0000-0001-9485-7010
Kholodilina T.N. orcid.org/0000-0002-3946-8247
Salnikova E.V. orcid.org/0000-0002-8901-1798
Sizova E.A. orcid.org/0000-0002-6518-3632

Calcium is extremely important in the nutrition of farm animals and poultry, so a search is underway for optimal calcium-containing ingredients with high bioavailability and low cost. The physiological effects of calcium extend to all organs and systems (G.S. Baird, 2011). In the body, 99 % of calcium are bones, and 1 % is accumulated in soft tissues (D. Oberlis et al., 2008). Nowadays, fundamental and clinical research proves that the role of calcium in physiological processes is not limited to the formation of bone structure and eggshells. The secretion and action of hormones, the permeability of cell membranes, nerve conduction, and muscle contractions depend on blood calcium concentration (R. Stehle et al., 2007; E.T. Kavalali, 2015). Calcium increases collagen synthesis, which accelerates wound healing (J. Zhang et al., 2021). Calcium ions as cofactors, affect the functions of proteins (C. Umerah et al., 2023). Apoptosis and its intensity, as well as the intercellular adhesion in connective tissue formation are calcium-dependent (D. Goll et al., 2003). The bone mass in the body is genetically programmed. If there is a lack of calcium during the growth period, the body will not reach the required parameters (K. Okuyama et al., 2022). It is logical that one of the most important pathognomonic causes of a wide range of pathologies may be calcium deficiency, impaired absorption, and low bioavailability. Generally recognized sources of calcium are its salts, e.g., carbonate, citrate, lactate, dicalcium phosphate, gluconate, sulfate and their combinations with vitamin D3, trace elements, estrogens (F. Zhang et al., 2018; B.L. Damron et al., 1995; N.S. Strelkov et al., 2008; L.P. Yang et al., 2018). The significant difference between these forms is their bioavailability. The mechanism of calcium availability from salts is known and depends on several factors, primarily the dose, the simultaneous levels of synergists and antagonists, the acidity of gastric juice, and the mode of consumption (F. Bronner, 2023; S. Christakos, 2012; R. Alexander et al., 2023). Therefore, it is necessary to carefully select the diet composition with regard to multiple interactions between its components in the gastrointestinal tract. The review covers the issues of calcium metabolism in animals and birds, the approved dietary calcium levels in Russia and abroad, the mechanisms of calcium absorption in the gastrointestinal tract, synergistic and antagonistic interactions of calcium ions with other elements, organic compounds, and metabolic pathways of calcium transformation in various body systems.

Keywords: calcium, laying hens, broiler chickens, receptors, synergists, antagonists, diet rationing.