ПОЛИАМИНЫ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ ОРГАНИЗМА И ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ В КЛИНИЧЕСКИХ И ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

Аннотация

В обзоре проведен анализ содержания основных полиаминов (ПА) — спермина, спермидина и путресцина в важнейших биологических жидкостях организма человека (крови, мочи, семенной жидкости и др.), даётся оценка их диагностического и прогностического значения в клинической практике. Показана новизна и ценность оценки уровня метаболитов ПА в качестве новых диагностических маркеров различных заболеваний, таких как рак, инсульт, почечная недостаточность, для которых поиск ранних маркеров особо актуален. Данные обзора могут представлять практический интерес и учитываться при оценке уровня ПА и их производных в клинико-диагностических и лабораторных исследованиях. Поиск литературы для обзора осуществлялся по базам данных Scopus, Web of Science, MedLine, РИНЦ.

Об авторах

Список литературы

Agostinelli E., Marques M.P., Calheiros R. Polyamines: fundamental characters in chemistry and biology. Amino Acids. 2010; 38:393-403

Плосконос М.В., Николаев А.А. Определение полиаминов в разных биологических средах. Клиническая лабораторная диагностика. 2011; 3:16-9.

Силачев Д.Н., Плотников Е.Ю., Горюнов К.В., Романов А.Ю., Плосконос М.В., Долгушина Н.В., и др. Роль полиаминов в жизнедеятельности клеток репродуктивной системы. Цитология. 2018; 60(3):164-72. Doi:10.31116/tsitol.2018.03.02.

Каграманова А.Т., Тищенко Л.Д. Березов Т.Т. Орнитиндекарбоксилазная активность эпидермиса при псориазе как биохимический показатель гиперпролиферативного процесса. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1993; 6:618-20.

Laube G., Bernstein H.G. Agmatine: multifunctional arginine metabolite and magic bullet in clinical neuroscience? Biochem. J. 2017; 26(474):2619-40.

Tetsushi Nakajima, Kenji Katsumata, Hiroshi Kuwabara, Ryoko Soya, Masanobu Enomoto, Tetsuo Ishizaki et al. Urinary Polyamine Biomarker Panels with Machine-Learning Differentiated Colorectal Cancers, Benign Disease, and Healthy Controls. International Journal of Molecular Sciences. 2018; 19:756. https://doi.org/10.3390/ijms19030756

Hanff1 E., Bollenbach A., Beckmann B., Brunner G., Tsikas D. GC-MS measurement of spermidine and putrescine in serum of elderly subjects: intriguing association between spermidine and homoarginine. Amino Acids. 2020; 52:225-34. https://doi.org/10.1007/s00726-019-02786-3

Pugin B., Barcik W., Westermann P., Heider A., Wawrzyniak M., Hellings P. et al. A wide diversity of bacteria from the human gut produces and degrades biogenic amines. Microb Ecol Health Dis. 2017; 28:1353881.

Ramos-Molina B., Queipo-Ortuno MI., Lambertos A., Tinahones F.J., Penafiel R. Dietary and gut microbiota polyamines in obesity and age-related diseases. Front Nutr. 2019; 6:24.

Mikelsaar M., Stsepetova J., Mikelsaar R-H., Truusalua K., Smidt I., Hütta P. et al. Polyamines of human strain Lactobacillus plantarum Inducia induce modulation of innate immune markers. Journal of Functional Foods. 2020; 72:104064. https://doi.org/10.1016/j.jff.2020.104064.

Bekebrede A.F., Keijer J., Gerrits W.J., Boer V.C. The Molecular and Physiological Effects of Protein-Derived Polyamines in the Intestine. Nutrients. 2020. 12(1):197. https://doi.org/10.3390/nu12010197

Carriche G.M., Almeida L., Stuve P., Velasquez L., Dhillon-LaBrooy A. Regulating T-cell differentiation through the polyamine spermidine. J Allergy Clin Immunol. 2020; 1-25. https://doi.org/10.1016/j.jaci.2020.04.037

Velásquez R.D., Brunner G., Varrentrapp M., Tsikas D., Frölich J.C. Helicobacter pylori produces histamine and spermidine. Z. Gastroenterol. 1996; 34:116-22.

Fernandez-del-Campo-Garcia M., Casas-Ferreira A.M., Rodriguez-Gonzalo E., Moreno-Cordero B., Perez-Pavon J.L. Development of a fast and reliable methodology for the determination of polyamines in urine by using a guard column as a low-resolution fractioning step prior to mass spectrometry. Comparison with flow injection-mass spectrometry analysis. Microchemical Journal. 2020; 158(105223):1-8. https://doi.org/10.1016/j.microc.2020.105223

Плосконос М.В., Евдокимов В.В. Полиамины урогенитального тракта мужчин как фактор регуляции апоптоза сперматозоидов. Урология. 2019; 4:74-9. https://doi.org/10.18565/urology.2019.4.74-79

Плосконос М.В., Николаев А.А. Влияние полиаминов на апоптоз лимфоцитов периферической крови человека in vitro. Гематология и трансфузиология. 2010; 55(4):16-9.

Hussain T., Tan B., Ren W., Rahu N., Dad R., Kalhoro D.H., & Yin Y. Polyamines: Therapeutic perspectives in oxidative stress and inflammatory diseases. Amino Acids. 2017; 49:1457-68.

Zhang H., Alsaleh G., Feltham J., Sun Y., Napolitano G., Riffelmacher T. et al. Polyamines control eIF5A hypusination, TFEB translation, and autophagy to reverse B cell senescence. Mol. Cell. 2019;76:110-25.

Matsumoto M., Kurihara S. Probiotics-induced increase of large intestinal luminal polyamine concentration may promote longevity. Medical Hypotheses. 2011; 77:469-72.

Eisenberg T., Abdellatif M., Schroeder S. Cardioprotection and lifespan extension by the natural polyamine spermidine. Nat. Med. 2016; 22:1428-38.

Soda K. Spermine and gene methylation: a mechanism of lifespan extension induced by polyamine-rich diet. Amino Acids. 2019; 52: 213-24. https://doi.org/10.1007/s0072-6-019-02733-2

Tsikas D., Erik H., Gorig B. Spermidine for a long, dementia-free life? Glob. J. Pharm. Sci. 2017; 2:555576. https://doi.org/10.19080/GJPPS.2017.02.555576

Minois N. Molecular Basis of the ‘Anti-Aging’ Effect of Spermidine and Other Natural Polyamines — A Mini-Review. Gerontology. 2014; 60:319-26.

Kiechl S., Pechlaner R., Willeit P., Notdurfter M., Paulweber B., Willeit K. et al. Higher spermidine intake is linked to lower mortality: a prospective population based study. Am. J. Clin. Nutr. 2018;108:371-80.

Liu J.-H., Wang W., Wu H., Gong X., & Moriguchi T. Polyamines function in stress tolerance: From synthesis to regulation. Frontiers in plant science. 2015; 6:827-827.

Bae D.H., Lane D.J.R., Jansson P.J., Richardson D.R. The old and new biochemistry of polyamines. Biochim. Biophys. Acta Gen Subj. 2018; 1862:2053-68.

Madeo F., Eisenberg T., Pietrocola F., Kroemer G. Spermidine in health and disease. Science. 2018. 359(6374):eaan2788.

Liu N., Dai Z.L., Jia H., Zhang Y.C., Chen J.Q., Sun S.Q. et al. Maternal L-proline supplementation during gestation alters amino acid and polyamine metabolism in the first generation female offspring of C57BL/6J mice. Amino Acids. 2019; 51:805-11.

Hiramatsu K., Takahashi K., Yamaguchi T., Matsumoto H., Miyamoto H., Tanaka S. et al. N1,N12-Diacetylspermine as a sensitive and specific novel marker for early- and late-stage colorectal and breast cancers. Clin. Cancer Res. 2005; 11:2986-2990.

Muñoz-Esparza N.C., Latorre-Moratalla M.L., Comas-Basté O., Toro-Funes N., Veciana-Nogués M.T., & Vidal-Carou M. C. Polyamines in Food. Frontiers in Nutrition. 2019; 6:108.

Wang J., Tan B.E., Li J., Kong X., Tan M., Wu G. Regulative role of L-proline on fetal pig growth and intestinal epithelial cell proliferation in vivo and in vitro. Animal Nutrition Journal. 2020; 351:351-355. https://doi.org/10.1016/j.aninu.2020.07.001

Kawakita M., Hiramatsu K., Yanagiya M., Doi Y., Kosaka M. Determination of N1,N12-diacetylspermine in urine: A novel tumor marker. Methods Mol. Biol. 2011; 720: 367-78.

Плосконос М.В. Экстернализация фосфатидилсерина и функционально-морфологические нарушения сперматозоидов у мужчин, состоящих длительное время в бесплодном браке. Урология. 2016; 4:87-91

Cerrada-Gimenez M., Pietila M., Loimas S., Pirinen E., Hyvonen M.T., Keinanen T.A. et al. Continuous oxidative stress due to activation of polyamine catabolism accelerates aging and protects against hepatotoxic insults. Transgenic Res. 2011; 20:387-96.

Myung Hee Park, Kazuei Igarashi. Polyamines and Their Metabolites as Diagnostic Markers of Human Diseases. Biomol Ther. 2013; 21(1):1-9. https://doi.org/10.4062/biomolther.2012.097

Becciolini A., Porciani S., Lanini A., Santoni R., Cionini L. Urinary Polyamines in Patients with Advanced Cervical Cancer or Pelvic Cancer Recurrence During and After Radiotherapy. Acta Oncologica. 1992; 31(3):327-31.

Umemori Y., Ohe Y., Kuribayashi K., Tsuji N., Nishidate T., Kameshima H. et al. Evaluating the utility of N1,N12-diacetylspermine and N1,N8-diacetylspermidine in urine as tumor markers for breast and colorectal cancers. Clin. Chim. Acta. 2010; 411:1894-9.

Coni S., Di Magno L., Serrao S.M., Kanamori Y., Agostinelli E., Canettieri G. Polyamine metabolism as a therapeutic target in Hedgehog-driven basal cell carcinoma and medulloblastoma. Cells. 2019; 8(2):E150.

Gasperoni F., Turini P., Agostinelli E. A novel comprehensive paradigm for the etiopathogenesis of multiple sclerosis: therapeutic approaches and future perspectives on its treatment. Amino Acids. 2019; 51:745-59.

Tomitori H., Usui T., Saeki N., Ueda S., Kase H., Nishimura K. et al. Polyamine oxidase and acrolein as novel biochemical markers for diagnosis of cerebral stroke. Stroke. 2005; 200536:2609-13.

Igarashi K., Kashiwagi K. Use of polyamine metabolites as markers for stroke and renal failure. Methods Mol. Biol. 2011; 720: 395-408.

Naccarato A., Elliania R., Cavalierea B., Sindonaa G., Tagarellia A. Development of a fast and simple gas chromatographic protocol based on the combined use of alkyl chloroformate and solid phasemicroextraction for the assay of polyamines in human urine. Journal of Chromatography A. 2018; 1549:1-13. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2018.03.034

Залеток С.П., Бердинских Н.К., Драга Н.В. Некоторые аспекты биологической роли полиаминов при нормальном и опухолевом росте. Экспериментальная онкология. 1984; 4(6):10-7

Kawakita M., Hiramatsu K. Diacetylated derivatives of spermine and spermidine as novel promising tumor markers. J. Biochem. 2006. 139:315-22.

Russell D.H., Levy C.C., Schimpft S.C., Hawk I.A. Urinary Polyamines in Cancer Patients. Cancer Research. 1971; 31:1555-8.

Fujita K., Nagatsu T., Maruta K., Ito M., Senba H., Miki K. Urinary Putrescine, Spermidine, and Spermine in Human Blood and Solid Cancers and in an Experimental Gastric Tumor of Rats. Cancer Research. 1976; 36:1320-4.

Плосконос М.В. Николаев А.А. Содержание свободных полиаминов в спермоплазме фертильных и субфертильных мужчин. Проблемы репродукции. 2010; 16(3): 80-2.

Ворончихина Л.Д., Демьянова В.Т., Ситников С.А. Содержание полиаминов в крови здоровых людей. Вопросы медицинской химии.1986; 2:43-5.

Cohen L.F., Lundgren D.W., Farrell P.M. Distribution of spermidine and spermine in blood from cystic fibrosis patients and control subject. Blood. 1976; 48(2):469-75.

Cooper K.D., Shulka J.B., Rennert O.M. Polyamine distribution in cellular compartments of blood and in aging erythrocytes. Clin. chim. acta. 1976; 73(1):71-88.

Chun P.W., Rennert O.M., Saffen E.E., Taylor W.J. Effect of polyamines on the electrokinetis properties of red blood cells. Biochem. and Biophys. Res. Communs. 1976; 69(8):1095-1101.

Rennert O.M., Shukla J.B. Polyamines in health and disease. Advances in polyamine research. New York: Raven press.1978; 2:195-211.

Khuhawara M.Y., Qureshi G.A. Polyamines as cancer markers: applicable separation methods. J. Chromatogr. 2001; B 764:385-407.

Pucciarelli S., Moreschini B., Micozzi D., De Fronzo G.S., Carpi F.M., Polzonetti V. et al. Spermidine and spermine are enriched in whole blood of nona/centenarians. Rejuvenation Res. 2012; 15:590-5.

Magnes C., Fauland A., Gander E., Narath S., Ratzer M., Eisenberg T. et al. Polyamines in biological samples: rapid and robust quantification by solid-phase extraction online-coupled to liquid chromatography-tandem mass spectrometry. J Chromatogr. 2014; A 1331:44-51.

Ковтунова М.Е., Беляков В.А., Тестоедова Т.А. Полиамины крови здоровых детей. Лабораторное дело. 1988; 1:12-4.

Ворончихина Л.Д., Ковтунова М.Е. Полиамины мочи здоровых детей. Лабораторное дело. 1982; 8:49-51.

Ворончихина Л.Д., Демьянова В.Т., Манжаров Н.В. Экскреция полиаминов с мочой у больных с термическими ожогами. Вопросы медицинской химии. 1987; 6:23-6.

Brooks W.H. Increased polyamines alter chromatin and stabilize autoantigens in autoimmune diseases. Front Immunol. 2013; 4:91

Плосконос М.В. Применение эозина и йодистого пропидия для оценки жизнеспособности сперматозоидов человека. Клиническая лабораторная диагностика. 2014; 59(11):22-5

Ключевые слова