Экстракт плодов черноплодной рябины (Xsorbaronia mitschurinii) влияет на выживаемость Drosophila melanogaster с моделью бокового амиотрофического склероза в зависимости от концентрации

Автор: Земская Н.В., Платонова Е.Ю., Пакшина Н.Р., Шапошников М.В., Москалев А.А.

Журнал: Известия Коми научного центра УрО РАН @izvestia-komisc

Статья в выпуске: 9 (75), 2024 года.

Бесплатный доступ

Боковой амиотрофический склероз - нейродегенеративное заболевание, проявляющееся во взрослом возрасте, характеризуется потерей двигательной активности, дегенерацией двигательных нейронов в головном, спинном мозге и, в конечном счете, остановкой дыхания. В настоящее время заболевание является неизлечимым, и механизмы его воздействия мало изучены, но активно ведутся исследования терапевтических препаратов для дальнейшего снижения осложнений и отсрочивания негативных последствий болезни. Ранее нами был показан геропротекторный потенциал экстракта плодов черноплодной рябины (×Sorbaronia mitschurinii) на D. melanogaster при кратковременном применении, а также наблюдали увеличение медианной продолжительности жизни особей линии elav[c155]-Gal4>UAS-Aβ42 (модель болезни Альцгеймера у дрозофилы). Нами выдвинута гипотеза о возможном положительном эффекте экстракта черноплодной рябины в концентрациях 0.1, 1, 5 и 10 мг/мл на выживаемость линии Drosophila с моделью бокового амиотрофического склероза (с мутацией в гене Sod1n1). Установили, что этанольный экстракт ягод в концентрации 0.1 мг/мл увеличивал медианную продолжительность жизни самцов на 22 %. При добавлении экстракта в концентрациях 1 и 5 мг/мл наблюдали снижение медианной и максимальной продолжительности жизни самцов на 14 % и 33 % соответственно. При этом экстракт черноплодной рябины не оказывал статистически значимого воздействия на продолжительность жизни самок. Данные результаты свидетельствуют о потенциальном нейропротекторном эффекте экстракта плодов черноплодной рябины.

Еще

Боковой амиотрофический склероз, черноплодная рябина, продолжительность жизни, экстракт, drosophila melanogaster

Короткий адрес: https://sciup.org/149147256

IDR: 149147256 | DOI: 10.19110/1994-5655-2024-9-84-91

Список литературы Экстракт плодов черноплодной рябины (Xsorbaronia mitschurinii) влияет на выживаемость Drosophila melanogaster с моделью бокового амиотрофического склероза в зависимости от концентрации

Feldman, E. L. Amyotrophic lateral sclerosis / E. L. Feldman, S. A. Goutman, S. Petri [et al.] // Lancet. – 2022. – Vol. 400, № 10360. – P. 1363–1380.
Grad, L. I. Clinical spectrum of amyotrophic lateral sclerosis (ALS) / L. I. Grad, G. A. Rouleau, J. Ravits [et al.] // Cold Spring Harb Perspect Med. – 2017. – Vol. 7, № 8. – P. a024117.
Talbott, E. O. The epidemiology of amyotrophic lateral sclerosis / E. O. Talbott, A. M. Malek, D. Lacomis // Handb Clin Neurol. – 2016. – Vol. 138. – P. 225–238.
Liguori, F. Fly for ALS: Drosophila modeling on the route to amyotrophic lateral sclerosis modifiers / F. Liguori, S. Amadio, C. Volonté // Cell Mol Life Sci. – 2021. – Vol. 78, № 17–18. – P. 6143–6160.
Hegde, K. N. Drosophila melanogaster as a tool for Amyotrophic Lateral Sclerosis research / K. N. Hegde, A. Srivastava // J Dev Biol. – 2022. – Vol. 10, № 3. – P. jdb10030036.
Zarei, S. A comprehensive review of amyotrophic lateral sclerosis / S. Zarei, K. Carr, L. Reiley [et al.] // Surg Neurol Int. – 2015. – Vol. 6. – P. 171.
Layalle, S. Amyotrophic lateral sclerosis genes in Drosophila melanogaster / S. Layalle, L. They, S. Ourghani [et al.] // Int J Mol Sci. – 2021. – Vol. 22, № 2. – P. ijms22020904.
Ilieva, H. Advances in molecular pathology, diagnosis, and treatment of amyotrophic lateral sclerosis / H. Ilieva, M. Vullaganti, J. Kwan // Bmj. – 2023. – Vol. 383. – P. e075037.
Corcia, P. Treatment of hereditary amyotrophic lateral sclerosis / P. Corcia, H. Blasco, S. Beltran [et al.] // Rev Neurol (Paris). – 2023. – Vol. 179, № 1–2. – P. 54–60.
Rosen, D. R. Mutations in Cu/Zn superoxide dismutase gene are associated with familial amyotrophic lateral sclerosis / D. R. Rosen // Nature. – 1993. – Vol. 364, № 6435. – P. 362.
Fridovich, I. Superoxide anion radical (O2-.), superoxide dismutases, and related matters / I. Fridovich // J Biol Chem. – 1997. – Vol. 272, № 30. – P. 18515–18517.
Shaw, P. J. Oxidative damage to protein in sporadic motor neuron disease spinal cord / P. J. Shaw, P. G. Ince, G. Falkous, D. Mantle // Ann Neurol. – 1995. – Vol. 38, № 4. – P. 691–695.
Abe, K. Induction of nitrotyrosine-like immunoreactivity in the lower motor neuron of amyotrophic lateral sclerosis / K. Abe, L. H. Pan, M. Watanabe [et al.] // Neurosci Lett. – 1995. – Vol. 199, № 2. – P. 152–154.
Beal, M. F. Increased 3-nitrotyrosine in both sporadic and familial amyotrophic lateral sclerosis / M. F. Beal, R. J. Ferrante, S. E. Browne [et al.] // Ann Neurol. – 1997. – Vol. 42, № 4. – P. 644–654.
Rosen, D. R. Mutations in Cu/Zn superoxide dismutase gene are associated with familial amyotrophic lateral sclerosis / D. R. Rosen, T. Siddique, D. Patterson [et al.] // Nature. – 1993. – Vol. 362, № 6415. – P. 59–62.
Barber, S. C. Oxidative stress in ALS: a mechanism of neurodegeneration and a therapeutic target / S. C. Barber, R. J. Mead, P. J. Shaw // Biochim Biophys Acta. – 2006. – Vol. 1762, № 11–12. – P. 1051–1067.
Iyer, S. A comparative bioinformatic analysis of C9orf72 / S. Iyer, K. R. Acharya, V. Subramanian // PeerJ. – 2018. – Vol. 6. – P. e4391.
Staveley, B. E. Phenotypic consequences of copper-zinc superoxide dismutase overexpression in Drosophila melanogaster / B. E. Staveley, J. P. Phillips, A. J. Hilliker // Genome. – 1990. – Vol. 33, № 6. – P. 867–872.
Phillips, J. P. Subunit-destabilizing mutations in Drosophila copper/zinc superoxide dismutase: neuropathology and a model of dimer dysequilibrium / J. P. Phillips, J. A. Tainer, E. D. Getzoff [et al.] // Proc Natl Acad Sci USA. – 1995. – Vol. 92, № 19. – P. 8574–8578.
Phillips, J. P. Null mutation of copper/zinc superoxide dismutase in Drosophila confers hypersensitivity to paraquat and reduced longevity / J. P. Phillips, S. D. Campbell, D. Michaud [et al.] // Proc Natl Acad Sci USA. – 1989. – Vol. 86, № 8. – P. 2761–2765.
Nopoulos, P. C. Huntington disease: a single-gene degenerative disorder of the striatum / P. C. Nopoulos // Dialogues Clin Neurosci. – 2016. – Vol. 18, № 1. – P. 91–98.
Arsac, J. N. Chronic exposure to paraquat induces alpha-synuclein pathogenic modifications in Drosophila / J. N. Arsac, M. Sedru, M. Dartiguelongue [et al.] // Int J Mol Sci. – 2021. – Vol. 22, № 21. – P. ijms222111613.
Jeon, Y. Genetic dissection of Alzheimer’s disease using Drosophila models / Y. Jeon, J. H. Lee, B. Choi [et al.] // Int J Mol Sci. – 2020. – Vol. 21, № 3. – P. ijms21030884.
Yamaguchi, M. Epigenetic regulation of ALS and CMT: A lesson from Drosophila models / M. Yamaguchi, K. Omori, S. Asada, H. Yoshida // Int J Mol Sci. – 2021. – Vol. 22, № 2. – P. ijms22020491.
Lu, B. Drosophila models of neurodegenerative diseases / B. Lu, H. Vogel // Annu Rev Pathol. – 2009. – Vol. 4. – P. 315–342.
Şahin, A. Human SOD1 ALS mutations in a Drosophila knock-in model cause severe phenotypes and reveal dosage-sensitive gain- and loss-of-function components / A. Şahin, A. Held, K. Bredvik [et al.] // Genetics. – 2017. – Vol. 205, № 2. – P. 707–723.
Azuma, Y. Amyotrophic lateral sclerosis model / Y. Azuma, I. Mizuta, T. Tokuda, T. Mizuno // Adv Exp Med Biol. – 2018. – Vol. 1076. – P. 79–95.
Chia, R. Novel genes associated with amyotrophic lateral sclerosis: diagnostic and clinical implications / R. Chia, A. Chiò, B. J. Traynor // Lancet Neurol. – 2018. – Vol. 17, № 1. – P. 94–102.
Platonova, E. Y. Geroprotective effects of ×Sorbaronia mitschurinii fruit extract on Drosophila melanogaster / E. Y. Platonova, N. V. Zemskaya, M. V. Shaposhnikov [et al.] // Journal of Berry Research. – 2022. – Vol. 12, № 1. – P. 73–92.
Jurendić, T. Aronia melanocarpa products and by-products for health and nutrition: a review / T. Jurendić, M. Ščetar // Antioxidants (Basel). – 2021. – Vol. 10, № 7. – P. antiox10071052.
Ren, Y. Potential benefits of black chokeberry (Aronia melanocarpa) fruits and their constituents in improving human health / Y. Ren, T. Frank, G. Meyer [et al.] // Molecules. – 2022. – Vol. 27, № 22. – P. molecules27227823.
Bushmeleva, K. Aronia melanocarpa flavonol extract-antiradical and immunomodulating activities analysis / K. Bushmeleva, A. Vyshtakalyuk, D. Terenzhev [et al.] // Plants (Basel). – 2023. – Vol. 12, № 16. – P. plants12162976.
Jo, A. R. Effects of aronia extract on lifespan and age-related oxidative stress in Drosophila melanogaster / A. R. Jo, J. Y. Imm // Food Sci Biotechnol. – 2017. – Vol. 26, № 5. – P. 1399–1406.
Rugină, D. Chokeberry anthocyanin extract as pancreatic β-cell protectors in two models of induced oxidative stress / D. Rugină, Z. Diaconeasa, C. Coman [et al.] // Oxid Med Cell Longev. – 2015. – Vol. 2015. – P. 429075.
Platonova, E. Y. Black chokeberry (Aronia melanocarpa) extracts in terms of geroprotector criteria / E. Y. Platonova, M. V. Shaposhnikov, H.-Y. Lee [et al.] // Trends in Food Science & Technology. - 2021. - Vol. 114. - P. 57-584.
Zemskaya, N. V. Issledovanie nejroprotektornyh svojstv ekstrakta chernoplodnoj ryabiny (×Sorbaronia mitschurinii) u linii Drosophila melanogaster, modeliruyushchej bolezn’ Altsgejmera [Study of neuroprotective properties of chokeberry extract (×Sorbaronia mitschurinii) in a Drosophila melanogaster line modeling Alzheimer’s disease] / N. V. Zemskaya, N. R. Pakshina, E. Yu. Platonova [et al.] // Proceedings of the Komi Science Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences. – 2023. – Vol. 6, № 64. – P. 86–93. [In Russian]
Liu, R. H. Health benefits of fruit and vegetables are from additive and synergistic combinations of phytochemicals / R. H. Liu // Am J Clin Nutr. – 2003. – Vol. 78, № 3. – P. 517s–520s.
Bland, J. M. The logrank test / J. M. Bland, D. G. Altman // Bmj. – 2004. – Vol. 328, № 7447. – P. 1073.
Han, S. K. OASIS portable: User-friendly offline suite for secure survival analysis / S. K. Han, H. C. Kwon, J. S. Yang [et al.] // Mol Cells. – 2024. – Vol. 47, № 2. – P. 100011.
Harries, L. W. Human aging is characterized by focused changes in gene expression and deregulation of alternative splicing / L. W. Harries, D. Hernandez, W. Henley [et al.] // Aging Cell. – 2011. – Vol. 10, № 5. – P. 868–878.
Dönertaş, H. M. Gene expression reversal toward preadult levels in the aging human brain and age-related loss of cellular identity / H. M. Dönertaş, H. İzgi, A. Kamacıoğlu [et al.] // Sci Rep. – 2017. – Vol. 7, № 1. – P. 5894.
Baker, D. J. Cellular senescence in brain aging and neurodegenerative diseases: evidence and perspectives / D. J. Baker, R. C. Petersen // J Clin Invest. – 2018. – Vol. 128, № 4. – P. 1208–1216.
Hou, Y. Ageing as a risk factor for neurodegenerative disease / Y. Hou, X. Dan, M. Babbar [et al.] // Nat Rev Neurol. – 2019. – Vol. 15, № 10. – P. 565–581.
Arthur, K. C. Projected increase in amyotrophic lateral sclerosis from 2015 to 2040 / K. C. Arthur, A. Calvo, T. R. Price [et al.] // Nat Commun. – 2016. – Vol. 7. – P. 12408.
Winter, A. N. An anthocyanin-enriched extract from strawberries delays disease onset and extends survival in the hSOD1(G93A) mouse model of amyotrophic lateral sclerosis / A. N. Winter, E. K. Ross, H. M. Wilkins [et al.] // Nutr Neurosci. – 2018. – Vol. 21, № 6. – P. 414–426.
Gorąca, A. Lipoic acid – biological activity and therapeutic potential / A. Gorąca, H. Huk-Kolega, A. Piechota [et al.] // Pharmacol Rep. – 2011. – Vol. 63, № 4. – P. 849–858.
Wang, T. α-Lipoic acid attenuates oxidative stress and neurotoxicity via the ERK/Akt-dependent pathway in the mutant hSOD1 related Drosophila model and the NSC34 cell line of amyotrophic lateral sclerosis / T. Wang, J. Cheng, S. Wang [et al.] // Brain Res Bull. – 2018. – Vol. 140. – P. 299–310.
Juliano, C. Antioxidant activity of gamma-oryzanol: mechanism of action and its effect on oxidative stability of pharmaceutical oils / C. Juliano, M. Cossu, M. C. Alamanni, L. Piu // Int J Pharm. – 2005. – Vol. 299, № 1–2. – P. 146–154.
Zhang, C. γ-Oryzanol mitigates oxidative stress and prevents mutant SOD1-related neurotoxicity in Drosophila and cell models of amyotrophic lateral sclerosis / C. Zhang, W. Liang, H. Wang [et al.] // Neuropharmacology. – 2019. – Vol. 160. – P. 107777.

Еще

Статья научная