Ukr.Biochem.J. 2018; Том 90, № 6, листопад-грудень, c. 49-61

doi: https://doi.org/10.15407/ubj90.06.049

Вплив альфа-кетоглутарату на тривалість життя та функціональне старіння Drosophila melanogaster

10.12.2018   Uncategorized   No comments

М. П. Лилик1, М. М. Байляк1, Г. В. Шмігель1, Дж. М. Сторі2, К. Б. Сторі2, В. І. Лущак1

1Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, Україна;
2Інститут біохімії, Карлетонський університет, Оттава, Канада;
e-mail: lushchak@pu.if.ua; bayliak@ukr.net

Досліджено вплив альфа-кетоглутарату (АКГ) на тривалість життя та функціональне старіння Drosophila melanogaster лінії Canton S. Показано, що ефекти АКГ залежать від його концентрації та статі мух. Додавання до їжі 1–10 мМ АКГ не впливало на середню та максимальну тривалість життя самців, за винятком збільшення максимальної тривалості життя за 10 мМ АКГ. Водночас, АКГ (20 мМ) скорочував середню і не впливав на максимальну тривалість життя самців. У самок АКГ за концентрацій 1 і 5 мМ не впливав на тривалість життя, а за вищих (10 та 20 мМ) – збільшував як середню, так і максимальну тривалість життя. За концентрації, яка збільшувала тривалість життя (10 мМ), АКГ знижував плодючість, підвищував стійкість до холодового стресу, проте не впливав на індуковану рухову активність та стійкість до окислювального стресу в мух обох статей середнього (24 дні) і старого (40 днів) віку. Дослідні самки середнього віку, але не самці, були стійкішими до теплового стресу та мали вищий вміст протеї­ну HSP90, ніж контрольні особини. Окрім того, мухи середнього віку на середовищі з АКГ мали вищі показники окислювального стресу, вищий вміст загального протеїну та триацилгліцеролів. Результати свідчать про те, що, передусім, модуляція вікових змін основного метаболізму, а не зниження інтенсивності оксидативного стресу, лежить в основі геропротекторної дії АКГ на D. melanogaster.

Ключові слова: , , , ,

Посилання:

  1. Niemiec T, Sikorska J, Harrison A, Szmidt M, Sawosz E, Wirth-Dzieciolowska E, Wilczak J, Pierzynowski S. Alpha-ketoglutarate stabilizes redox homeostasis and improves arterial elasticity in aged mice. J Physiol Pharmacol. 2011 Feb;62(1):37-43. PubMed
  2. Chin RM, Fu X, Pai MY, Vergnes L, Hwang H, Deng G, Diep S, Lomenick B, Meli VS, Monsalve GC, Hu E, Whelan SA, Wang JX, Jung G, Solis GM, Fazlollahi F, Kaweeteerawat C, Quach A, Nili M, Krall AS, Godwin HA, Chang HR, Faull KF, Guo F, Jiang M, Trauger SA, Saghatelian A, Braas D, Christofk HR, Clarke CF, Teitell MA, Petrascheck M, Reue K, Jung ME, Frand AR, Huang J. The metabolite α-ketoglutarate extends lifespan by inhibiting ATP synthase and TOR. Nature. 2014 Jun 19;510(7505):397-401. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  3. Zdzisińska B, Żurek A, Kandefer-Szerszeń M. Alpha-Ketoglutarate as a Molecule with Pleiotropic Activity: Well-Known and Novel Possibilities of Therapeutic Use. Arch Immunol Ther Exp (Warsz). 2017 Feb;65(1):21-36. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  4. Bayliak MM, Lylyk MP, Sorochynska OM. Dietary alpha-ketoglutarate partially prevents age-related decline in locomotor activity and cold tolerance in Drosophila melanogaster. Biologia. 2017; 72(4): 458-467.  CrossRef
  5. Bayliak MM, Lylyk MP, Shmihel HV, Sorochynska OM, Semchyshyn OI, Storey JM, Storey KB, Lushchak VI. Dietary alpha-ketoglutarate promotes higher protein and lower triacylglyceride levels and induces oxidative stress in larvae and young adults but not in middle-aged Drosophila melanogaster. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. 2017 Feb;204:28-39. PubMed, CrossRef
  6. Gospodaryov DV, Yurkevych IS, Lushchak OV, Lushchak VI. Correction: Lifespan extension and delay of age-related functional decline caused by Rhodiola rosea depends on dietary macronutrient balance. Longev Healthspan. 2013 Jul 12;2(1):12. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  7. Bayliak MM, Lylyk MP, Shmihel HV, Sorochynska OM, Manyukh OV, Pierzynowski SG, Lushchak VI. Dietary alpha-ketoglutarate increases cold tolerance in Drosophila melanogaster and enhances protein pool and antioxidant defense in sex-specific manner. J Therm Biol. 2016 Aug;60:1-11. PubMed, CrossRef
  8. Lushchak OV, Gospodaryov DV, Rovenko BM, Glovyak AD, Yurkevych IS, Klyuba VP, Shcherbij MV, Lushchak VI. Balance between macronutrients affects life span and functional senescence in fruit fly Drosophila melanogaster. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2012 Feb;67(2):118-25. PubMed, CrossRef
  9. Aebi H. Catalase in vitro. Methods Enzymol. 1984;105:121-6. PubMed, CrossRef
  10. Bradford MM. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding.Ш1976 May 7;72:248-54. PubMed, CrossRef
  11. Ellman GL. Tissue sulfhydryl groups. Arch Biochem Biophys. 1959 May;82(1):70-7. PubMed, CrossRef
  12. Lushchak VI, Semchyshyn HM, Lushchak OV. The classic methods to measure oxidative damage: lipid peroxides, thiobarbituric-acid reactive substances, and protein carbonyls. In: Oxidative stress in aquatic ecosystems. Eds. D. Abele, Vázquez-Medina, T. Zenteno-Savín. John Wiley & Sons, Ltd, Chichester, UK, 2012, pp. 420-431.
  13. Bergman I, Loxley R. New spectrophotometric method for the determination of proline in tissue hydrolyzates. Anal Chem. 1970 Jun;42(7):702-6. PubMed, CrossRef
  14. Lee YP, Takahashi T. An improved colorimetric determination of amino acids with the use of ninhydrin. Anal Biochem. 1966; 14(1): 71-77. CrossRef
  15. Jones MA, Grotewiel M. Drosophila as a model for age-related impairment in locomotor and other behaviors. Exp Gerontol. 2011 May;46(5):320-5. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  16. Niveditha S, Deepashree S, Ramesh SR, Shivanandappa T. Sex differences in oxidative stress resistance in relation to longevity in Drosophila melanogaster. J Comp Physiol B. 2017 Oct;187(7):899-909. PubMed, CrossRef
  17. Duncan RF. Inhibition of Hsp90 function delays and impairs recovery from heat shock. FEBS J. 2005 Oct;272(20):5244-56. PubMed, CrossRef
  18. Wang L, Xu Q, Wang C, Li J, Chen D, Zhao Z, Luo L, Du X. Effects of dietary α-ketoglutarate supplementation on the antioxidant defense system and HSP70 and HSP90 gene expression of hybrid sturgeon Acipenser schrenckii ♀ × A. baerii ♂ exposed to ammonia-N stress. Aquac Res. 2017; 48(5): 2266-2277. CrossRef
  19. Djawdan M, Sugiyama TT, Schlaeger LK, Bradley TJ, Rose MR. Metabolic aspects of the trade-off between fecundity and longevity in Drosophila melanogaster. Physiol Zool. 1996; 69(5): 1176-1195. CrossRef
  20. Chen CP, Walker VK. Cold-shock and chilling tolerance in Drosophila. J Insect Physiol. 1994; 40(8): 661-669. CrossRef
  21. Ballard JW, Melvin RG, Simpson SJ. Starvation resistance is positively correlated with body lipid proportion in five wild caught Drosophila simulans populations. J Insect Physiol. 2008 Sep;54(9):1371-6. PubMed, CrossRef
  22. Hoffmann AA, Hallas R, Sinclair C, Mitrovski P. Levels of variation in stress resistance in drosophila among strains, local populations, and geographic regions: patterns for desiccation, starvation, cold resistance, and associated traits. Evolution. 2001 Aug;55(8):1621-30. PubMed, CrossRef
  23. Kurgaliuk NM, Goryn OV. Effect of sodium α-ketoglutarate injected after the X-ray treatment on the respiration and oxidative phosphorylation of the liver’s mitochondria. Fiziol Zh. 2000; 46(5): 63-70. (In Ukrainian). PubMed
  24. Lushchak VI. Free radicals, reactive oxygen species, oxidative stress and its classification. Chem Biol Interact. 2014 Dec 5;224:164-75. PubMed, CrossRef
  25. Whillier S, Garcia B, Chapman BE, Kuchel PW, Raftos JE. Glutamine and α-ketoglutarate as glutamate sources for glutathione synthesis in human erythrocytes. FEBS J. 2011 Sep;278(17):3152-63. PubMed, CrossRef
  26. Le Bourg E. Hormetic effects on longevity of hydrogen peroxide in Drosophila melanogaster flies living on a poorly nutritious medium. Biogerontology. 2007 Jun;8(3):327-44. PubMed, CrossRef
  27. Le Bourg E. Using Drosophila melanogaster to study the positive effects of mild stress on aging. Exp Gerontol. 2011 May;46(5):345-8. PubMed, CrossRef
  28. Lushchak OV, Gospodaryov DV, Yurkevych IS, Storey KB. Oxidized lipids did not reduce lifespan in the fruit fly, Drosophila melanogaster. Arch Insect Biochem Physiol. 2016 Jan;91(1):52-63.  PubMed, CrossRef
Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.