Ukr.Biochem.J. 2020; Том 92, № 5, вересень-жовтень, c. 97-105
doi: https://doi.org/10.15407/ubj92.05.097
Вміст сахарози у дієті як визначальний фактор метаболізму та тривалості життя Drosophila
О. Стрільбицька, Т. Струтинська, У. Семанюк, Н. Бурдилюк, О. Лущак*
Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, Україна;
*e-mail: oleh.lushchak@pnu.edu.ua
Отримано: 28 лютого 2020; Затверджено: 25 червня 2020
Харчування впливає на різні аспекти життєдіяльності. Ми використали плодову мушку Drosophila melanogaster як модельний об’єкт для встановлення впливу вмісту сахарози в їжі на перебіг метаболічних процесів та тривалість життя. Мух утримували на дієтах із концентрацією сахарози в межах від 1 до 20% та сталим вмістом дріжджів. Виявлено, що низький вміст сахарози у харчовому раціоні самок продовжує їх тривалість життя. Також продемонстровано, що зниження споживання сахарози призводить до підвищення активності малатдегідрогенази, аспартат амінотрансферази в самців, а також лактат дегідрогенази в самок. Навіть більше, вуглеводний склад харчового раціону впливає на вміст сечовини, що свідчить про те, що вуглеводи дієти впливають на загальний обмін речовин. Наші результати продемонстрували значний вплив сахарози в їжі на активність основних ензимів метаболічних шляхів та виявили оптимальні харчові умови для досягнення довголіття.
Ключові слова: вуглеводи, дієта, обмін речовин, плодова мушка Drosophila, тривалість життя, харчування
Посилання:
- Lushchak OV, Rovenko BM, Gospodaryov DV, Lushchak VI. Drosophila melanogaster larvae fed by glucose and fructose demonstrate difference in oxidative stress markers and antioxidant enzymes of adult flies. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. 2011;160(1):27-34. PubMed, CrossRef
- 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;67(2):118-125. PubMed, CrossRef
- Grandison RC, Piper MD, Partridge L. Amino-acid imbalance explains extension of lifespan by dietary restriction in Drosophila. Nature. 2009;462(7276):1061-1064. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Mair W, Piper MD, Partridge L. Calories do not explain extension of life span by dietary restriction in Drosophila. PLoS Biol. 2005;3(7):e223.
PubMed, PubMedCentral, CrossRef - Lushchak OV, Gospodaryov DV, Rovenko BM, Yurkevych IS, Perkhulyn NV, Lushchak VI. Specific dietary carbohydrates differentially influence the life span and fecundity of Drosophila melanogaster. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2014;69(1):3-12. PubMed, CrossRef
- Matzkin LM, Johnson S, Paight C, Bozinovic G, Markow TA. Dietary protein and sugar differentially affect development and metabolic pools in ecologically diverse Drosophila. J Nutr. 2011;141(6):1127-1133. PubMed, CrossRef
- Rovenko BM, Perkhulyn NV, Gospodaryov DV, Sanz A, Lushchak OV, Lushchak VI. High consumption of fructose rather than glucose promotes a diet-induced obese phenotype in Drosophila melanogaster. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. 2015;180:75-85. PubMed, CrossRef
- Bai Y, Li K, Shao J, Luo Q, Jin LH. Flos Chrysanthemi Indici extract improves a high-sucrose diet-induced metabolic disorder in Drosophila. Exp Ther Med. 2018;16(3):2564-2572. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Rovenko BM, Kubrak OI, Gospodaryov DV, Perkhulyn NV, Yurkevych IS, Sanz A, Lushchak OV, Lushchak VI. High sucrose consumption promotes obesity whereas its low consumption induces oxidative stress in Drosophila melanogaster. J Insect Physiol. 2015;79:42-54. PubMed, CrossRef
- Cantó C, Auwerx J. Calorie restriction: is AMPK a key sensor and effector? Physiology (Bethesda). 2011;26(4):214-224. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Oldham S, Hafen E. Insulin/IGF and target of rapamycin signaling: a TOR de force in growth control. Trends Cell Biol. 2003;13(2):79-85. PubMed, CrossRef
- Semaniuk U, Feden’ko K, Yurkevych IS, Storey KB, Simpson SJ, Lushchak O. Within-diet variation in rates of macronutrient consumption and reproduction does not accompany changes in lifespan in Drosophila melanogaster. Entomol Exp Appl. 2018; 166(1): 74-80. CrossRef
- Rovenko BM, Perkhulyn NV, Lushchak OV, Storey JM, Storey KB, Lushchak VI. Molybdate partly mimics insulin-promoted metabolic effects in Drosophila melanogaster. Comp Biochem Physiol C Toxicol Pharmacol. 2014;165:76-82. PubMed, CrossRef
- Lozinsky OV, Lushchak OV, Kryshchuk NI, Shchypanska NY, Riabkina AH, Skarbek SV, Maksymiv IV, Storey JM, Storey KB, Lushchak VI. S-nitrosoglutathione-induced toxicity in Drosophila melanogaster: Delayed pupation and induced mild oxidative/nitrosative stress in eclosed flies. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. 2013;164(1):162-170. PubMed, CrossRef
- Bruce KD, Hoxha S, Carvalho GB, Yamada R, Wang HD, Karayan P, He S, Brummel T, Kapahi P, Ja WW. High carbohydrate-low protein consumption maximizes Drosophila lifespan. Exp Gerontol. 2013;48(10):1129-1135. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Lushchak O, Strilbytska O, Piskovatska V, Storey KB, Koliada A, Vaiserman A. The role of the TOR pathway in mediating the link between nutrition and longevity. Mech Ageing Dev. 2017;164:127-138. PubMed, CrossRef
- Mera JR, Dickson B, Feldman M. Influence of gender on the ratio of serum aspartate aminotransferase (AST) to alanine aminotransferase (ALT) in patients with and without hyperbilirubinemia. Dig Dis Sci. 2008;53(3):799-802. PubMed, CrossRef
- McGill MR. The past and present of serum aminotransferases and the future of liver injury biomarkers. EXCLI J. 2016 ;15:817-828. PubMed, PubMedCentral
- Watford M. The urea cycle: Teaching intermediary metabolism in a physiological setting. Biochem Mol Biol Educ. 2003; 31(5): 289-297. CrossRef
- Hamberg O. Regulation of urea synthesis by diet protein and carbohydrate in normal man and in patients with cirrhosis. Relationship to glucagon and insulin. Dan Med Bull. 1997;44(3):225-241. PubMed
- Lee KP. Dietary protein:carbohydrate balance is a critical modulator of lifespan and reproduction in Drosophila melanogaster: a test using a chemically defined diet. J Insect Physiol. 2015;75:12-19. PubMed, CrossRef
- Kenyon C. A pathway that links reproductive status to lifespan in Caenorhabditis elegans. Ann N Y Acad Sci. 2010;1204:156-162. PubMed, CrossRef
- Tatar M. The plate half-full: status of research on the mechanisms of dietary restriction in Drosophila melanogaster. Exp Gerontol. 2011;46(5):363-368. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Masoro EJ. Overview of caloric restriction and ageing. Mech Ageing Dev. 2005;126(9):913-922. PubMed, CrossRef
- Puig O, Marr MT, Ruhf ML, Tjian R. Control of cell number by Drosophila FOXO: downstream and feedback regulation of the insulin receptor pathway. Genes Dev. 2003;17(16):2006-2020. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Kahn BB, Alquier T, Carling D, Hardie DG. AMP-activated protein kinase: ancient energy gauge provides clues to modern understanding of metabolism. Cell Metab. 2005;1(1):15-25. PubMed, CrossRef
- Shaw RJ, Kosmatka M, Bardeesy N, Hurley RL, Witters LA, DePinho RA, Cantley LC. The tumor suppressor LKB1 kinase directly activates AMP-activated kinase and regulates apoptosis in response to energy stress. Proc Natl Acad Sci USA. 2004;101(10):3329-3335. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Kapahi P, Zid BM, Harper T, Koslover D, Sapin V, Benzer S. Regulation of lifespan in Drosophila by modulation of genes in the TOR signaling pathway. Curr Biol. 2004;14(10):885-890. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Min KJ, Tatar M. Restriction of amino acids extends lifespan in Drosophila melanogaster. Mech Ageing Dev. 2006;127(7):643-646. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Granchi C, Bertini S, Macchi M, Minutolo F. Inhibitors of lactate dehydrogenase isoforms and their therapeutic potentials. Curr Med Chem. 2010;17(7):672-697. PubMed, CrossRef
- Lukacova S, Sørensen BS, Alsner J, Overgaard J, Horsman MR. The impact of hypoxia on the activity of lactate dehydrogenase in two different pre-clinical tumour models. Acta Oncol. 2008;47(5):941-947. PubMed, CrossRef
- Müller M, Mentel M, van Hellemond JJ, Henze K, Woehle C, Gould SB, Yu RY, van der Giezen M, Tielens AG, Martin WF. Biochemistry and evolution of anaerobic energy metabolism in eukaryotes. Microbiol Mol Biol Rev. 2012;76(2):444-495. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Sookoian S, Pirola CJ. Alanine and aspartate aminotransferase and glutamine-cycling pathway: their roles in pathogenesis of metabolic syndrome. World J Gastroenterol. 2012;18(29):3775-3781. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Hilliker AJ, Duyf B, Evans D, Phillips JP. Urate-null rosy mutants of Drosophila melanogaster are hypersensitive to oxygen stress. Proc Natl Acad Sci USA. 1992;89(10):4343-4347. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.