Тривалість розвитку та життя Drosophila melanogaster за умов личинкового розвитку при гіпоксії та гіпероксії
Анотація
Різноманітні фактори оточуючого середовища можуть впливати на метаболічні процеси, фізіологічні параметри та на тривалість життя організму в цілому. Оскільки старіння можна розглядати як частину розвитку згідно з «онтогенетичною теорією старіння», то можна припустити, що швидкість розвитку корелює з тривалістю життя. Розуміння того, як організми реагують на різноманітні концентрації O2 є областю інтенсивного наукового вивчення. Відомо, що рівень кисню в оточуючому середовищі впливає на розміри тіла, темпи росту, темпи розвитку і тривалість клітинного циклу у Drosophila melanogaster, проте дані про вплив на тривалість життя залишаються суперечливими. В даному дослідженні ми вивчали вплив гіпоксії (10% О2) та гіпероксії (40% О2) на личинковій стадії розвитку в оточуючому середовищі на тривалість розвитку та життя Drosophila. В якості контролю використовували дрозофіл, яких утримували в атмосферному повітрі (21% О2). На стадії імаго всі мушки знаходилися в умовах атмосферного повітря. Результати представляли у вигляді кривих виживання і розраховували середню та максимальну тривалості життя. Тривалість розвитку Drosophila melanogaster, яких утримували в умовах гіпоксії, збільшувалась на одну добу порівняно з контролем і не змінювалась при гіпероксії. Середня та максимальна тривалість життя достовірно зменшувалась при гіпероксії (середня – на 17% у самців і 10% у самок, максимальна – на 17% у самців, p<0,001). Гіпоксія по-різному впливала на самців і самок. Середня тривалість життя самців достовірно не змінювалась, а максимальна – збільшувалась на 11% (p<0,001). У самок гіпоксія в період розвитку призводила до зниження середньої тривалості життя на 18% і максимальної – на 8%. Отримані в ході нашого дослідження дані дозволяють зробити висновок, що концентрація кисню в оточуючому середовищі на стадії розвитку дрозофіл достовірно впливає на їх ТЖ на стадії імаго, що можна пояснити епігенетичними механізмами. Гіпероксія на стадії розвитку несприятливо впливала на тривалість життя дрозофіл, мабуть, внаслідок шкідливої дії вільнорадикальних процесів. Виявлено міжстатеві відмінності ефектів гіпоксії на стадії розвитку. Якщо у самок вона призводила тільки до негативних ефектів, то у самців розвиток в умовах гіпоксії призводив до продовження життя, можливо, за рахунок явища гормезису.
Завантаження
Посилання
Караман Г.С., Вайсерман О.М., Писарук А.В. та ін. Вплив температури на личинковій стадіях розвитку на тривалість життя Drosophila melanogaster // Фактори експериментальної еволюції організмів. – Київ, 2018. – Т.22. – С. 51–55. /Karaman A.S., Vaiserman A.M., Pisaruk A.V. et al. Influence of the temperature during the larval stage of development on lifespan in Drosophila melanogaster // Factors in experimental evolution of organisms. – Kyiv, 2018. – Vol.22. – P. 51–55./
Baret P., Fouarge A., Bullens P., Lints F.A. Life-span of Drosophila melanogaster in highly oxygenated atmospheres // Mech. Ageing Dev. – 1994. – Vol.76. – P. 25–31.
Benedetti S., Lamorgese A., Piersantelli M. et al. Oxidative stress and antioxidant status in patients undergoing prolonged exposure to hyperbaric oxygen // Clin. Biochem. – 2004. – Vol.37. – P. 312–317.
Centanin L., Dekanty A., Romero N. et al. Cell autonomy of HIF effects in Drosophila: tracheal cells sense hypoxia and induce terminal branch sprouting // Dev. Cell. – 2008. – Vol.14. – P. 547–558.
De Magalhaes J.P. Programmatic features of aging originating in development: aging mechanisms beyond molecular damage? // FASEB J. – 2012. – Vol.26, no. 12. – Р. 4821–4826.
Frazier M.R., Woods H.A., Harrison J.F. Interactive effects of rearing temperature and oxygen on the development of Drosophila melanogaster // Physiol. Biochem. Zool. – 2001. – Vol.74. – P. 641–650.
Harrison J., Frazier M.R., Henry J.R. et al. Responses of terrestrial insects to hypoxia or hyperoxia // Respir. Physiol. Neurobiol. – 2006. – Vol.154. – P. 4–17.
Henry J.R., Harrison J.F. Plastic and evolved responses of larval tracheae and mass to varying atmospheric oxygen content in Drosophilа melanogaster // J. Exp. Biol. – 2004. – Vol.207. – P. 3559–3567.
Jarecki J., Johnson E., Krasnow M.A. Oxygen regulation of airway branching in Drosophila is mediated by branchless FGF // Cell. – 1999. – Vol.99. – P. 211–220.
Langley-Evans S.C. Nutrition in early life and the programming of adult disease: a review // J. Hum. Nutr. Diet. – 2015. – Vol.28, suppl 1. – P. 1–14.
Lavista-Llanos S., Centanin L., Irisarri M. et al. Control of the hypoxic response in Drosophila melanogaster by the basic helix-loop-helix PAS protein similar // Mol. Cell. Biol. – 2002. – Vol.22. – P. 6842–6853.
Le Bourg E. Limitations of log-rank tests for analysing longevity data in biogerontology // Biogerontology. – 2014. – Vol.15, no. 4. – P. 401–405.
Lints F.A. Genetics and ageing. Interdisciplinary topics in gerontology. – Basel; New York: Karger, 1978. – P.124.
Magalhaes J., Ascensao A., Viscor G. et al. Oxidative stress in humans during and after 4h of hypoxia at a simulated altitude of 5500m // Aviat. Space. Environ. Med. – 2004. – Vol.75. – P. 16–22.
Mockett R.J., Sohal R.S., Orr W.C. Overexpression of glutathione reductase extends survival in transgenic Drosophila melanogaster under hyperoxia but not normoxia // Faseb J. – 1999. – Vol.13. – P. 1733–1742.
Peck L.S., Maddrell S.H. Limitation of size by hypoxia in the fruit fly Drosophila melanogaster // J. Exp. Zool. A Comp. Exp. Biol. – 2005. – Vol.303. – P. 968–975.
Philpott D.E., Bensch K.G., Miquel J. Life span and fine structural changes in oxygen-poisoned Drosophila melanogaster // Aerosp. Med. – 1974. – Vol.45. – P. 283–289.
Sohal R.S., Agarwal S., Dubey A., Orr W.C. Protein oxidative damage is associated with life expectancy of houseflies // Proc. Natl. Acad. Sci. – USA. – 1993. – Vol.90. – P. 7255–7259.
Strehler B. The distribution of cellular aging // In Time, Cells, and Aging. – New York: Academic Pressб 1962. – P. 33–85.
Tarry-Adkins J.L., Ozanne S.E. The impact of early nutrition on the ageing trajectory // Proc. Nutr. Soc. – 2014. – Vol.73, no. 2. – P. 289–301.
Vaiserman A.M. Early-life nutritional programming of longevity // J. Dev. Orig. Health Dis. – 2014. – Vol.5, no. 5. – P. 325–338.
Vaiserman A.M. Epidemiologic evidence for association between adverse environmental exposures in early life and epigenetic variation: a potential link to disease susceptibility? // Clin. Epigenetics. – 2015b. – Vol.7. – P.96.
Vaiserman A.M. Epigenetic programming by early-life stress: Evidence from human populations // Dev. Dyn. – 2015a. – Vol.244, no. 3. – P. 254–265.
Vaiserman A.M., Koljada A.K., Zabuga O.G. Effect of dietary restriction during development on the level of expression of longevity-associated genes in Drosophila melanogaster // Advances in Gerontology. − 2014. – Vol.4, no. 3. – P. 193–196.
Vaiserman A.M., Voitenko V.P. Early programming of adult longevity: demographic and experimental studies // J. Anti Aging Med. – 2003. – Vol.6, no. 1. – P. 11–20.
Vigne P., Frelin C. A low protein diet increases the hypoxic tolerance in Drosophila // PLoS ONE. – 2006. – Vol.1. – P.e56.
Walker R.F. Developmental theory of aging revisited: focus on causal and mechanistic links between development and senescence // Rejuv. Res. – 2011. – Vol.14. – P. 429–436.
Weaver M., Krasnow M.A. Dual origin of tissue-specific progenitor cells in Drosophila tracheal remodeling // Science. – 2008. – Vol.321. – P. 1496–1499.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої її публікації на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи.
