Шановні колеги! Науковий семінар Інституту біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України «Актуальні проблеми сучасної біохімії» продовжує свою діяльність. 12-го березня (вівторок) 2019 р. о 10-30 в Актовій залі Інституту будемо слухати доповідь канд. біол. наук доцента кафедри біохімії та біотехнології ДВНЗ «Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника» БАЙЛЯК Марії Михайлівни. Тема доповіді: «ВИКОРИСТАННЯ ПРИРОДНИХ РЕЧОВИН ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ АДАПТАЦІЙНОГО ПОТЕНЦІАЛУ ТА СПОВІЛЬНЕННЯ СТАРІННЯ». Доповідь буде зроблено за матеріалами докторської дисертації, яку планується подати до захисту до Спецради ІБХ НАН України. Як завжди, до інформаційного листа додаємо авторські тези доповіді. Запрошуємо Вас та Ваших колег до участі у роботі семінару.
З повагою – С.О.Костерін
ТЕМА ДОПОВІДІ: ВИКОРИСТАННЯ ПРИРОДНИХ РЕЧОВИН ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ АДАПТАЦІЙНОГО ПОТЕНЦІАЛУ ТА СПОВІЛЬНЕННЯ СТАРІННЯ
Доповідач
Байляк Марія Михайлівна
Кандидат біологічних наук, доцент кафедри біохімії та біотехнології ДВНЗ «Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника»
Вільнорадикальна теорія пояснює старіння акумуляцією незворотно окислених біомолекул. Зазвичай, утворення активних форм кисню (АФК) з віком збільшується, а потужність антиоксидантного захисту знижується. Внаслідок цього розвивається хронічний оксидативний стрес. Водночас, згідно з концепцією гормезису, незначне підвищення рівня АФК може бути корисним для організму та підвищувати адаптаційний потенціал та уповільнювати старіння організму.
Мета наукової доповіді представити та проаналізувати результати власних досліджень щодо стрес-захисних та геропротекторних властивостей речовин рослинного походження (кверцетину та родіоли рожевої), а також клітинних метаболітів, альфа-кетоглютарату (АКГ) та аргініну. Спільною рисою всіх досліджуваних речовин є те, що вони здатні впливати на окисно-відновні процеси в клітині. Тому одним з завдань було з’ясувати роль антиоксидантних та прооксидантних властивостей вказаних речовин як модуляторів захисного потенціалу та тривалості життя пекарських дріжджів Saccharomyces cerevisiae та плодової мушки Drosophila melanogaster.
У доповіді буде акцентовано увагу на наступних експериментальних даних.
Порівняння антиоксидантних та прооксидантних властивостей водних препаратів з кількох лікарських рослин виявило, що препарати з вищою вмістом фенольних речовин (Rhodiola rosea, Rosa canina) мають in vitro та in vivo вищу антиоксидантну активність за низьких рН, але вищу прооксидантну активність за високих рН, ніж препарати з меншим вмістом фенольних сполук (Hypericum perforatum, Gentiana lutea).
Встановлено, що водний препарат R. rosea у залежний від концентрації спосіб проявляє адаптогенну та геропротекторну дію на дріжджі S. cerevisiae. Адаптогенна дія R. rosea не супроводжувалась активацією антиоксидантної системи, проте вимагала наявності транскрипційних факторів Msn2/4 та Yap1. Виявлено, що здатність біофлавоноїду кверцетину у низьких концентраціях підвищувати стійкість до стресуS. cerevisiae теж пов’язана зі стимуляцією захисних систем. На основі отриманих результатів висловлене припущення, що препарати R. rosea та кверцетину у низьких концентраціях діють як горметини, які, ймовірно, опосередковано через АФК здійснюють активацію регуляторів стресової відповіді, що, зрештою, підвищує адаптаційний потенціал S. cerevisiae.
Розширені знання про включення екзогенного АКГ у метаболізм на рівні клітини та багатоклітинного організму. Встановлено, що як антиоксидант АКГ захищає S. cerevisiae за впливу H2O2 та стресу під впливом вуглеводів, а плодову мушку D. melanogaster – за впливу H2O2 та етанолу. Знайдено, що захисні ефекти АКГ за інкубації дріжджів з вуглеводами пов’язані з інтенсифікацією мітохондріального дихання, а також з відновленням білкового метаболізму, а у випадку вирощування плодової мушки на етанолі – зі стимуляцією антиоксидантного захисту та активацією алкогольдегідрогенази. Виявлено, що вирощування на середовищі з АКГ підвищує стійкість S. cerevisiae до заморожування та запобігає втраті проліферативного потенціалу дріжджами у старих культурах. Зумовлене АКГ підвищення життєздатності дріжджів пов’язане зі зростанням вмісту запасних вуглеводів (глікогену?), а також з посиленням антиоксидантного захисту.
Встановлено, що АКГ спричиняє відмінні метаболічні ефекти у D. melanogaster молодого та старшого віку. Так, у молодих самок, вирощених на АКГ, більш вираженими були зміни у вмісті метаболітів, тоді як у самців – активація антиоксидантного захисту. Знайдено, що АКГ збільшує тривалість життя та сповільнює функціональне старіння D. melanogaster, проте ефект залежить від концентрації кетокислоти, статі та лінії мух. Мухи середнього віку, які споживали їжу з АКГ, мали підвищені концентрації загального білка, глюкози та триацилгліцеридів, а також зазнавали впливу оксидативного стресу з пригніченням антиоксидантного захисту. Отримані результати дозволяють припустити, що модуляція вікових змін основного метаболізму, але не змін в антиоксидантному захисті, лежать в основі геропротекторної дії АКГ у D. melanogaster.
Досліджено, що споживання аргініну покращує розвиток личинок і метаболізм молодих імаго D. melanogaster. У молодих мух споживання аргініну також призводило до зниження концентрації вільної глюкози та триацигліцеридів та розвитку м’якого оксидативного стресу. Проте за тривалого споживання їжі з аргініном проявляються токсичні ефекти цієї амінокислоти: знижується плодючість та скорочується тривалість життя мух
У підсумку, в експериментах in vitro та в експериментах з модельними організмами, виявлено, що залежно від умов досліджувані природні речовини можуть діяти як антиоксиданти, так і прооксиданти. Встановлено, що завдяки прооксидантним властивостям природні речовини здатні як підвищувати адаптаційний потенціал та збільшувати тривалість життя дріжджів та плодової мушки, так і проявляти токсичні ефекти.