Izpostavljenost modri svetlobi lahko pospeši staranje

Izpostavljenost modri svetlobi lahko pospeši staranje

Nov Omejitve v starosti Študija ponuja vpogled v nove mehanizme, s katerimi izpostavljenost modri svetlobi (BL) moti neretinalne celične presnovne poti pri muhah. Ti rezultati kažejo, da ima izpostavljenost BL verjetno podobne učinke na človeške celice, kot so: B. na kožo, maščobo in druga tkiva.

Naučite se: Kronična modra svetloba povzroča pospešeno staranje pri Drosophili z oslabitvijo energetske presnove in ravni nevrotransmiterjev.Avtor fotografije: Aleksy Boyko / Shutterstock.com

ozadje

BL, običajna komponenta svetlečih diod (LED), je visokoenergijska svetloba s kratkimi valovnimi dolžinami, ki lahko povzroči poškodbe mrežnice. Prejšnje študije kažejo, da lahko BL povzroči degeneracijo mrežnice, starostno povezano makulopatijo in glavkom; Vendar pa mehanizmi, odgovorni za fototoksičnost, povezano z BL, ostajajo nejasni.

Drosophila melanogaster, bolj pogosto imenovana vinska mušica, kaže tudi akutno BL fototoksičnost. Izpostavljenost sestavljenih oči BL povzroči peroksidacijo lipidov, oksidativni stres in degeneracijo mrežnice zaradi fototransdukcije. O teh učinkih so poročali pri divjih in mutiranih muhah z ablatiranimi očmi (eya2).

O študiju

Namen trenutne študije je bil ugotoviti učinke kronične izpostavljenosti BL na presnovne poti znotraj ekstraretinalnih tkiv očesa2.

Tu so bile muhe v popolni temi ali stalni izpostavljenosti BL 10 ali 14 dni. Profile celičnih metabolitov so ocenili z uporabo tekočinske kromatografije-masne spektrometrije (LC-MS) in plinske kromatografije-masne spektrometrije (GC-MS).

Rezultati študije

Stalna izpostavljenost BL je znatno zmanjšala dolgoživost eya2. Nadaljnja preiskava je pokazala pomembnejše zmanjšanje življenjske dobe muh, ki so bile 14 dni izpostavljene BL, v primerjavi s tistimi, ki so bile 10 dni izpostavljene BL.

V nobenem od teh časov ni bila zabeležena nobena smrt. Vendar pa so nekatere muhe, ki so ostale pod stalno izpostavljenostjo BL, umrle po 16 dneh, druge pa so preživele v stalni temi (DD). Ta ugotovitev pomeni, da lahko muhe utrpijo nepopravljivo ali popravljivo škodo zaradi stalne izpostavljenosti BL.

Raziskovalci so nato ocenili nevrodegeneracijo pri samcih mutiranih muh, izpostavljenih BL 10, 14 ali 16 dni, in te rezultate primerjali s kontrolami DD v istih časovnih točkah. V ta namen je imelo 10 dni stalne izpostavljenosti BL podobno zanemarljivo vakuolizacijo kot pri kontrolah DD. Vendar pa so po 14 dneh opazili pomembno vakuolizacijo možganov pri muhah, izpostavljenih BL, v primerjavi s kontrolami DD v tistem času.

Izvedena je bila nadaljnja preiskava presnovnih profilov moškega očesa2 po stalni izpostavljenosti BL po 10 in 14 dneh z uporabo LC-MS in GC-MS. LC-MS muh, ki so bile 10 dni izpostavljene BL, je identificirala 175 metabolitov, od katerih jih je bilo devet bistveno spremenjenih v primerjavi s kontrolami DD.

Analiza glavnih komponent (PCA) je pokazala šibko ločitev in minimalno stopnjo pokritosti. Poleg tega so se ravni večine presnovkov znižale po stalni izpostavljenosti BL.

LC-MS muh, ki so bile 14 dni izpostavljene BL, je povzročila identifikacijo 176 metabolitov, od katerih jih je bilo 30 bistveno spremenjenih v primerjavi s kontrolami DD. To kaže, da so bile povzročene pomembnejše presnovne spremembe, ko se je trajanje izpostavljenosti BL povečalo.

Od 30 metabolitov je bilo 21 znižanih in devet povečanih. Z izjemo uridin difosfat-glukoze (UPD-glukoze), hidroksipropionata in 3-ureidopropanoata je večina metabolitov, ki so bili spremenjeni po 10 dneh stalne izpostavljenosti BL, ostala znatno spremenjena po 14 dneh. Vrednosti riboflavina in sukcinata so med vsemi presnovki pokazale najpomembnejše zmanjšanje oziroma povečanje.

GC-MS muh, ki so bile 14 dni izpostavljene BL, je odkrilo skupno 87 presnovkov, od katerih jih je bilo 10 bistveno spremenjenih. Stalna izpostavljenost BL je tudi zmanjšala raven metabolitov.

Odkritih je bilo skupno pet znižanih in pet pospešeno reguliranih metabolitov. Pomembne razlike so bile v koncentracijah beta-alanina, glicerol-3-fosfata (G3P) in sukcinata. Pomembne spremembe so opazili tudi pri presnovkih 3-aminoizobutanojske kisline, treonina, citrata, izolevcina in homoserina.

Tako LC-MS kot GC-MS na muhah s stalno izpostavljenostjo BL sta pokazala, da je sukcinat eden izmed najbolj povečanih presnovkov, kar kaže na oslabljeno aktivnost encima sukcinat dehidrogenaze (SDH). Ko je bila aktivnost SDH ocenjena tako pri DD kontroli kot pri muhah, izpostavljenih BL, 10 in 14 dni, so opazili znatno zmanjšanje aktivnosti SDH po izpostavljenosti BL v obeh časovnih točkah. Tako se lahko ravni SDH uporabijo za določanje presnovne okvare.

Presnova alanina, aspartata in glutamata (AAG) ter cikel trikarboksilne kisline (TCA), presnova butanoata in presnova riboflavina so bile najbolj spremenjene presnovne poti po izpostavljenosti BL. Izpostavljenost BL je tudi znatno znižala ravni številnih neesencialnih aminokislin, kot so aspartat, glutamat, asparagin, alanin in arginosukcinat.

Presnovki cikla TCA, kot so acetoacetat, citrat in piruvat, pridobljen iz glukoze, so bili znatno zmanjšani po stalni izpostavljenosti BL, kar kaže na resne okvare v proizvodnji energije po izpostavljenosti BL.

Izpostavljenost BL je povzročila tudi znatno povečanje ravni adenin difosfata (ADP). Nasprotno pa so se ravni adenin trifosfata (ATP) zmanjšale v večji meri po 14 dneh stalne izpostavljenosti BL kot po 10 dneh izpostavljenosti BL. Obe znižanji ATP sta bili relativni glede na zmanjšanja DD kontrolnih muh.

Pomembna nevrodegeneracija je bila opažena tudi pri muhah po 14 dneh izpostavljenosti BL. Zlasti so opazili znatno zmanjšanje inhibitorne ravni gama-aminomaslene kisline (GABA), ekscitatornega glutamata, histamina in alanina.

Med ravnmi dopamina in acetilholina pri kontrolnih muhah DD in muhah, izpostavljenih BL, niso opazili pomembne razlike. Vendar pa so bile ravni serotonina rahlo povečane pri muhah, izpostavljenih BL. Te ugotovitve kažejo na neravnovesje nevrotransmiterjev v mutantnem D. melanogaster brez oči.

Glutamat, ki ima pomembno vlogo pri presnovni homeostazi, je bil prav tako pomanjkljiv pri muhah, izpostavljenih BL. Za potrditev vloge pomanjkanja glutamata pri pospeševanju staranja muh, izpostavljenih BL, je bila prehrana muh dopolnjena z 200 in 400 mikrogrami (µg)/mL glutamata.

Odmerek 200 µg/ml glutamata ni pomembno vplival na življenjsko dobo muh, izpostavljenih BL. Za primerjavo je dodajanje 400 mcg/ml skrajšalo življenjsko dobo muh v primerjavi s kontrolami, ki niso bile dopolnjene z glutamatom.

Riboflavin, znan tudi kot vitamin B2, je bil najbolj zmanjšan metabolit po stalni izpostavljenosti BL. Preizkušeni so bili učinki dodajanja riboflavina na mutirane muhe po kronični izpostavljenosti BL. V ta namen sta tako 200 kot 400 µg/ml riboflavina skrajšala življenjsko dobo muh v primerjavi s kontrolami, ki niso bile dopolnjene.

Sklepi

Trenutna študija ponuja nov vpogled v mehanizme, s katerimi BL vpliva na vitalne presnovne poti in specifične procese v Drosophila melanogaster, zlasti v celicah, ki niso specializirane za fototransdukcijo.

Referenca:

• Yang, J., Song, Y., Law, A., et al. (2022). Chronisches blaues Licht führt bei Drosophila zu einer beschleunigten Alterung, indem es den Energiestoffwechsel und die Neurotransmitterspiegel beeinträchtigt. Grenzen im Alter. doi:10.3389/fragi.2022.983373.

.