Longterm melatonin administration alleviates paraquat mediated oxidative stress in Drosophila melanogaster / La administración de melatonina a largo plazo mitiga el estrés oxidativo mediado por paraquat en Drosophila melanogaster

We investigated the effect of melatonin (MEL) in the activities of cytosolic superoxide dismutase (SOD) and catalase as well as in the levels of H2O2 and mitochondrial malondialdehyde (MDA) in paraquat-intoxicated Drosophila melanogaster. Paraquat (40 mM) was administrated for 36 h. Three groups of flies intoxicated with paraquat were used: PQ (exposed during 36h to paraquat), PQ-MEL (exposed during 36h to paraquat and then treated with MEL [0.43 mM] for 12 days) and PQ-Control (maintained in standard corn meal for 12 days). Two additional groups without pre-intoxication with PQ were added: Control (maintained in standard corn meal) and MEL (treated with MEL for 12 days). Immediately after PQ intoxication the concentration of MDA (17.240 ± 0.554 nmoles MDA/mg protein) and H2O2 (3.313 ± 0.086 nmol hydrogen peroxide/mg protein) and the activities of SOD and catalase (419.667 ± 0.731 and 0.216 ± 0.009 Units/mg of protein, respectively) in the PQ group were significantly increased with respect to Control. After 12 days of intoxication with PQ, the PQ-Control flies showed increases in H2O2 (4.336 ± 0.108) and MDA levels (8.620 ± 0.156), and in the activities of SOD and catalase (692.570 ± 0.433 and 0.327 ± 0.003, respectively) as compared to PQ-MEL (p<0.001). Treatment with MEL extended the life span of the groups PQ-MEL and MEL when compared to their corresponding controls. Motor activity decreased significantly in PQ-Control and PQ-MEL flies, suggesting that the damage caused by PQ affected the nervous system of flies. Our findings showed that oxidative damage caused by paraquat was observed even after 12 days and that melatonin mitigates this damage.

Investigamos el efecto de la melatonina (MEL) en la actividad de la superóxido dismutasa citosólica (SOD) y la catalasa, así como en las concentraciones del H2O2 y del malondialdehido mitocondrial (MDA) en la toxicidad inducida por paraquat (PQ) en Drosophila melanogaster. El paraquat (40 mM) fue administrado durante 36h. Tres grupos de moscas se utilizaron después de la intoxicación con paraquat: PQ (expuestas a paraquat durante 36 h), PQ-MEL (expuestas durante 36 horas a PQ y luego tratadas con MEL [0,43 mM] por 12 días) y PQ-Control (mantenidas en medio estándar por 12 días). Se incluyeron dos grupos adicionales sin pre-intoxicación con PQ: Control (mantenido en medio estándar) y MEL (tratado con MEL por 12 días). Inmediatamente después de la intoxicación con PQ, las concentraciones de MDA (17,240 ± 0,554 nmol de MDA/mg de proteína), H2O2 (3,313 ± 0,086 nmol de H2O2/mg de proteína) y las actividades de la SOD y catalasa (419,667 ± 0,731 y 0,216 ± 0,009 unidades/mg de proteína, respectivamente) se incrementaron significativamente con respecto al Control. Doce días después de la intoxicación con PQ, las moscas PQ-Control mostraron un aumento en la concentración de H2O2 (4,336 ± 0,108), de los niveles de MDA (8,620 ± 0,156) y en las actividades de la SOD y la catalasa (692,570 ± 0,433 y 0,327 ± 0,003, respectivamente) en comparación con el grupo PQ-MEL (p<0,001). El tratamiento con MEL extendió el tiempo de vida de los grupos PQ-MEL y MEL en comparación con sus correspondientes controles. La actividad motora disminuyó significativamente en las moscas de los grupos PQ-Control y PQ-MEL, lo que sugiere que el PQ afectó el sistema nervioso de las moscas. Nuestros hallazgos demostraron que el daño oxidativo causado por paraquat en las moscas fue observado aún después de 12 días de intoxicadas y que la melatonina logró mitigar este daño.

Minocycline, but not ascorbic acid, increases motor activity and extends the life span of Drosophila melanogaster / La minociclina, pero no el ácido ascórbico, incrementa la actividad motora y extiende el período de vida de Drosophila melanogaster

In the present study we compared the effects of minocycline and ascorbic acid in the life span, motor activity and lipid peroxidation of Drosophila melanogaster, in an effort to find a substance capable of providing protection against oxidative stress in aging. In the flies treated with minocycline a very significant increase in the life span (101 ± 1.33 days) was observed when compared to those treated with ascorbic acid and controls (42.3% and 38.4%, respectively). The motor activity of minocycline treated flies also increased significantly with respect to control and ascorbic acid fed flies, from the 3rd to the 9th week of treatment. With regard to lipid peroxidation, it was found that the levels of malondialdehyde (MDA) in flies treated with minocycline showed no statistical differences to the control on the first day of treatment, but a significantly lower content on the day of 50% survival. In contrast, in flies treated with ascorbic acid significantly elevated levels of MDA compared to control and minocycline treated flies were detected throughout. These results suggest a protective effect of minocycline against oxidative stress and aging in D. melanogaster. An inhibitory effect on reactive oxygen species production may be an important contributing factor.

En el presente estudio se compararon los efectos del ácido ascórbico y la minociclina en la duración del periodo de vida, la actividad motora y la peroxidación lipídica de Drosophila melanogaster en un esfuerzo por encontrar una sustancia capaz de proporcionar protección contra el estrés oxidativo en el envejecimiento. En las moscas tratadas con minociclina se observó un aumento significativo en la duración de la vida (101 ± 1,33 días) en comparación con los tratados con ácido ascórbico y los controles (42,3% y 38,4%, respectivamente). La actividad motora de las moscas tratadas con minociclina aumentó significativamente cuando se comparó con las tratadas con ácido ascórbico y el control, desde la 3ra hasta la 9na semana de tratamiento. Con respecto a la peroxidación lipídica, se encontró que los niveles de malondialdehído (MDA) en moscas tratadas con minociclina no mostraron diferencias estadísticas con relación al control en el primer día de tratamiento; sin embargo, se detecto una disminución significativa de la concentración de MDA cuando se alcanzó el 50% de sobrevida. En contraste, en moscas tratadas con ácido ascórbico observamos que los niveles de MDA estaban significativamente elevados, cuando se compararon con las moscas tratadas con minociclina y el control a lo largo de todo el tratamiento. Estos resultados sugieren un efecto protector de la minociclina frente al estrés oxidativo y el envejecimiento en D. melanogaster, aunque un efecto inhibidor sobre la producción de especies reactivas del oxígeno puede ser un factor contribuyente importante.

La intoxicación con cobre disminuye la sobrevida e induce alteraciones neurológicas en Drosophila melanogaster / Copper intoxication decreases lifespan and induces neurologic alterations in Drosophila melanogaster

La enfermedad de Wilson, es un trastorno hereditario autosómico recesivo causado por mutaciones del gen de la trifosfatasa de adenosina (ATP7B). Dicha mutación ocasiona intoxicación con cobre, generando manifestaciones clínicas por los efectos tóxicos del metal, principalmente a nivel del hígado y el encéfalo. Recientemente se han desarrollado modelos genéticos de la enfermedad para su estudio clínico. Sin embargo, la utilidad de los mismos es limitada por el hecho de que en tales modelos no se observan manifestaciones neurológicas. El presente estudio tuvo como objetivo desarrollar un modelo de la enfermedad de Wilson en Drosophila melanogaster. Inicialmente se evaluó el efecto de la suplementación con concentraciones de 31 µM y 47 µM de cobre en la sobrevida. Posteriormente se realizaron estudios de conducta para determinar si existían alteraciones en el desempeño motor asociadas al tratamiento con la dosis de 47 µM de cobre. Los resultados obtenidos sugieren que el tratamiento con cobre disminuye la viabilidad de la Drosophila. La disminución de la sobrevida estuvo asociada a un aumento y una disminución de los registros de actividad motora en las etapas tempranas y tardías de la intoxicación respectivamente. Por último, se evaluó el papel del sistema de neurotransmisión dopaminérgico sobre las alteraciones conductuales inducidas por el cobre. El tratamiento con el precursor de la dopamina, L-dopa, indujo un aumento de la actividad motora similar al inducido por el cobre. Por el contrario, el tratamiento con Flufenazina, un antagonista de los receptores dopaminérgicos D2, fue capaz de impedir las alteraciones conductuales en todas las edades evaluadas. Estos resultados sugieren que la Drosophila melanogaster podría ser empleada como modelo para el estudio de posibles intervenciones con potencial terapéutico en la enfermedad de Wilson.

Wilson disease is a hereditary disorder caused by mutations of the ATP7B gene, which leads to intoxication with copper as a result of an unbalance of copper homeostasis. The clinical manifestations resulting from this intoxication are related to the affectation of liver and the encephalon in most cases. Several animal models are currently available for the study of the malady. However, in such models no neurological symptoms are observed, which limits their use for the study of pathogenic effects of this disease on the central nervous system. The aim of the present study was to evaluate if copper feeding could induce a disease state in Drosophila melanogaster to model Wilson disease. The effect of the feeding of copper at the doses of 31 µM and 47 µM on the survival was initially evaluated. Next, behavioral experiments were conducted to determine whether the motor performance was altered by the 47 µM concentration. The results suggest that copper treatment decreases the viability of the flies. In addition, the decrease of viability was associated to an increase and decrease of spontaneous motor activity at early and late stages of the intoxication, respectively. Finally, the role of the dopaminergic neurotransmission system on the observed motor alterations was evaluated. The dopamine precursor L-dopa increased motor activity. In contrast, D2 receptor antagonist, Fluphenazine, was able to block both the increase and decrease of motor activity scores induced by copper. These results suggest that Drosophila melanogaster could be used as a model organism for the study of possible interventions with potential neuroprotective effects in Wilson disease.