Теоретическая и прикладная экология1995-43012618-840610.25750/1995-4301-2026-3-054-064OtherВлияние природного антоциана на продолжительность жизни Drosophila melanogaster и устойчивость к ионизирующему излучениюEffect of natural anthocyanin on Drosophila melanogaster lifespan and resistance to ionizing radiationГолубевД. А.GolubevD. A.golubev.d.a@ib.komisc.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0570-8211ПлатоноваЕ. Ю.PlatonovaE. Y.https://orcid.org/0000-0002-4632-2385ЗемскаяН. В.ZemskayaN. V.https://orcid.org/0000-0002-8746-0020ШевченкоО. Г.ShevchenkoO. G.https://orcid.org/0000-0001-5331-3201ШапошниковМ. В.ShaposhnikovM. V.https://orcid.org/0000-0002-4625-6488ТумаеваП. С.TumaevaP. S.https://orcid.org/0009-0004-7135-1972ПатовС. А.PatovS. A.https://orcid.org/0000-0002-5468-989XМоскалевА. А.MoskalevA. A.https://orcid.org/0000-0002-3248-1633Institute of Biology of Komi Science Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of SciencesSyktyvkarRussiaPitirim Sorokin Syktyvkar State UniversitySyktyvkarRussiaИнститут биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наукСыктывкарРоссияСыктывкарский государственный университет имени Питирима СорокинаСыктывкарРоссияInstitute of Chemistry of Komi Science Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of SciencesSyktyvkarRussiaИнститут химии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наукСыктывкарРоссияInstitute of Aging Biology and Healthy Longevity Medicine with a Preventive Medicine Clinic, Petrovsky National Research Centre of Surgery 2MoscowRussiaИнститут биологии старения и медицины здорового долголетия с клиникой превентивной медицины ГНЦРФ РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского Минобрнауки РФМоскваРоссия2909202635464http://www.envjournal.ru/arhvr.php?q=952

Природные биологически активные соединения представляют собой перспективные средства для увеличения продолжительности жизни и повышения устойчивости организмов к экологическим стрессам, однако механизмы их действия остаются недостаточно изученными. В данной работе исследован геропротекторный потенциал природного антоциана цианидин-3-глюкозида (СЗГ), широко распространённого в растениях, с целью оценки его влияния на продолжительность жизни и устойчивость к стрессам у модельного организма Drosophila melanogaster, а также выявления молекулярных механизмов действия. Исследовали продолжительность жизни, устойчивость к γ-излучению, окислительному стрессу, уровень экспрессии генов у модельных животных, получавших СЗГ, а также его антиоксидантную активность in vitro. Показано, что добавка СЗГ в питательную среду в концентрации 100 мкмоль/л увеличивала медианную продолжительность жизни самцов дрозофил на 9 % (p < 0,05), а также повышала их устойчивость к γ-излучению до 9 % (p < 0,001) и окислительному стрессу на 30 % (p < 0,01). Установлена активация экспрессии генов антиоксидантного транскрипционного фактора Nrf2 и фермента p53. Тесты in vitro подтвердили способность СЗГ эффективно ингибировать перекисное окисление липидов и окисление гемоглобина. Таким образом, СЗГ проявляет выраженные геропротекторные свойства, реализующиеся, в том числе, через механизмы антиоксидантной защиты.

Natural bioactive compounds are considered promising agents for increasing lifespan and improving organismal resistance to environmental stressors; however, the mechanisms underlying their geroprotective effects remain insufficiently understood. In this study, we evaluated the biological activity of cyanidin-3-glucoside (C3G), a natural anthocyanin isolated from honeysuckle berries, using Drosophila melanogaster as a model organism. The aim of the work was to determine the effects of C3G on lifespan, resistance to γ-irradiation and oxidative stress, as well as to assess possible molecular and antioxidant mechanisms of its action. Adult flies were maintained on a standard nutrient medium supplemented with C3G at concentrations of 1, 10, and 100 \( \mu \) mol/L. Lifespan parameters, survival after exposure to γ-irradiation, resistance to paraquat-induced oxidative stress, and the expression of stress-response gene were analyzed. In addition, the antioxidant activity of C3G was evaluated in vitro using biochemical test systems. Dietary supplementation with C3G at a concentration of 100 \( \mu \) mol/L increased the median lifespan of male flies by 9 % (p < 0.05). The compound also enhanced male resistance to \( \gamma \) -irradiation by up to 9 % (p < 0.001) and increased survival under oxidative stress conditions by up to 30 % (p < 0.01). Gene expression analysis revealed activation of antioxidant defense mechanisms, including increased expression of the transcription factor Nrf2 and the antioxidant enzyme ptx5. In vitro assays confirmed that C3G inhibited lipid peroxidation, reduced reactive oxygen species formation, and protected oxyhemoglobin from oxidative damage. Thus, C3G exhibits sex-dependent geroprotective and stress-protective effects, which may be associated with both direct antioxidant activity and activation of endogenous stress-response pathways.

цианидин-3-глюкозидDrosophila melanogasterпродолжительность жизнистрессоустойчивостьантиоксидантная активностьcyanidin-3-glucosideDrosophila melanogasterlifespanstress resistanceantioxidant activityРабота выполнена в рамках государственного задания Института биологии Коми НЦ УрО РАН по теме «Генетические механизмы стрессоустойчивости и контроля продолжительности жизни для поиска новых мишеней для геропротекторных вмешательств на модели Drosophila melanogaster» № 125013101228-2.Sundas A., Contreras I., Mujahid O., Beneyto A., Vehi J. The effects of environmental factors on general human health: a scoping review // Healthcare. 2024. V. 12. No. 21. Article No. 2123. doi: 10.3390/health- care12212123Adamski Z., Ntalli N., Słocińska M., Scrano L. Edi- torial: Physiological response to environmental stressors in invertebrates // Front. Physiol. 2022. V. 13. Article No. 1002192. doi: 10.3389/fphys.2022.1002192Lowry K.P., Turan E.A., Eisenberg J., Kong C.Y., Barnes J.A. Pandharipande P.V. Projected effects of radiation-induced cancers on life expectancy in patients undergoing CT surveillance for limited- stage Hodgkin lymphoma: a Markov model // Am. J. Roentgenol. 2015. V. 204. No. 6. P. 1228–1233. doi: 10.2214/ajr.14.13287Manisalidis I., Stavropoulou E., Stavropoulos A., Bezirtzoglou E. Environmental and health impacts of air pollution: a review // Front. Public Health. 2020. V. 8. No. 20. Article No. 14. doi: 10.3389/fpubh.2020.00014Myers S.S., Gaffikin L., Golden C.D., Ostfeld R.S., Redford K.H., Ricketts T.H., Turner W.R., Osofsky S.A. Human health impacts of ecosystem alteration // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013. V. 110. No. 47. P. 18753– 18760. doi: 10.1073/pnas.1218656110Navarro C., Salazar J., Díaz M.P., Chacin M., San- teliz R., Vera I., Marco L.D., Parra H., Bernal M.C., Cast- ro A., Escalona D., García-Pacheco H., Bermúdez V. Intrinsic and environmental basis of aging: a narrative review // Heliyon. 2023. V. 9. No. 8. Article No. e18239. doi: 10.1016/j.heliyon.2023.e18239Bilal S., Saad Jan S., Shahid M., Asaf S., Khan A.L., Lubna, Al-Rawahi A., Lee I.J., Al-Harrasi A. Novel insights into exogenous phytohormones: central regulators in the modulation of physiological, biochemical, and molecular responses in rice under metal(loid) stress // Metabo- lites. 2023. V. 13. No. 10. Article No. 1036. doi: 10.3390/ metabo13101036Barathi S., Ramalingam S., Krishnasamy G., Lee J. Exploring the biomedical frontiers of plant-derived nanoparticles: synthesis and biological reactions // Phar- maceutics. 2024. V. 16. No. 7. Article No. 923. doi: 10.3390/Arif Z.U., Khalid M.Y., Noroozi R., Hossain M., Shi H.H., Tariq A., Ramakrishna S., Umer R. Additive manufacturing of sustainable biomaterials for biomedical applications // Asian J. Pharm. Sci. 2023. V. 18. No. 3. Article No. 100812. doi: 10.1016/j.ajps.2023.100812Golubev D., Zemskaya N., Shevchenko O., Shaposhnikov M., Kukuman D., Patov S., Punegov V., Moskalev A. Honeysuckle extract (Lonicera pallasii L.) exerts antioxidant properties and extends the lifespan and healthspan of Drosophila melanogaster // Biogerontology. 2022. V. 23. No. 2. P. 215–235. doi: 10.1007/s10522- 022-09954-1Golubev D., Platonova E., Zemskaya N., Shevchen- ko O., Shaposhnikov M., Nekrasova P., Patov S., Ibragi- mova U., Valuisky N., Borisov A., Zhukova X., Sorokina S., Litvinov R., Moskalev A. Berberis vulgaris L. extract supplementation exerts regulatory effects on the lifespan and healthspan of Drosophila through its antioxidant activity depending on the sex // Biogerontology. 2024. V. 25. No. 3. P. 507–528. doi: 10.1007/s10522-023-10083-6Rahman S., Mathew S., Nair P., Ramadan W.S., Vazhappilly C.G. Health benefits of cyanidin-3-glucoside as a potent modulator of Nrf2-mediated oxidative stress // Inflammopharmacol. 2021. V. 29. No. 4. P. 907–923. doi: 10.1007/s10787-021-00799-7Omotoso O., Gladyshev V.N., Zhou X. Lifespan extension in long-lived vertebrates rooted in ecological adaptation // Front. Cell Dev. Biol. 2021. V. 9. Article No. 704966. doi: 10.3389/fcell.2021.704966Azzam E.I., Jay-Gerin J.P., Pain D. Ionizing radiation-induced metabolic oxidative stress and prolonged cell injury // Cancer Lett. 2012. V. 327. No. 1–2. P. 48–60. doi: 10.1016/j.canlet.2011.12.012Dues D.J., Andrews E.K., Schaar C.E., Bergs- ma A.L., Senchuk M.M., Van Raamsdonk J.M. Aging causes decreased resistance to multiple stresses and a failure to activate specific stress response pathways // Aging. 2016. V. 8. No. 4. P. 777–795. doi: 10.18632/aging.100939Jo A.R., Imm J.Y. Effects of aronia extract on lifespan and age-related oxidative stress in Drosophila melanogaster // Food Sci. Biotechnol. 2017. V. 26. No. 5. P. 1399–1406. doi: 10.1007/s10068-017-0180-5Proshkina E., Lashmanova E., Dobrovolskaya E., Zemskaya N., Kudryavtseva A., Shaposhnikov M., Mos- kalev A. Geroprotective and radioprotective activity of quercetin, (–)-epicatechin, and ibuprofen in Drosophila melanogaster // Front. Pharmacol. 2016. V. 7. Article No. 505. doi:10.3389/fphar.2016.00505Sykiotis G.P., Bohmann D. Keap1/Nrf2 signal- ing regulates oxidative stress tolerance and lifespan in Drosophila // Dev. Cell. 2008. V. 14. No. 1. P. 76–85. doi: 10.1016/j.devcel.2007.12.002Wang L., Li Y.M., Lei L., Liu Y., Wang X., Ma K.Y., Chen Z.Y. Cranberry anthocyanin extract prolongs lifespan of fruit flies // Exp. Gerontol. 2015. V. 69. P. 189–195. doi: 10.1016/j.exger.2015.06.021Sadowska-Bartosz I., Bartosz G. Antioxidant activity of anthocyanins and anthocyanidins: a critical review // Int. J. Mol. Sci. 2024. V. 25. No. 22. Article No. 12001. doi: 10.3390/ijms252212001Chen J., Sun H., Sun A., Lin Q.H., Wang Y., Tao X. Studies of the protective effect and antioxidant mechanism of blueberry anthocyanins in a CC14-induced liver injury model in mice // Food Agric. Immunol. 2012. V. 23. No. 4. P. 352–362. doi: 10.1080/09540105.2011.634378Knufinke M., MacArthur M.R., Ewald C.Y., Mit- chell S.J. Sex differences in pharmacological interventions and their effects on lifespan and healthspan outcomes: a systematic review // Front. Aging. 2023. V. 4. Article No. 1172789. doi: 10.3389/fragi.2023.1172789Regan J.C., Lu Y.X., Ureña E., Meilenbrock R.L., Catterson J.H., Kißler D., Fröhlich J., Funk E., Partridge L. Sexual identity of enterocytes regulates autophagy to determine intestinal health, lifespan and responses to ra- pamycin // Nat. Aging. 2022. V. 2. No. 12. P. 1145–1158. doi: 10.1038/s43587-022-00308-7Magwere T., Chapman T., Partridge L. Sex dif- ferences in the effect of dietary restriction on life span and mortality rates in female and male Drosophila mela- nogaster // J. Gerontol. A Biol. Sci. Med. Sci. 2004. V. 59. No. 1. P. 3–9. doi: 10.1093/gerona/59.1.b3

Мы выражаем благодарность Центру коллективного пользования «Молекулярная биология» Института биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук (ИБ Коми НЦ УрО РАН) за предоставленное оборудование для анализа антиоксидантной активности, а также РНК и кДНК. Также благодарим ИБ Коми НЦ УрО РАН за предоставление мух (https://ckp-rf.ru/catalog/usu/471927/) и мышей (http://www.ckp-rf.ru/usu/471933/) из научных коллекций. Отдельную благодарность выражаем Центру коллективного пользования Института химии Коми научного центра УрО РАН (https://chemi.komisc.ru/) за предоставление исследуемого вещества и подтверждение его структуры с использованием высокоточного аналитического оборудования.