Specially regulated electron deprivation extremely prolongs lifespan and delays aging in middle-aged rotifers
The general aim of our work was to investigate aging and its modulating factors in a microinvertebrate animal that is a novel redox-based in vivo model. Our preferred species was a bdelloid rotifer, named Philodina acuticornis. We adjusted the biological (starvation or extreme caloric restriction) a...
Elmentve itt :
| Szerző: | |
|---|---|
| További közreműködők: | |
| Dokumentumtípus: | Disszertáció |
| Megjelent: |
2020-05-25
|
| Kulcsszavak: | Philodina acutictornis; aging; lifespan; redox modulation; electron deprivation |
| Tárgyszavak: | |
| doi: | 10.14232/phd.10388 |
| mtmt: | 31329798 |
| Online Access: | http://doktori.ek.szte.hu/10388 |
| Tartalmi kivonat: | The general aim of our work was to investigate aging and its modulating factors in a microinvertebrate animal that is a novel redox-based in vivo model. Our preferred species was a bdelloid rotifer, named Philodina acuticornis. We adjusted the biological (starvation or extreme caloric restriction) and chemical (drug-based electron deprivation) modulations and their optimal time-phases. Applying this complex system, we tested redox-modulating agents, neurotoxic aggregates and adaptogenic compounds on rotifers, monitored their lifespan and viability. The phenotypic plasticity-related limitations of the rotifers were investigated in a separate conception. Our developed lifespan- and phenotype-modifying system can be a reliable experimental model to provide new insights into the processes of senescence. We declare that the cellular NADH regulation phylogenetically is an important part of the complex mechanism of aging and longevity. The monitored physiological changes are accompanied by slowed metabolic activity and the cease of reproduction. Markedly extended lifespan, together with the delayed aging, is a unique combination of rotifer-phenotypes, which is to our knowledge unprecedented in the academic literature concerning any multicellular species. Furthermore, we revealed the available connections between starvation-induced electron deprivation and exceptional capability of rotifers to catabolize neurotoxic aggregates. Intention to deeper understanding the connections between redox processes, exceptional catabolism, phenotype plasticity and longevity is at the same time recent and eternal in entity-based in vivo aging research. A PhD tézis alapját képező kísérletek az ’öregedés-metabolizmus-reprodukció-adaptív fenotipikus plaszticitás’ relációit vizsgálták egy reneszánszát élő in vivo kerekesféreg (Rotifer) modellben (Philodina acuticornis). A redox alapú, valós élettartamú és egyben optimalizált öregedési modellben a sejtszintű folyamatok modulációját (kémiai- és éhezés alapú in vivo elektron megvonással) vizsgáltuk, kiterjesztve az adaptív fenotipikus plaszticitásra és annak interdiszciplináris felhasználására. A témához kapcsolódó farmakognóziai vizsgálatai során különböző növényi hatóanyagok tesztelését is elvégeztük ezen modellrendszerben. A középkorú rotifer egyedeken alkalmazott intenzív, 72 órás kémiai előkezelés (elektron hordozó és akceptor, teljes táplálék megvonás) kombinálva az ezt követő mérsékelt, hosszú időtartamú kondicionálással (elektron akceptor, extrém kalória restrikció) rendkívül hosszú (5x), korábban nem dokumentált élettartamot (pl. 182 nap), valamint sajátos fenotipikus változásokat (testméret növekedés és fokozott szaporodási képesség) eredményezett. A folyamat NADH-függő redukcióját in vitro és in vivo egyaránt tanulmányoztik. A fenotípusok jellemzőinek vizsgálata normál (15 napos) és kiemelkedően hosszú élettartamú (110 napos) egyedeknél történt, 10 nap normál táplálás mellett, a közleményeinkben leírt viabilitási markereket alkalmazva. Egy saját fejlesztésű fluoreszcens (BisANS) alapú mérési módszerrel bizonyítottuk, hogy az állandó sejtszámmal (eutelizmus) rendelkező rotiferekben a méretbeli változást nem sejtproliferáció okozta, sokkal inkább pl. a fehérjemennyiség növekedése. Az éheztetés alapú in vivo elektron megvonás adaptív fenotipikus plaszticitást indukált ezen mikroszkopikus gerinctelenekben. A modellünk alkalmazásának interdiszciplináris jellegét jól tükrözi az a jelenség is, hogy a kétpetefészkű (bdelloid) rotiferek képesek voltak a humán neurodegenerációban szerepet játszó, sok más fajban toxikusnak bizonyuló aggregált béta-amiloidot (Aβ) katabolizálni. A bdelloidok egyedülálló módon képesek táplálékként felhasználni az Aβ42-t, amely trofikus módon megnövelte az élettartamot, normál életképességi szint mellett. Az elektron depriváció többféle megközelítésben történő alkalmazása a P. acuticornis nagyfokú alkalmazkodóképességéhez vezetett, néha túllépve annak biológiai határait. Az állatok természetes környezetéhez hasonlatos növényi kivonatokkal (hatóanyagokkal) a rájuk jellemző fenotipikus plaszticitást meghaladó élettani/morfológiai deformitásokat is előidéztünk. |
|---|