1. Sleep deprivation in Drosophila melanogaster results in changes in redox, mitochondrial homeostasis and gene expression of circadian and metabolic function regulators
- Author
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Rodrigues, Nathane Rosa, Franco, Jeferson Luis, Rico, Eduardo Pacheco, Loreto, Elgion Lucio da Silva, Prigol, Marina, and Rosemberg, Denis Broock
- Subjects
Privação do sono ,Sleep deprivation ,Mitochondrial damage ,Oxidative stress ,Estresse oxidativo ,Danos mitocondriais ,Relógio circadiano ,Peptídeos semelhantes à insulina ,Metabolic disorders ,Circadian clock ,Insulin-like peptides ,CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA [CNPQ] ,Distúrbios metabólicos - Abstract
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Sleep deprivation and related diseases, such as metabolic disorders, are consequences of the busy lifestyle of modern society. Sleep is a crucial resting state for survival and regulated by circadian rhythms. Changes in these rhythms affect antioxidant defense systems, cause oxidative damage and metabolic deficiencies, but the mechanisms involved in these changes are still unclear. In this study we evaluated the effects of sleep deprivation on Drosophila melanogaster flies maintained in constant light. Exposure of flies to the continuous light condition was able to cause changes in sleep patterns, characterizing homeostatic sleep regulation. Sleep deprivation of flies by 24-hour light exposure caused decreased locomotor activity, increased GST, SOD, and TRxR enzymes, as well as decreased CAT activity. Increased levels of reactive oxygen species and lipid peroxidation, mitochondrial dysfunction, decreased glucose, triglycerides and glycogen levels and increased caspase 3/7 activity were also observed. In addition, sleep deprived flies showed alterations in the expression of genes involved in oxidative stress pathways, circadian control and metabolic regulation. The increase in gene expression of Nrf2, p38β, Pp2a, pale, Akt1, Clk, cyc, per, tim, cry, pdf and in the dilp2, 3 and 8 genes. On the other hand, the dbt and dilp4, 5, 6 and 7 genes showed a significant decrease in their expression. Taken together, our data suggest a close relationship between sleep deprivation, circadian control, oxidative stress, and metabolic regulation, indicating that sleep deprivation, even for a short period of time, is capable of causing deleterious effects on the body, and further enhances use of Drosophila melanogaster as a model organism for studies related to sleep and metabolism. A privação do sono e as doenças relacionadas à essa condição, como os distúrbios metabólicos, são consequências do estilo de vida agitado da sociedade moderna. O sono é um estado de descanso crucial para a sobrevivência e regulado pelos ritmos circadianos. As alterações nesses ritmos afetam os sistemas de defesa antioxidantes, causam danos oxidativos e deficiências metabólicas, porém os mecanismos envolvidos nessas alterações ainda não estão bem esclarecidos. Neste estudo foi avaliado os efeitos causados pela privação do sono em moscas Drosophila melanogaster mantidas em condição de luz constante. A exposição de moscas à condição de luz contínua foi capaz de causar alterações nos padrões de sono, caracterizando a regulação homeostática do sono. A privação do sono de moscas pela exposição à luz durante 24 horas causou diminuição da atividade locomotora, aumento na atividade das enzimas GST, SOD e TRxR, bem como a diminuição da atividade de CAT. Também foi observado o aumento dos níveis de espécies reativas de oxigênio e peroxidação lipídica, disfunção mitocondrial, diminuição dos níveis de glicose, triglicerídeos e glicogênio e aumento da atividade das caspases 3/7. Além disso, moscas privadas do sono apresentaram alterações na expressão de genes envolvidos nas vias do estresse oxidativo, controle circadiano e regulação metabólica. Sendo observado o aumento na expressão dos genes Nrf2, p38β, Pp2a, pale, Akt1, Clk, cyc, per, tim, cry, pdf, e nos genes dilp2, 3 e 8. Por outro lado, os genes dbt e dilp4, 5, 6 e 7 apresentaram uma diminuição significativa na sua expressão. Em conjunto nossos dados sugerem uma estreita relação entre privação do sono, controle circadiano, estresse oxidativo e regulação metabólica, indicando que a privação do sono, mesmo por um curto período de tempo, é capaz de causar efeitos deletérios ao organismo, e ainda reforça o uso de Drosophila melanogaster como um organismo modelo para estudos relacionados ao sono e metabolismo.
- Published
- 2019