hfbHealth, Food & BiotechnologyHealth, Food & Biotechnology2712-7648РОСБИОТЕХhfb-303Research ArticleПИТАНИЕFOODОЦЕНКА НЕЙРОПРОТЕКТОРНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ЭНТЕРАЛЬНОГО ПРОДУКТА НА МОДЕЛИ ЧЕРЕПНО-МОЗГОВОЙ ТРАВМЫ У DROSPHILA MELANOGASTERhttps://orcid.org/0000-0001-7448-6451МолдовановГеннадий Геннадьевич

Инженер-исследователь экспериментальной клиники-лаборатории биологически активных веществ животного происхождения

g.moldovanov@fncps.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3573-930XФедуловаЛилия Вячеславовна

Доктор технических наук, профессор РАН, заведующий клиникой-лабораторией биологически активных веществ животного происхождения

l.fedulova@fncps.ruФедеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горабова» РАНRussian Federation20261007202682303Copyright © Молдованов Г.Г., Федулова Л.В., 20262026Молдованов Г.Г., Федулова Л.В.Молдованов Г.Г., Федулова Л.В.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.hfb-mgupp.com/jour/article/view/303Аннотация

Аннотация

Введение

Введение. Черепно-мозговые травмы (ЧМТ) представляют серьезную медико-социальную проблему, требующую разработки эффективных нейрореабилитационных стратегий, включая специализированное нутритивное поддержание. Модель Drosophila melanogaster с экспериментальной ЧМТ является высокоэффективным инструментом для скрининга потенциальных нейропротекторных средств благодаря консервативности фундаментальных биологических механизмов у дрозофилы и человека.

Цель исследования

Цель исследования. Изучение влияния специализированного продукта ЭП при введении в питательную среду на выживаемость и функциональный исход Drosophila melanogaster с моделью черепно-мозговой травмы.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследование проводилось на 6 группах мух: травмированные и интактные мухи, получавшие стандартную питательную среду с добавлением 1% опытного или контрольного продукта, а также группы на стандартной среде без добавок. ЧМТ моделировали с помощью оригинальной установки высокоударной травмы. Оценивали индекс смертности через 24 часа, выживаемость по кривой Каплана-Мейера, двигательную активность в тесте «отрицательный геотаксис» в течение 4 суток после травмы, а также гистопатологию мозга.

Результаты

Результаты. Введение опытного продукта привело снижению острой летальности в группе травмированных мух с опытным продуктом (ТМ-О) на 22,9% и 24,0% относительно групп с травмой на стандартной среде и с контрольным продуктом, соответственно. Мухи группы ТМ-О демонстрировали более высокую двигательную активность в отдаленном периоде и максимальную среди травмированных групп продолжительность жизни, сопоставимую с интактными мухами. Гистологический анализ выявил менее выраженные патологические изменения в мозге мух группы ТМ-О по сравнению с остальными травмированными группами.

Выводы

Выводы. Установлено, что продукт ЭП из мяса свиней-реконвалесцентов обладает выраженным нейропротекторным и функционально-восстановительным действием в модели ЧМТ у D. melanogaster. Научная новизна заключается в первичном экспериментальном подтверждении эффективности принципиально нового подхода к созданию специализированных продуктов – использования прижизненно модифицированного мяса животных, адаптировавшихся к патологии ЦНС. Полученные результаты обосновывают перспективу дальнейших доклинических и клинических исследований данного продукта в качестве компонента метаболической поддержки для пациентов с повреждениями головного мозга.

Drosophila melanogasterчерепно-мозговая травманейропротекцияэнтеральное питаниесвиньи-реконвалесцентывыживаемостьотрицательный геотаксисмодельный организмРабота выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России (Соглашение № 075-15-2024-483 от 23 апреля 2024 г.)ReferencesAbdulbaki, H. H., & Al-Deeb, M. A. (2022). Research Article Chlorpyrifos-induced dopaminergic damage in <i>Drosophila</i> <i>melanogaster</i> assessed by gene expression, AChE assay, and negative geotaxis using a new feeding device. Genetics and Molecular Research, 21(3). https://doi.org/10.4238/gmr19056Abdulbaki, H. H., & Al-Deeb, M. A. (2022). Research Article Chlorpyrifos-induced dopaminergic damage in <i>Drosophila</i> <i>melanogaster</i> assessed by gene expression, AChE assay, and negative geotaxis using a new feeding device. Genetics and Molecular Research, 21(3). https://doi.org/10.4238/gmr19056Ankrah, N. Y. D., Barker, B. E., Song, J., Wu, C., McMullen, J. G., & Douglas, A. E. (2021). Predicted Metabolic Function of the Gut Microbiota of Drosophila melanogaster. MSystems, 6(3). https://doi.org/10.1128/mSystems.01369-20Ankrah, N. Y. D., Barker, B. E., Song, J., Wu, C., McMullen, J. G., & Douglas, A. E. (2021). Predicted Metabolic Function of the Gut Microbiota of Drosophila melanogaster. MSystems, 6(3). https://doi.org/10.1128/mSystems.01369-20Barekat, A., Gonzalez, A., Mauntz, R. E., Kotzebue, R. W., Molina, B., El-Mecharrafie, N., Conner, C. J., Garza, S., Melkani, G. C., Joiner, W. J., Lipinski, M. M., Finley, K. D., & Ratliff, E. P. (2016). Using Drosophila as an integrated model to study mild repetitive traumatic brain injury. Scientific Reports, 6(1), 25252. https://doi.org/10.1038/srep25252Barekat, A., Gonzalez, A., Mauntz, R. E., Kotzebue, R. W., Molina, B., El-Mecharrafie, N., Conner, C. J., Garza, S., Melkani, G. C., Joiner, W. J., Lipinski, M. M., Finley, K. D., & Ratliff, E. P. (2016). Using Drosophila as an integrated model to study mild repetitive traumatic brain injury. Scientific Reports, 6(1), 25252. https://doi.org/10.1038/srep25252Blommer, J., Fischer, M. C., Olszewski, A. R., Katzenberger, R. J., Ganetzky, B., & Wassarman, D. A. (2021). Ketogenic diet reduces early mortality following traumatic brain injury in Drosophila via the PPARγ ortholog Eip75B. PLOS ONE, 16(10), e0258873. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0258873Blommer, J., Fischer, M. C., Olszewski, A. R., Katzenberger, R. J., Ganetzky, B., & Wassarman, D. A. (2021). Ketogenic diet reduces early mortality following traumatic brain injury in Drosophila via the PPARγ ortholog Eip75B. PLOS ONE, 16(10), e0258873. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0258873Bolus, H., Crocker, K., Boekhoff-Falk, G., & Chtarbanova, S. (2020). Modeling Neurodegenerative Disorders in Drosophila melanogaster. International Journal of Molecular Sciences, 21(9), 3055. https://doi.org/10.3390/ijms21093055Bolus, H., Crocker, K., Boekhoff-Falk, G., & Chtarbanova, S. (2020). Modeling Neurodegenerative Disorders in Drosophila melanogaster. International Journal of Molecular Sciences, 21(9), 3055. https://doi.org/10.3390/ijms21093055Buhlman, L. M., Krishna, G., Jones, T. B., & Thomas, T. C. (2021). Drosophila as a model to explore secondary injury cascades after traumatic brain injury. Biomedicine & Pharmacotherapy, 142, 112079. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2021.112079Buhlman, L. M., Krishna, G., Jones, T. B., & Thomas, T. C. (2021). Drosophila as a model to explore secondary injury cascades after traumatic brain injury. Biomedicine & Pharmacotherapy, 142, 112079. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2021.112079Cassotta, M., Cianciosi, D., Elexpuru‐Zabaleta, M., Pascual, I. E., Cano, S. S., Giampieri, F., & Battino, M. (2024). Human‐based new approach methodologies to accelerate advances in nutrition research. Food Frontiers, 5(3), 1031–1062. https://doi.org/10.1002/fft2.369Cassotta, M., Cianciosi, D., Elexpuru‐Zabaleta, M., Pascual, I. E., Cano, S. S., Giampieri, F., & Battino, M. (2024). Human‐based new approach methodologies to accelerate advances in nutrition research. Food Frontiers, 5(3), 1031–1062. https://doi.org/10.1002/fft2.369Cesur, M. F., Basile, A., Patil, K. R., & Çakır, T. (2023). A new metabolic model of Drosophila melanogaster and the integrative analysis of Parkinson’s disease. Life Science Alliance, 6(8), e202201695. https://doi.org/10.26508/lsa.202201695Cesur, M. F., Basile, A., Patil, K. R., & Çakır, T. (2023). A new metabolic model of Drosophila melanogaster and the integrative analysis of Parkinson’s disease. Life Science Alliance, 6(8), e202201695. https://doi.org/10.26508/lsa.202201695Ciancarelli, I., Morone, G., Iosa, M., Cerasa, A., Calabrò, R. S., & Tozzi Ciancarelli, M. G. (2024). Neuronutrition and Its Impact on Post-Stroke Neurorehabilitation: Modulating Plasticity Through Diet. Nutrients, 16(21), 3705. https://doi.org/10.3390/nu16213705Ciancarelli, I., Morone, G., Iosa, M., Cerasa, A., Calabrò, R. S., & Tozzi Ciancarelli, M. G. (2024). Neuronutrition and Its Impact on Post-Stroke Neurorehabilitation: Modulating Plasticity Through Diet. Nutrients, 16(21), 3705. https://doi.org/10.3390/nu16213705Eickelberg, V., Lüersen, K., Staats, S., & Rimbach, G. (2022). Phenotyping of Drosophila Melanogaster—A Nutritional Perspective. Biomolecules, 12(2), 221. https://doi.org/10.3390/biom12020221Eickelberg, V., Lüersen, K., Staats, S., & Rimbach, G. (2022). Phenotyping of Drosophila Melanogaster—A Nutritional Perspective. Biomolecules, 12(2), 221. https://doi.org/10.3390/biom12020221Fedulova, L., Vasilevskaya, E., Tikhonova, O., Kazieva, L., Tolmacheva, G., & Makarenko, A. (2022). Proteomic Markers in the Muscles and Brain of Pigs Recovered from Hemorrhagic Stroke. Genes, 13(12), 2204. https://doi.org/10.3390/genes13122204Fedulova, L., Vasilevskaya, E., Tikhonova, O., Kazieva, L., Tolmacheva, G., & Makarenko, A. (2022). Proteomic Markers in the Muscles and Brain of Pigs Recovered from Hemorrhagic Stroke. Genes, 13(12), 2204. https://doi.org/10.3390/genes13122204Flatt, T. (2020). Life-History Evolution and the Genetics of Fitness Components in Drosophila melanogaster. Genetics, 214(1), 3–48. https://doi.org/10.1534/genetics.119.300160Flatt, T. (2020). Life-History Evolution and the Genetics of Fitness Components in Drosophila melanogaster. Genetics, 214(1), 3–48. https://doi.org/10.1534/genetics.119.300160Giansanti, M. G., Frappaolo, A., & Piergentili, R. (2025). Drosophila melanogaster: How and Why It Became a Model Organism. International Journal of Molecular Sciences, 26(15), 7485. https://doi.org/10.3390/ijms26157485Giansanti, M. G., Frappaolo, A., & Piergentili, R. (2025). Drosophila melanogaster: How and Why It Became a Model Organism. International Journal of Molecular Sciences, 26(15), 7485. https://doi.org/10.3390/ijms26157485Katanaev, V. L. (2023). Humanization for neurological disease modeling: A roadmap to increase the potential of Drosophila model systems. Animal Models and Experimental Medicine, 6(3), 230–236. https://doi.org/10.1002/ame2.12322Katanaev, V. L. (2023). Humanization for neurological disease modeling: A roadmap to increase the potential of Drosophila model systems. Animal Models and Experimental Medicine, 6(3), 230–236. https://doi.org/10.1002/ame2.12322Katchur, N. J., & Notterman, D. A. (2024). Recent insights from non-mammalian models of brain injuries: an emerging literature. Frontiers in Neurology, 15. https://doi.org/10.3389/fneur.2024.1378620Katchur, N. J., & Notterman, D. A. (2024). Recent insights from non-mammalian models of brain injuries: an emerging literature. Frontiers in Neurology, 15. https://doi.org/10.3389/fneur.2024.1378620Katzenberger, R. J., Ganetzky, B., & Wassarman, D. A. (2023). Lissencephaly-1 mutations enhance traumatic brain injury outcomes in Drosophila. GENETICS, 223(3). https://doi.org/10.1093/genetics/iyad008Katzenberger, R. J., Ganetzky, B., & Wassarman, D. A. (2023). Lissencephaly-1 mutations enhance traumatic brain injury outcomes in Drosophila. GENETICS, 223(3). https://doi.org/10.1093/genetics/iyad008Katzenberger, R. J., Loewen, C. A., Wassarman, D. R., Petersen, A. J., Ganetzky, B., & Wassarman, D. A. (2013). A Drosophila model of closed head traumatic brain injury. Proceedings of the National Academy of Sciences, 110(44). https://doi.org/10.1073/pnas.1316895110Katzenberger, R. J., Loewen, C. A., Wassarman, D. R., Petersen, A. J., Ganetzky, B., & Wassarman, D. A. (2013). A Drosophila model of closed head traumatic brain injury. Proceedings of the National Academy of Sciences, 110(44). https://doi.org/10.1073/pnas.1316895110Li, T., Shi, W., Ho, M. S., & Zhang, Y. Q. (2024). A Pvr–AP-1–Mmp1 signaling pathway is activated in astrocytes upon traumatic brain injury. ELife, 12. https://doi.org/10.7554/eLife.87258.3Li, T., Shi, W., Ho, M. S., & Zhang, Y. Q. (2024). A Pvr–AP-1–Mmp1 signaling pathway is activated in astrocytes upon traumatic brain injury. ELife, 12. https://doi.org/10.7554/eLife.87258.3Nitta, Y., & Sugie, A. (2022). Studies of neurodegenerative diseases using Drosophila and the development of novel approaches for their analysis. Fly, 16(1), 275–298. https://doi.org/10.1080/19336934.2022.2087484Nitta, Y., & Sugie, A. (2022). Studies of neurodegenerative diseases using Drosophila and the development of novel approaches for their analysis. Fly, 16(1), 275–298. https://doi.org/10.1080/19336934.2022.2087484Obafemi, O. T., Ayeleso, A. O., Adewale, O. B., Unuofin, J., Ekundayo, B. E., Ntwasa, M., & Lebelo, S. L. (2025). Animal models in biomedical research: Relevance of Drosophila melanogaster. Heliyon, 11(1), e41605. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e41605Obafemi, O. T., Ayeleso, A. O., Adewale, O. B., Unuofin, J., Ekundayo, B. E., Ntwasa, M., & Lebelo, S. L. (2025). Animal models in biomedical research: Relevance of Drosophila melanogaster. Heliyon, 11(1), e41605. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e41605Poblete, R. A., Yaceczko, S., Aliakbar, R., Saini, P., Hazany, S., Breit, H., Louie, S. G., Lyden, P. D., & Partikian, A. (2023). Optimization of Nutrition after Brain Injury: Mechanistic and Therapeutic Considerations. Biomedicines, 11(9), 2551. https://doi.org/10.3390/biomedicines11092551Poblete, R. A., Yaceczko, S., Aliakbar, R., Saini, P., Hazany, S., Breit, H., Louie, S. G., Lyden, P. D., & Partikian, A. (2023). Optimization of Nutrition after Brain Injury: Mechanistic and Therapeutic Considerations. Biomedicines, 11(9), 2551. https://doi.org/10.3390/biomedicines11092551Saikumar, J., Byrns, C. N., Hemphill, M., Meaney, D. F., & Bonini, N. M. (2020). Dynamic neural and glial responses of a head-specific model for traumatic brain injury in Drosophila. Proceedings of the National Academy of Sciences, 117(29), 17269–17277. https://doi.org/10.1073/pnas.2003909117Saikumar, J., Byrns, C. N., Hemphill, M., Meaney, D. F., & Bonini, N. M. (2020). Dynamic neural and glial responses of a head-specific model for traumatic brain injury in Drosophila. Proceedings of the National Academy of Sciences, 117(29), 17269–17277. https://doi.org/10.1073/pnas.2003909117Saikumar, J., Kim, J., Byrns, C. N., Hemphill, M., Meaney, D. F., & Bonini, N. M. (2021). Inducing different severities of traumatic brain injury in Drosophila using a piezoelectric actuator. Nature Protocols, 16(1), 263–282. https://doi.org/10.1038/s41596-020-00415-ySaikumar, J., Kim, J., Byrns, C. N., Hemphill, M., Meaney, D. F., & Bonini, N. M. (2021). Inducing different severities of traumatic brain injury in Drosophila using a piezoelectric actuator. Nature Protocols, 16(1), 263–282. https://doi.org/10.1038/s41596-020-00415-yShah, E. J., Gurdziel, K., & Ruden, D. M. (2019). Mammalian Models of Traumatic Brain Injury and a Place for Drosophila in TBI Research. Frontiers in Neuroscience, 13. https://doi.org/10.3389/fnins.2019.00409Shah, E. J., Gurdziel, K., & Ruden, D. M. (2019). Mammalian Models of Traumatic Brain Injury and a Place for Drosophila in TBI Research. Frontiers in Neuroscience, 13. https://doi.org/10.3389/fnins.2019.00409Shah, E. J., Gurdziel, K., & Ruden, D. M. (2020). Drosophila Exhibit Divergent Sex-Based Responses in Transcription and Motor Function After Traumatic Brain Injury. Frontiers in Neurology, 11. https://doi.org/10.3389/fneur.2020.00511Shah, E. J., Gurdziel, K., & Ruden, D. M. (2020). Drosophila Exhibit Divergent Sex-Based Responses in Transcription and Motor Function After Traumatic Brain Injury. Frontiers in Neurology, 11. https://doi.org/10.3389/fneur.2020.00511Shestopalov, A. E., Yakovleva, A. V., Yadgarov, M. Ya., Sergeev, I. V., & Kuzovlev, A. N. (2024). Prevalence and Impact of Malnutrition Risk on Outcomes in Critically Ill Patients with Traumatic Brain Injury and Stroke: A Retrospective Cohort Study Using Electronic Health Records. Nutrients, 16(15), 2396. https://doi.org/10.3390/nu16152396Shestopalov, A. E., Yakovleva, A. V., Yadgarov, M. Ya., Sergeev, I. V., & Kuzovlev, A. N. (2024). Prevalence and Impact of Malnutrition Risk on Outcomes in Critically Ill Patients with Traumatic Brain Injury and Stroke: A Retrospective Cohort Study Using Electronic Health Records. Nutrients, 16(15), 2396. https://doi.org/10.3390/nu16152396Swanson, L. C., Rimkus, S. A., Ganetzky, B., & Wassarman, D. A. (2020). Loss of the Antimicrobial Peptide Metchnikowin Protects Against Traumatic Brain Injury Outcomes in Drosophila melanogaster. G3 Genes|Genomes|Genetics, 10(9), 3109–3119. https://doi.org/10.1534/g3.120.401377Swanson, L. C., Rimkus, S. A., Ganetzky, B., & Wassarman, D. A. (2020). Loss of the Antimicrobial Peptide Metchnikowin Protects Against Traumatic Brain Injury Outcomes in Drosophila melanogaster. G3 Genes|Genomes|Genetics, 10(9), 3109–3119. https://doi.org/10.1534/g3.120.401377van Alphen, B., Stewart, S., Iwanaszko, M., Xu, F., Li, K., Rozenfeld, S., Ramakrishnan, A., Itoh, T. Q., Sisobhan, S., Qin, Z., Lear, B. C., & Allada, R. (2022). Glial immune-related pathways mediate effects of closed head traumatic brain injury on behavior and lethality in Drosophila. PLOS Biology, 20(1), e3001456. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001456van Alphen, B., Stewart, S., Iwanaszko, M., Xu, F., Li, K., Rozenfeld, S., Ramakrishnan, A., Itoh, T. Q., Sisobhan, S., Qin, Z., Lear, B. C., & Allada, R. (2022). Glial immune-related pathways mediate effects of closed head traumatic brain injury on behavior and lethality in Drosophila. PLOS Biology, 20(1), e3001456. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001456Victor Atoki, A., Aja, P. M., Shinkafi, T. S., Ondari, E. N., Adeniyi, A. I., Fasogbon, I. V., Dangana, R. S., Shehu, U. U., & Akin-Adewumi, A. (2025). Exploring the versatility of Drosophila melanogaster as a model organism in biomedical research: a comprehensive review. Fly, 19(1). https://doi.org/10.1080/19336934.2024.2420453Victor Atoki, A., Aja, P. M., Shinkafi, T. S., Ondari, E. N., Adeniyi, A. I., Fasogbon, I. V., Dangana, R. S., Shehu, U. U., & Akin-Adewumi, A. (2025). Exploring the versatility of Drosophila melanogaster as a model organism in biomedical research: a comprehensive review. Fly, 19(1). https://doi.org/10.1080/19336934.2024.2420453Ye, C., Behnke, J. A., Hardin, K. R., & Zheng, J. Q. (2023). Drosophila melanogaster as a model to study age and sex differences in brain injury and neurodegeneration after mild head trauma. Frontiers in Neuroscience, 17. https://doi.org/10.3389/fnins.2023.1150694Ye, C., Behnke, J. A., Hardin, K. R., & Zheng, J. Q. (2023). Drosophila melanogaster as a model to study age and sex differences in brain injury and neurodegeneration after mild head trauma. Frontiers in Neuroscience, 17. https://doi.org/10.3389/fnins.2023.1150694

The authors declare that there are no conflicts of interest present.