Оценка нейропротекторной эффективности специализированного энтерального продукта на модели черепно-мозговой травмы у Drosphila melanogaster

Введение. Черепно-мозговые травмы 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. Изучение способности специализированного энтерального продукта улучшать выживаемость и функциональный статус у мух Drosophila melanogaster после моделирования черепно-мозговой травмы.

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 для 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. Введение опытного продукта привело к 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. 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.

1. Abdulbaki, H. H. & Al-Deeb, M. A. (2022). Chlorpyrifos-induced dopaminergic damage in Drosophila melanogaster assessed by gene expression, AChE assay, and negative geotaxis using a new feeding device. Genetics and Molecular Research, 21(3), 1–14. https://doi.org/10.4238/gmr19056

2. Ankrah, 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), 1–17. https://doi.org/10.1128/mSystems.01369-20

3. Barekat, 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/srep25252

4. Blommer, 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.0258873

5. Bolus, 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/ijms21093055

6. Buhlman, 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.2021.112079

7. Cassotta, 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/fft2.369

8. Cesur, 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.202201695

9. Ciancarelli, 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/nu16213705

10. Eickelberg, V., Lüersen, K., Staats, S. & Rimbach, G. (2022). Phenotyping of Drosophila melanogaster — A Nutritional Perspective. Biomolecules, 12(2), 221. https://doi.org/10.3390/biom12020221

11. Fedulova, 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/genes13122204

12. Flatt, 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.119.300160

13. Giansanti, 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/ijms26157485

14. Katanaev, 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/ame2.12322

15. Katchur, N. J. & Notterman, D. A. (2024). Recent insights from non-mammalian models of brain injuries: An emerging literature. Frontiers in Neurology, 15, 1378620. https://doi.org/10.3389/fneur.2024.1378620

16. Katzenberger, 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/iyad008

17. Katzenberger, 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), E4152–E4159. https://doi.org/10.1073/pnas.1316895110

18. Li, 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, RP87258. https://doi.org/10.7554/eLife.87258.3

19. Nitta, 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/10.1080/19336934.2022.2087484

20. Obafemi, 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.e41605

21. Poblete, 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/biomedicines11092551

22. Saikumar, 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.2003909117

23. Saikumar, 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-y

24. Shah, 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, 409. https://doi.org/10.3389/fnins.2019.00409

25. Shah, 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, 511. https://doi.org/10.3389/fneur.2020.00511

26. Shestopalov, 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/nu16152396

27. Swanson, 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/g3.120.401377

28. van 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.3001456

29. Victor 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), 2420453. https://doi.org/10.1080/19336934.2024.2420453

30. Ye, 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, 1150694. https://doi.org/10.3389/fnins.2023.1150694

31. Swiatkowski, P., Nikolaeva, I., Kumar, G., Zucco, A., Akum, B. F., Patel, M. V., D’Argamcello, G. & Firestain, B.L. (2017). Role of Akt-independent mTORC1 and GSK3β signaling in sublethal NMDA-induced injury and the recovery of neuronal electrophysiology and survival. Scientific reports, 7, 1539. https://doi.org/10.1038/s41598-017-01826-w

32. Chittoor-Vinod, V.G., Lee, S., Judge, S.M. & Notterpek, L. (2015). Inducible HSP70 is critical in preventing the aggregation and enhancing the processing of PMP22. ASN Neuro, 7(1). https://doi.org/10.1177/1759091415569909.

33. Kumar, P.S., Kodi, T., Gopinathan, A., Byregowda, B.H., Nandakumar, K. & Kishore, A. (2026). New insights on heat shock proteins as regulators of reactive oxygen species across various stressors in diseases. Cell Biochemistry & Function, 44(2), e70173. https://doi.org/10.1002/cbf.70173

34. Qu, Q., Zhang, W., Wang, J., Mai, D., Ren, S., Qu, S. & Zhang, Y. (2022). Functional investigation of SLC1A2 variants associated with epilepsy. Cell death & disease, 13(12), 1063. https://doi.org/10.1038/s41419-022-05457-6