Studying the effects of melamine in causing urinary stone crystals in Drosophila melanogaster and application for screening of pharmaceutical materials with urinary stone-dissolving properties
and
*
Article Sidebar
Full Text: 
PDF
Abstract
Drosophila melanogaster serves as an excellent model organism for the preliminary screening of compounds and potential medicinal herbs to treat urinary stones. This study utilized melamine as a crystal-forming agent in the Malpighian tubules of D. melanogaster, concurrently evaluating its impact on various parameters such as the life cycle, development, locomotion activity, and oxidative stress tolerance in D. melanogaster. The findings demonstrate that melamine significantly influences the life cycle, development, and mobility of D. melanogaster. Experimental analyses determined that a melamine concentration of 2 mM is optimal for inducing urinary stone crystal formation in fruit flies, with a crystal formation rate of 93.33 ± 5.77%. Additionally, pharmaceutical extracts derived from Desmodium styracifolium have exhibited notable efficacy in reducing melamine-induced urinary stone crystals. These results underscore the suitability of the urinary stone model induced by melamine in fruit flies for the initial screening of plant extracts with the potential to dissolve urinary stone crystals formed by melamine.
Tóm tắt
Drosophila melanogaster là sinh vật mô hình mẫu để sàng lọc sơ bộ các hợp chất và dược liệu tiềm năng để điều trị sỏi tiết niệu. Nghiên cứu này sử dụng melamine như một chất tạo tinh thể trong các ống Malpighian của D. melanogaster, đồng thời đánh giá tác động của nó lên các chỉ tiêu khác nhau như vòng đời, sự phát triển, khả năng vận động và khả năng chống chịu stress oxy hóa ở D. melanogaster. Các phát hiện chứng minh rằng melamine ảnh hưởng đáng kể đến vòng đời, sự phát triển và khả năng di chuyển của D. melanogaster. Các phân tích đã xác định nồng độ melamine ở nồng độ 2 mM là phù hợp để tạo ra sự hình thành tinh thể sỏi tiết niệu ở ruồi giấm, với tỷ lệ hình thành tinh thể là 93,33 ± 5,77%. Ngoài ra, chiết xuất dược phẩm có nguồn gốc từ kim tiền thảo đã cho thấy hiệu quả đáng kể trong việc làm giảm các tinh thể sỏi tiết niệu do melamine gây ra. Những kết quả này cho thấy sự phù hợp của mô hình sỏi tiết niệu do melamine gây ra ở ruồi giấm để sàng lọc ban đầu các chiết xuất thực vật có khả năng hòa tan các tinh thể sỏi tiết niệu do melamine hình thành.
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
References
Allocca, M., Zola, S., & Bellosta, P. (2018). The Fruit Fly, Drosophila melanogaster: modelling of human diseases (Part II). Drosophila melanogaster-Model for Recent Advances in Genetics and Therapeutics, 131-156. http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.73199
Bolden, A. L., Rochester, J. R., & Kwiatkowski, C. F. (2017). Melamine, beyond the kidney: A ubiquitous endocrine disruptor and neurotoxicant? Toxicology letters, 280, 181-189. DOI:
https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2017.07.893
Brown, C. A., Jeong, K. S., Poppenga, R. H., Puschner, B., Miller, D. M., Ellis, A. E., Kang, K.I., Sum, S., Cistola, A. M., & Brown, S. A. (2007). Outbreaks of renal failure associated with melamine and cyanuric acid in dogs and cats in 2004 and 2007. Journal of Veterinary Diagnostic Investigation, 19(5), 525-531. https://doi.org/10.1177/104063870701900510
Chaudhuri, A., Bowling, K., Funderburk, C., Lawal, H., Inamdar, A., Wang, Z., & O'Donnell, J. M. (2007). Interaction of genetic and environmental factors in a Drosophila parkinsonism model. Journal of Neuroscience, 27(10), 2457-2467. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.4239-06.2007
Chen, W. C., Lin, W. Y., Chen, H. Y., Chang, C. H., Tsai, F. J., Man, K. M., Shen, J. L., & Chen, Y. H. (2012). Melamine-induced urolithiasis in a Drosophila model. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 60(10), 2753-2757. 10.1021/jf204647p
Chen, Y. H., Liu, H. P., Chen, H. Y., Tsai, F. J., Chang, C. H., Lee, Y. J., Lin, W.Y., & Chen, W. C. (2011). Ethylene glycol induces calcium oxalate crystal deposition in Malpighian tubules: a Drosophila model for nephrolithiasis/urolithiasis. Kidney international, 80(4), 369-377. https://doi.org/10.1038/ki.2011.80
Chen, Y. T., Jiann, B. P., Wu, C. H., Wu, J. H., Chang, S. C., Chien, M. S., Hsuan, S.L., Lin, Y.L., Chen, T.H., Tsai, F.J., & Liao, J. W. (2014). Kidney stone distribution caused by melamine and cyanuric acid in rats. Clinica Chimica Acta, 430, 96-103. https://doi.org/10.1016/j.cca.2014.01.003
Chi, T., Kim, M. S., Lang, S., Bose, N., Kahn, A., Flechner, L., Blaschko, S. D., Zee, T., Muteliefu, G., Bond, N., & Kolipinski, M. (2015). A Drosophila model identifies a critical role for zinc in mineralization for kidney stone disease. PLoS one, 10(5), e0124150. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0124150
Chu, C. Y., Chu, K. O., Ho, C. S., Kwok, S. S., Chan, H. M., Fung, K. P., Wang, C. C., (2013). Melamine in prenatal and postnatal organs in rats. Reproductive Toxicology. 35, 40–47. https://doi.org/10.1016/j.reprotox.2012.06.003
Karbach, S., Wenzel, P., Waisman, A., Munzel, T., & Daiber, A. (2014). eNOS uncoupling in cardiovascular diseases-the role of oxidative stress and inflammation. Current pharmaceutical design, 20(22), 3579-3594.
Kim, S. H., Lee, I. C., Lim, J. H., Shin, I. S., Moon, C., Kim, S. H., Park, S.C., Kim, H.C., & Kim, J. C. (2011). Effects of melamine on pregnant dams and embryo‐fetal development in rats. Journal of Applied Toxicology, 31(6), 506-514. https://doi.org/10.1002/jat.1703
Kim, Y. H., & Lee, S. H. (2013). Which acetylcholinesterase functions as the main catalytic enzyme in the Class Insecta?. Insect biochemistry and molecular biology, 43(1), 47-53.
https://doi.org/10.1016/j.ibmb.2012.11.004
Münzel, T., Gori, T., Bruno, R. M., & Taddei, S. (2010). Is oxidative stress a therapeutic target in cardiovascular disease?. European heart journal, 31(22), 2741-2748. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehq396
Nezis, I. P., & Stenmark, H. (2012). p62 at the interface of autophagy, oxidative stress signaling, and cancer. Antioxidants & redox signaling, 17(5), 786-793. DOI: https://doi.org/10.1089/ars.2011.4394
Peng, C., Zuo, Y., Kwan, K. M., Liang, Y., Ma, K. Y., Chan, H. Y. E., Huang, Y., Yu, H., & Chen, Z. Y. (2012). Blueberry extract prolongs lifespan of Drosophila melanogaster. Experimental Gerontology, 47(2), 170-178. DOI: https://doi.org/10.1016/j.exger.2011.12.001
Ratliff, B. B., Abdulmahdi, W., Pawar, R., & Wolin, M. S. (2016). Oxidant mechanisms in renal injury and disease. Antioxidants & redox signaling, 25(3), 119-146. DOI: https://doi.org/10.1089/ars.2016.6665
Rose, E., Lee, D., Xiao, E., Zhao, W., Wee, M., Cohen, J., & Bergwitz, C. (2019). Endocrine regulation of MFS2 by branchless controls phosphate excretion and stone formation in Drosophila renal tubules. Scientific reports, 9(1), 1-12. https://doi.org/10.1038/s41598-019-45269-x
Sorokin, I., Mamoulakis, C., Miyazawa, K., Rodgers, A., Talati, J., & Lotan, Y. (2017). Epidemiology of stone disease across the world. World Journal of Urology, 35(9), 1301-1320. https://doi.org/10.1007/s00345-017-2008-6
Valéria, S. de A. P., F., Felipe da S., G., Echeverria, G. M., Raquel, M. K., Kemmerich, M I., Lausmann, T. A. P., Martins da Costa, J. G., Athayde, M. L., Boligon, A. A., Kamdem, J. P., & Posser, T. (2014). Phytochemical constituents and toxicity of Duguetia furfuracea hydroalcoholic extract in Drosophila melanogaster. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine, 2014(1), 838101. https://doi.org/10.1155/2014/838101
Wang, S., Ju, Y., Gao, L., Miao, Y., Qiao, H., & Wang, Y. (2022). The fruit fly kidney stone models and their application in drug development. Heliyon, 8(4). https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e09232
Xie, H., Li, J., Gao, H., Wang, J., Li, C., Xu, Y., & Liu, C. (2018). Total flavone of Desmodium styracifolium relieved apoptosis and autophagy of COM-induced HK-2 cells by regulating KIM-1 via p38/MAPK pathway. Molecular and Cellular Biochemistry, 442(1), 169-175. https://doi.org/10.1007/s11010-017-3201-z
Yang, Y., Xiong, G. J., Yu, D. F., Cao, J., Wang, L. P., Xu, L., & Mao, R. R. (2012). Acute low-dose melamine affects hippocampal synaptic plasticity and behavior in rats. Toxicology letters, 214(1), 63-68.
https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2012.08.010
Yiu, A. J., Ibeh, C. L., Roy, S. K., & Bandyopadhyay, B. C. (2017). Melamine induces Ca2+-sensing receptor activation and elicits apoptosis in proximal tubular cells. American Journal of Physiology-Cell Physiology, 313(1), C27-C41. https://doi.org/10.1152/ajpcell.00225.2016
Zhou, J., Jin, J., Li, X., Zhao, Z., Zhang, L., Wang, Q., Li, J., Zhang, Q., & Xiang, S. (2018). Total flavonoids of Desmodium styracifolium attenuates the formation of hydroxy-L-proline-induced calcium oxalate urolithiasis in rats. Urolithiasis, 46(3), 231-241.
https://doi.org/10.1007/s00240-017-0985-y