Date of Award

11-2021

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science (MS)

Department

Biology

First Advisor

Mohammad Ali Al-Deeb

Second Advisor

Mohammed Akli Ayoub

Abstract

Emerging evidence suggests a positive association between pesticide exposure and sporadic Parkinson's disease (PD) development. The molecular mechanisms of PD and other neurodegenerative diseases are not fully understood, which hinders the development of therapeutic agents to cure or prevent the development of such diseases. Drosophila has been widely used as a model organism to study various neurodegenerative diseases and to screen for promising therapeutic agents. The aims of this study were: (i) investigating the toxic effect of 24 hours exposure to chlorpyrifos (CPF) and deltamethrin (DLM) on the dopaminergic system and AChE activity in Drosophila melanogaster; (ii) comparing different methodologies to test negative geotaxis behavior in D. melanogaster; and (iii) investigating the combined neuroprotective effects of ferulic acid (FA), and Thymoquinone (TQ) natural compounds on DLM induced neurotoxicity. Adult male wild-type flies were exposed to either CPF, DLM, for 24 hours, or concomitantly exposed to DLM and individual neuroprotective agents, or their mix for 72 hours in 10% sucrose on a cotton swab. CPF/DLM-treated flies climbed shorter distances in the negative geotaxis assay as well as had a higher incidence of mortality when compared to the control group. Evidently, CPF/DLM exposure caused a disturbance in the expression of DA-related genes. The DLM exposure for 72 hours caused a higher incidence of mortality and severe locomotor defects. Co-treatment with neuroprotective agents offered protection against these toxic effects of DLM after 72 hours. DLM caused significant inhibition of AChE which was ameliorated with the concomitant exposure with FA. Our results suggest that FA and TQ were effective in reducing the toxicity induced by DLM in D. melanogaster as well as confirm the utility of this model to investigate potential therapeutic strategies on movement disorders, including PD. The present study indicates that a single molecule can interact and affect multiple systems that are not related to their main mechanism of action. Data gathered in the present study may be important for the assessment of the safety of insecticides that humans are at risk of daily exposure to them. Moreover, this study presents a potential natural compound that can ameliorate and protect against the neurotoxicity that is caused by these insecticides.

Comments

تشير الأدلة الناشئة إلى وجود ارتباط إيجابي بين التعرض للمبيدات ونشوء مرض الشلل الرعاشي مجهول الأسبا ب. الآليات الجزيئية لمرض الشلل الرعاشي والأمراض التنكسية العصبية الأخرى غير مفهومة تمامًا، مما يعيق تطور العوامل العلاجية لعلاج أو منع تطور هذه الأمراض. تم استخدام ذبابة الفاكهة، (Drosophila melanogaster) على نطاق واسع كنموذج لدراسة مختلف الأمراض التنكسية العصبية، (neurodegenerative diseases) وللتحقق من العوامل العلاجية الواعدة. تهدف هذه الدراسة إلى : (1 ) البح ث في التأثير السام بع د 24 ساعة من التعرض للمبيدين: الكلوربايريفوس و الدلتاميثرين على نظام الدوبامين ونشاط الأسيتيل كولين في ذبابة الفاكهة؛ ( 2 ) مقارنة عدة طرق مختلفة لاختبار السلوك الحركي لذبابة الفاكهة؛ و ( 3 ) البح ث في التأثيرات الإيجابية لحمض الفيروليك (FA) (Ferulic acid) و الثايموكوينون (TQ) (Thymoquinone أو مزيجهما للحماية ضد التأثيرا ت السمية ( العصبية الناتجة عن التعرض للديلتاميثرين لمدة 72 ساعة. ذباب الفاكهة الذي تعرض للكلوربايريفوس أو الديلتام يثرين أد ى أسوأ عن د قياس السلوك الحركي و إلى ارتفاع معدل الوفيات عند مقارنته بالمجموعة الغير معالجة بالمبي د. في الواقع ، تسبب التعر ض للكلوربايريفوس أو الديلتاميثرين في اضطراب في الجينات المرتبطة بنظام الدوبامين . تسبب التعرض للديلتاميثرين لمدة 72 ساعة في ارتفاع معدل الوفيات ونقص السلوك الحركي. قدم العلاج المشترك مع عوامل الحماية العصبية الحماية ضد هذا التأثير السام للديلتاميثرين بعد 72 ساعة. تسب ب الديلتاميثرين في تثبيط كبير للـ (AChE) و الذي تم استعادة جزء من نشاط ه مع التعرض المصاح ب لحم ض الفيوليك. تشير نتائجنا إلى أن FA و TQ كانا فعالين في الحد من السمية التي يسببها الديلتاميثرين في ذبابة الفاكهة بالإضافة إلى تأكيد فائدة ذبابة الفاكهة في ايجاد مركبات ذات قيمة علاجية ض د اضطرابات الحركة, بما في ذلك مرض الشلل الرعاشي. تشير الدراسة الحالية إلى أن المبي د الواحد يمكن أن يتفاعل ويؤثر على أنظمة متعددة لا تتعلق بآلية عملها الرئيسية. قد تكون البيانات التي تم جمعها في الدراسة الحالية مهمة لتقييم سلامة المبيدات الحشرية التي نتعرض لها بشكل يومي. علاوة على ذلك ، تقدم هذه الدراسة مركبًا طبيعيًا محتملًا يمكن أن يحمي ضد السمية العصبية التي تسببها هذه المبيدات الحشرية.

Download

Included in

Biology Commons

COinS