Дослідження м’яких лікарських засобів з мометазону фуроатом на емульсійних основах

Topicality. It is reasonably to introduce into the medical practice the medicinal product Mometasone cream 0.1 % based on the o/w emulsion for using in the acute phase of the inflammatory process. It is necessary to standardize and control the particle size of the dispersed phase in ointments and creams with mometasone furoate (MF), which have w/o emulsions as the vehicle.                  Aim. Investigation of the stabilization mechanism of w/o emulsions, which disperse phase contains 80 % hexylene glycol (HG), as well as the study of the of anti-inflammatory efficacy of semi-solid preparations with 0.1 % mometasone furoate (MF) and with viscous-plastic o/w and w/o emulsions as a bases, depending on the MF dispersion state and the particles size of the hydrophilic disperse phase of the w/o emulsions.                                                              Materials and methods. The objects of investigation were semi-solid preparations with 0.1 % MF and with o/w and w/o emulsions as bases, as well as the mixed solvents water – HG. In the experiment, laser diffraction and optical microscopy were used to determine the particle size; the rotating viscometer method was used for the study of rheological properties of emulsions; the method of spin probes was used for determination of the structure of the emulsifier associates, and the interfacial tension was determined by mass and volume of the drop. The anti-inflammatory effect of the drugs was studied using dextran induced paw edema as a model.                                                                                      Results and discussion. On the basis of the particles size distribution studies, the MF micronized substance was chosen and a medicinal product with viscous-plastic o/w emulsion as a basis, which contains 0.1 % MF as a suspension, was produced (Mometasone cream 0.1 %). It was revealed that HG at a content of more than 40 % w/w reduces the interfacial tension more than the emulsifiers, which makes their adsorption on the interfacial surface energetically unprofitable. By the EPR spectra parameters of the spin probes modeling w/o emulsifiers, it has been shown that in an emulsion, where the disperse phase is 80 % aqueous solution of HG, the w/o emulsifier forms a reverse micelles in a hydrophobic medium rather than adsorbed on the boundary of phase separation. It has been shown that the physical stabilization of such emulsions is related to the dispersion medium consistency, which depends on the temperature and shear stress during emulsion mixing. Taking into account the above mentioned critical factors, two samples of Mometasone ointment 0.1 % with w/o emulsion as a basis were prepared; these samples differ significantly in particles size of the dispersed phase, where MF is dissolved. It was found that in the conditions of dextran induced rat paw edema there is a pronounced tendency to a higher anti-inflammatory effect of Mometasone cream 0.1 % on the basis of the o/w emulsion, compared with Mometasone ointment 0.1 % on the basis w/o emulsion. Mometasone ointment 0.1 % on the basis of w/o emulsion with large particles of the disperse phase loses anti-inflammatory activity.                      Conclusions. According to the results of the study, it is rational to develop a cream with MF and the o/w emulsion as a basis; it is advisable to use this cream in the acute phase of the inflammatory process. During manufacture of the ointment with MF and with the w/o emulsion as a basis, it is necessary to strictly observe the production process parameters, as well as to standardize and control the particle size of the dispersed phase.Актуальность. Целесообразно внедрить в медицинскую практику препарат Мометазон крем 0,1 % на основе эмульсии 1 рода для применения в острой фазе воспалительного процесса. Следует стандартизовать и контролировать размер частиц дисперсной фазы в мазях и кремах с мометазона фуроатом (МФ), которые производят на основе эмульсий 2 рода.Цель работы. Исследование механизма стабилизации эмульсий 2 рода, дисперсная фаза которых содержит 80 % гексиленгликоля (ГГ), а также изучение эффективности противовоспалительного действия мягких лекарственных средств (МЛС), содержащих 0,1 % мометазона фуроата (МФ) на основе вязко-пластичных эмульсий 1 и 2 рода, в зависимости от дисперсного состояния МФ и размера частиц гидрофильной дисперсной фазы эмульсий 2 рода.Материалы и методы. Объектами исследований были МЛС, содержащие 0,1 % МФ на основе эмульсий 1 и 2 рода, а также смешанные растворители вода – ГГ. В эксперименте использовали методы лазерной дифракции и оптической микроскопии для определения размера частиц, метод ротационной вискозиметрии для исследования реологических свойств эмульсий, метод спиновых зондов для определения структуры ассоциатов эмульгаторов и метод определения межфазного натяжения по массе и объёму капли. Противовоспалительный эффект (ПЭ) препаратов исследовали на модели декстранового воспаления стопы крыс.Результаты и их обсуждение. На основании исследований распределения частиц по размерам выбрана микронизированная субстанция МФ и изготовлен препарат на основе вязко-пластичной эмульсии 1 рода, содержащей 0,1 % МФ в виде суспензии (Мометазон крем 0,1 %). Установлено, что ГГ при содержании более 40 % м/м снижает межфазное натяжение больше, чем эмульгаторы, что делает их адсорбцию на межфазной поверхности энергетически не выгодной. По параметрам спектров ЭПР спиновых зондов, моделирующих эмульгаторы 2 рода, показано, что в эмульсии 2 рода, где дисперсной фазой является 80 % водный раствор ГГ, эмульгатор 2 рода образует в гидрофобной среде обратные мицеллы, а не адсорбируется на границе раздела фаз. Показано, что физическая стабилизация таких эмульсий связана с консистенцией дисперсионной среды, которая зависит от температуры и приложения к эмульсии напряжения сдвига при перемешивании. С учётом указанных критических факторов изготовлены два образца препарата Мометазон мазь 0,1 % на основе эмульсии 2 рода, существенно отличающиеся по размерам частиц дисперсной фазы, в которой растворён МФ. Установлено, что в условиях декстранового воспаления стопы крыс наблюдается выраженная тенденция к более высокому ПЭ препарата Мометазон крем 0,1 % на основе эмульсии 1 рода по сравнению с препаратом Мометазон мазь 0,1 % на основе эмульсии 2 рода. Препарат Мометазон мазь 0,1 % на основе эмульсии 2 рода с большими размерами частиц дисперсной фазы утрачивает противовоспалительную активность.Выводы. По результатам исследований рациональной является разработка крема с МФ на основе эмульсии 1 рода, который целесообразно применять в острой фазе воспалительного процесса. При производстве мази с МФ на основе эмульсии 2 рода следует чётко соблюдать параметры производственного процесса, а также стандартизировать и контролировать размер частиц дисперсной фазы.Актуальність. Доцільно впровадити в медичну практику препарат Мометазон крем 0,1 % на основі емульсії 1 роду для застосування в гострій фазі запального процесу. Слід стандартизувати і контролювати розмір часток дисперсної фази у мазях і кремах з мометазону фуроатом (МФ), що виробляють на основі емульсій 2 роду.Мета роботи. Дослідження механізму стабілізації емульсій 2 роду, дисперсна фаза яких містить 80 % гексиленгліколю (ГГ), а також вивчення ефективності протизапальної дії м’яких лікарських засобів (МЛЗ), що містять 0,1 % мометазону фуроату (МФ) на основі в’язко-пластичних емульсій 1 і 2 роду, у залежності від дисперсного стану МФ та розміру часток гідрофільної дисперсної фази емульсій 2 роду.Матеріали та методи. Об’єктами досліджень були МЛЗ, що містили 0,1 % МФ на основі емульсій 1 і 2 роду, а також змішані розчинники вода – ГГ. В експерименті застосовували методи лазерної дифракції та оптичної мікроскопії для визначення розміру часток, метод ротаційної віскозиметрії для дослідження реологічних властивостей емульсій, метод спінових зондів для визначення структури асоціатів емульгаторів та метод визначення міжфазного натягу за масою та об’ємом краплі. Протизапальний ефект (ПЕ) препаратів досліджували на моделі декстранового запалення стопи щурів.Результати та їх обговорення. На основі досліджень розподілу часток за розмірами обрано мікронізовану субстанцію МФ і виготовлено препарат на основі в’язко-пластичної емульсії 1 роду, що містить 0,1 % МФ у вигляді суспензії (Мометазон крем 0,1 %). Встановлено, що ГГ при вмісті понад 40 % м/м знижує міжфазний натяг більш сильно, ніж емульгатори, що робить їх адсорбцію на міжфазній поверхні енергетично не вигідною. За параметрами спектрів ЕПР спінових зондів, що моделюють емульгатори 2 роду, показано, що в емульсії 2 роду, де дисперсною фазою є 80 % водний розчин ГГ, емульгатор 2 роду утворює у гідрофобному середовищі зворотні міцели, а не адсорбується на межі розподілу фаз. Показано, що фізична стабілізація таких емульсій пов’язана з консистенцією дисперсійного середовища, яка залежить від температури та прикладання до емульсії напруги зсуву при перемішуванні. З урахуванням зазначених критичних факторів виготовлено два зразки препарату Мометазон мазь 0,1 % на основі емульсії 2 роду, що суттєво відрізняються за розмірами часток дисперсної фази, в якій розчинено МФ. Встановлено, що в умовах декстранового запалення стопи щурів спостерігається виражена тенденція до більш високого ПЕ препарату Мометазон крем 0,1 % на основі емульсії 1 роду порівняно з препаратом Мометазон мазь 0,1 % на основі емульсії 2 роду. Препарат Мометазон мазь 0,1 % на основі емульсії 2 роду з великими за розмірами частками дисперсної фази втрачає протизапальну активність.Висновки. За результатами досліджень раціональною є розробка крему з МФ на основі емульсії 1 роду, який доцільно застосовувати в гострій фазі запального процесу. При виробництві мазі з МФ на основі емульсії 2 роду слід чітко дотримуватися параметрів виробничого процесу, а також стандартизувати і контролювати розмір часток дисперсної фази

Вплив розподілу мометазону фуроату в емульсіях на його протизапальну дію

Aim. To study distribution of mometasone furoate (MF) in emulsions of the 1st (o/w) and 2nd (w/o) types with different excipients, as well as to conduct a comparative experimental study of the anti-inflammatory effect of 0.1 % creams of MF with these emulsions as a vehicle.Materials and methods. When studying its solubility, distribution between phases and solubilization by surfactant micelles the method of liquid chromatography was used for assay of MF; optical microscopy was used for determination of the disperse system type. The anti-inflammatory activity was studied on the dextran-induced rat paw edema and aerosol-induced rat paw edema.Results. The solubility of MF in various hydrophilic and lipophilic solvents, distribution between the liquid paraffin and the hydrophilic solvent hexylene glycol–water (8:2), as well as solubilization by micelles of surfactants have been studied, it allows to predict the disperse state, distribution and localization of MF in emulsions of type 1 and 2, which are the vehicles for soft dosage forms. The dispersed state of MF in emulsions of type 1 and 2 has been confirmed by optical microscopy. The anti-inflammatory activity of 0.1 % Mometasone cream (a vehicle – o/w emulsion where MF is mostly in the form of a suspension) and 0.1 % Elocom® cream (a vehicle – w/o emulsion where MF is mostly dissolved in a dispersed hydrophilic phase) was studied. It has been determined that the dynamics of the anti-inflammatory effects (AE) for both drugs differs depending on the type of inflammatory edema; however, both drugs compared have a similar dynamics of AE under conditions of the same edema. It indicates that the type and concentration of glucocorticosteroid is a determining pharmaceutical factor for AE dynamic. Under conditions of the dextran-induced rat paw edema there is a pronounced tendency towards a higher AE in case of 0.1 % Mometasone cream (a vehicle – o/w emulsion) compared to 0.1 % Elocom® cream (a vehicle – w/o emulsion). It indicates the impact of differences in the pharmaceutical factors of these drugs on the efficiency of their anti-inflammatory activity. In the conditions of an aerosol-induced rat paw edema AE of 0.1 % Mometasone cream (a vehicle – o/w emulsion) basically corresponds to AE of 0.1 % Elocom® cream (a vehicle – w/o emulsion).Conclusions. According to the results of the research the cream with MF and the o/w emulsion as a vehicle should be used in the acute phase of the inflammatory process accompanied with exudation, while the cream or ointment with the w/o emulsion as a vehicle – for the treatment of chronic dermatoses accompanied with a dry skin.Цель работы. Исследование возможного распределения мометазона фуроата (МФ) в эмульсиях 1 и 2 рода с разным составом вспомогательных веществ, а также сравнительное экспериментальное изучение противовоспалительного действия 0,1 % кремов МФ на основе таких эмульсий.Материалы и методы. Для количественного определения МФ при изучении его растворимости, распределения между фазами и солюбилизации мицеллами ПАВ использовали метод жидкостной хроматографии, а для определения типа дисперсной системы – метод оптической микроскопии. Эффективность противовоспалительного действия препаратов исследовали на моделях декстранового и аэросильного воспаления стопы крыс.Результаты. Исследована растворимость МФ в различных гидрофильных и липофильных растворителях, распределение между вазелиновым маслом и гидрофильным растворителем гексиленгликоль – вода (8:2) и солюбилизация мицеллами ПАВ, что позволяет прогнозировать дисперсное состояние, распределение и локализацию МФ в эмульсиях 1 и 2 рода, являющихся основами для мягких лекарственных средств. Дисперсное состояние МФ в эмульсиях 1 и 2 рода подтверждено методом оптической микроскопии. Исследована эффективность противовоспалительного действия препаратов Мометазон крем 0,1 % на основе эмульсии 1 рода, в которой МФ находится преимущественно в виде суспензии, и препарата Элоком® крем 0,1 % на основе эмульсии 2 рода, в которой МФ находится в виде раствора в дисперсной гидрофильной фазе. Установлено, что динамика противовоспалительных эффектов (ПЭ) для обоих препаратов отличается в зависимости от типа воспалительного отёка, однако сравниваемые препараты характеризуются сходной динамикой ПЭ в условиях одного и того же отёка. Это свидетельствует о том, что определяющим фармацевтическим фактором для динамики ПЭ является тип и концентрация глюкокортикостероида. При декстрановом воспалении наблюдается выраженная тенденция к более высокому ПЭ препарата Мометазон крем 0,1 % на основе эмульсии 1 рода сравнительно с препаратом Элоком® крем 0,1 %, что свидетельствует о влиянии различий в фармацевтических факторах этих препаратов на эффективность их противовоспалительного действия. В условиях более длительного (аэросильного) воспаления препарат Мометазон крем 0,1 % на основе эмульсии 1 рода оказывает ПЭ, который в целом соответствует ПЭ препарата Элоком® крем 0,1 % на основе эмульсии 2 рода.Выводы. По результатам исследований крем с МФ на основе эмульсии 1 рода следует применять в острой фазе воспалительного процесса, сопровождающейся экссудацией, а крем или мазь на основе эмульсии 2 рода – при хронических дерматозах, сопровождающихся сухостью кожи.  Мета роботи. Дослідження можливого розподілу мометазону фуроату (МФ) в емульсіях 1 і 2 роду з різним складом допоміжних речовин, а також порівняльне експериментальне вивчення протизапальної дії 0,1 % кремів МФ на основі таких емульсій.Матеріали та методи. Для кількісного визначення МФ при вивченні його розчинності, розподілу між фазами і солюбілізації міцелами ПАР використовували метод рідинної хроматографії, а для визначення типу дисперсної системи – метод оптичної мікроскопії. Ефективність протизапальної дії препаратів досліджували на моделях декстранового і аеросильного запалення стопи щурів.Результати. Досліджено розчинність МФ в різних гідрофільних і ліпофільних розчинниках, розподіл між вазеліновим маслом і гідрофільним розчинником гексиленгліколь – вода (8:2) і солюбілізацію міцелами ПАР, що дозволяє прогнозувати дисперсний стан, розподіл і локалізацію МФ в емульсіях 1 і 2 роду, які є основами для м’яких лікарських засобів. Дисперсний стан МФ в емульсіях 1 і 2 роду підтверджено методом оптичної мікроскопії. Досліджено ефективність протизапальної дії препаратів Мометазон крем 0,1  % на основі емульсії 1 роду, де МФ знаходиться переважно у вигляді суспензії, і препарату Елоком® крем 0,1  % на основі емульсії 2 роду, де МФ знаходиться у вигляді розчину в дисперсній гідрофільній фазі. Встановлено, що динаміка протизапальних ефектів (ПЕ) для обох препаратів відрізняється у залежності від типу запального набряку, однак порівнювані препарати характеризуються подібною динамікою ПЕ в умовах однакового набряку. Це свідчить про те, що визначальним фармацевтичним фактором для динаміки ПЕ є тип і концентрація глюкокортикостероїду. При декстрановому запаленні спостерігається виражена тенденція до більш високого ПЕ препарату Мометазон крем 0,1  % на основі емульсії 1 роду порівняно з препаратом Елоком® крем 0,1  %, що свідчить про вплив відмінностей у фармацевтичних факторах цих препаратів на ефективність їх протизапальної дії. В умовах більш тривалого (аеросильного) запалення препарат Мометазон крем 0,1 % на основі емульсії 1 роду виявляє ПЕ, який в цілому відповідає ПЕ препарату Елоком® крем 0,1 % на основі емульсії 2 роду.Висновки. За результатами досліджень крем з МФ на основі емульсії 1 роду слід застосовувати в гострій фазі запального процесу, що супроводжується ексудацією, а крем або мазь на основі емульсії 2 роду – при хронічних дерматозах, що супроводжуються сухістю шкіри

Розробка складу препарату мелоксикам гель на підставі результатів біофармацевтичних досліджень

The meloxicam concentration and the composition of permeation enhancers in a gel for cutaneous application have been chosen on the basis of the results of pharmacological screening on the model of acute aseptic carrageenan inflammation of the rat’s paw. The efficiency of the analgesic effect of gels increases with increasing the meloxicam content, and the efficiency of the anti-inflammatory activity passes through a maximum at the meloxicam concentration of 1.0-1.5%. The efficiency of the anti-inflammatory and analgesic effects is the highest when gels contain 15% of N-methylpyrrolidone and 25% of ethanol (96%). Due to the content of hydrophilic non-aqueous solvents the gel base possesses the osmotic activity, whereby providing the moderate water absorption by the drug and prolonged release of meloxicam from the gel in experiments in vitro. Such properties of the gel, on the one hand, are an important prerequisite for transdermal absorption of meloxicam, on the other hand, the dehydrating action onto the skin is not expected. Pharmacokinetic studies of 1% gel of meloxicam were conducted compared to the intramuscular (i/m) administration of Movalis injection of 15 mg/1.5 ml. The analytical procedure (liquid chromatography with the solid phase extraction of the active substance from the plasma) has been developed and validated for analytical support of the pharmacokinetic studies. It has been found in the experiment on rabbits that in case of cutaneous application of the gel meloxicam is absorbed slowly and continuously into the systemic circulation at a relatively high extent of transdermal absorption and slow elimination. Therefore, it can be expected that the gel developed provides the effective prolonged therapeutic action.Выбрана концентрация мелоксикама и состав усилителей проникновения в геле для накожного применения по результатам фармакологического скрининга на модели острого асептического каррагенинового воспаления стопы крыс. Эффективность анальгетического действия гелей увеличивается с повышением содержания мелоксикама, а эффективность противовоспалительного действия проходит через максимум при концентрации мелоксикама 1,0-1,5 %. Эффективность противовоспалительного и анальгетического действия оказывается наиболее высокой при наличии в составе гелей 15 % N‑метилпирролидона и 25 % этанола (96 %). Гелевая основа обладает осмотической активностью, вследствие чего обеспечивает умеренную абсорбцию препаратом воды и пролонгированное высвобождение мелоксикама из гелей в опытах in vitro, которое является важной предпосылкой для его трансдермального всасывания. В эксперименте на кроликах установлено, что при накожном применении геля мелоксикам медленно и продолжительно всасывается в системный кровоток при относительно высокой степени трансдермальной абсорбции и медленной элиминации, что позволяет прогнозировать эффективное и пролонгированное терапевтическое действие.Обрано концентрацію мелоксикаму та склад підсилювачів проникнення в гелі для нашкірного застосування за результатами фармакологічного скринінгу на моделі гострого асептичного карагенінового запалення стопи щурів. Ефективність аналгетичної дії гелів зростає з підвищенням вмісту мелоксикаму, а ефективність протизапальної дії проходить через максимум при концентрації мелоксикаму 1,0-1,5%. Ефективність протизапальної та аналгетичної дії виявляється найбільшою при наявності у складі гелів 15% N-метилпіролідону та 25% етанолу (96%). Гелева основа володіє осмотичною активністю, внаслідок чого забезпечується помірна абсорбція препаратом води та пролонговане вивільнення мелоксикаму з гелів у дослідах in vitro, що є важливою передумовою для його трансдермального всмоктування. В експерименті на кроликах виявлено, що при нашкірному застосуванні гелю мелоксикам повільно й тривало всмоктується в системний кровообіг при відносно високому ступені трансдермальної абсорбції та повільній елімінації, що дозволяє прогнозувати ефективну та пролонговану терапевтичну дію

Variable Pathogenicity Determines Individual Lifespan in Caenorhabditis elegans

A common property of aging in all animals is that chronologically and genetically identical individuals age at different rates. To unveil mechanisms that influence aging variability, we identified markers of remaining lifespan for Caenorhabditis elegans. In transgenic lines, we expressed fluorescent reporter constructs from promoters of C. elegans genes whose expression change with age. The expression levels of aging markers in individual worms from a young synchronous population correlated with their remaining lifespan. We identified eight aging markers, with the superoxide dismutase gene sod-3 expression being the best single predictor of remaining lifespan. Correlation with remaining lifespan became stronger if expression from two aging markers was monitored simultaneously, accounting for up to 49% of the variation in individual lifespan. Visualizing the physiological age of chronologically-identical individuals allowed us to show that a major source of lifespan variability is different pathogenicity from individual to individual and that the mechanism involves variable activation of the insulin-signaling pathway

C. elegans Germline-Deficient Mutants Respond to Pathogen Infection Using Shared and Distinct Mechanisms

Reproduction extracts a cost in resources that organisms are then unable to utilize to deal with a multitude of environmental stressors. In the nematode C. elegans, development of the germline shortens the lifespan of the animal and increases its susceptibility to microbial pathogens. Prior studies have demonstrated germline-deficient nematodes to have increased resistance to Gram negative bacteria. We show that germline-deficient strains display increased resistance across a broad range of pathogens including Gram positive and Gram negative bacteria, and the fungal pathogen Cryptococcus neoformans. Furthermore, we show that the FOXO transcription factor DAF-16, which regulates longevity and immunity in C. elegans, appears to be crucial for maintaining longevity in both wild-type and germline-deficient backgrounds. Our studies indicate that germline-deficient mutants glp-1 and glp-4 respond to pathogen infection using common and different mechanisms that involve the activation of DAF-16

The Somatic Reproductive Tissues of C. elegans Promote Longevity through Steroid Hormone Signaling

Removal of the germ cells of C. elegans extends lifespan in part because signals from the somatic reproductive tissues activate the nuclear hormone receptor DAF-12

Activation of Akt Signaling Reduces the Prevalence and Intensity of Malaria Parasite Infection and Lifespan in Anopheles stephensi Mosquitoes

Malaria (Plasmodium spp.) kills nearly one million people annually and this number will likely increase as drug and insecticide resistance reduces the effectiveness of current control strategies. The most important human malaria parasite, Plasmodium falciparum, undergoes a complex developmental cycle in the mosquito that takes approximately two weeks and begins with the invasion of the mosquito midgut. Here, we demonstrate that increased Akt signaling in the mosquito midgut disrupts parasite development and concurrently reduces the duration that mosquitoes are infective to humans. Specifically, we found that increased Akt signaling in the midgut of heterozygous Anopheles stephensi reduced the number of infected mosquitoes by 60–99%. Of those mosquitoes that were infected, we observed a 75–99% reduction in parasite load. In homozygous mosquitoes with increased Akt signaling parasite infection was completely blocked. The increase in midgut-specific Akt signaling also led to an 18–20% reduction in the average mosquito lifespan. Thus, activation of Akt signaling reduced the number of infected mosquitoes, the number of malaria parasites per infected mosquito, and the duration of mosquito infectivity

C. elegans rrf-1 Mutations Maintain RNAi Efficiency in the Soma in Addition to the Germline

Gene inactivation through RNA interference (RNAi) has proven to be a valuable tool for studying gene function in C. elegans. When combined with tissue-specific gene inactivation methods, RNAi has the potential to shed light on the function of a gene in distinct tissues. In this study we characterized C. elegans rrf-1 mutants to determine their ability to process RNAi in various tissues. These mutants have been widely used in RNAi studies to assess the function of genes specifically in the C. elegans germline. Upon closer analysis, we found that two rrf-1 mutants carrying different loss-of-function alleles were capable of processing RNAi targeting several somatically expressed genes. Specifically, we observed that the intestine was able to process RNAi triggers efficiently, whereas cells in the hypodermis showed partial susceptibility to RNAi in rrf-1 mutants. Other somatic tissues in rrf-1 mutants, such as the muscles and the somatic gonad, appeared resistant to RNAi. In addition to these observations, we found that the rrf-1(pk1417) mutation induced the expression of several transgenic arrays, including the FOXO transcription factor DAF-16. Unexpectedly, rrf-1(pk1417) mutants showed increased endogenous expression of the DAF-16 target gene sod-3; however, the lifespan and thermo-tolerance of rrf-1(pk1417) mutants were similar to those of wild-type animals. In sum, these data show that rrf-1 mutants display several phenotypes not previously appreciated, including broader tissue-specific RNAi-processing capabilities, and our results underscore the need for careful characterization of tissue-specific RNAi tools

DAF-16/FoxO directly regulates an atypical AMP-activated protein kinase gamma isoform to mediate the effects of insulin/IGF-1 signaling on aging in Caenorhabditis elegans

The DAF-16/FoxO transcription factor controls growth, metabolism and aging in Caenorhabditis elegans. The large number of genes that it regulates has been an obstacle to understanding its function. However, recent analysis of transcript and chromatin profiling implies that DAF-16 regulates relatively few genes directly, and that many of these encode other regulatory proteins. We have investigated the regulation by DAF-16 of genes encoding the AMP-activated protein kinase (AMPK), which has ?, ? and ? subunits. C. elegans has 5 genes encoding putative AMP-binding regulatory ? subunits, aakg-1-5. aakg-4 and aakg-5 are closely related, atypical isoforms, with orthologs throughout the Chromadorea class of nematodes. We report that ?75% of total ? subunit mRNA encodes these 2 divergent isoforms, which lack consensus AMP-binding residues, suggesting AMP-independent kinase activity. DAF-16 directly activates expression of aakg-4, reduction of which suppresses longevity in daf-2 insulin/IGF-1 receptor mutants. This implies that an increase in the activity of AMPK containing the AAKG-4 ? subunit caused by direct activation by DAF-16 slows aging in daf-2 mutants. Knock down of aakg-4 expression caused a transient decrease in activation of expression in multiple DAF-16 target genes. This, taken together with previous evidence that AMPK promotes DAF-16 activity, implies the action of these two metabolic regulators in a positive feedback loop that accelerates the induction of DAF-16 target gene expression. The AMPK ? subunit, aakb-1, also proved to be up-regulated by DAF-16, but had no effect on lifespan. These findings reveal key features of the architecture of the gene-regulatory network centered on DAF-16, and raise the possibility that activation of AMP-independent AMPK in nutritionally replete daf-2 mutant adults slows aging in C. elegans. Evidence of activation of AMPK subunits in mammals suggests that such FoxO-AMPK interactions may be evolutionarily conserved