Сахарный диабет (СД) является серьезной и растущей проблемой здравоохранения, что приводит к сокращению продолжительности жизни из-за болезни конкретного микрососудистых (ретинопатия, нефропатия, нейропатия, нарушение заживления ран) и макро (болезни сердца и инсульта) осложнений 1. Как только начато, диабетические осложнения продолжают прогрессировать непрерывно, даже когда гликемический контроль достигается за 2,3, и это явление получило название метаболического памяти или наследие эффект. Наличие этого явления была признана клинически в начале 1990-х годов как "контролю диабета и осложнений (DCCT)" прогрессировал и с тех пор поддерживает несколько дополнительных клинических испытаний 4,5,6,7,8,9,10, 11,12,13,14. Животные модели DM были важны для открытий, связанных с патофизиологии осложнений диабета и метаболических памяти. В самом деле, сохранение диабетических осложнений была впервые зарегистрирована в собачьей модели диабетическойретинопатия, которая впоследствии была поддержана несколькими линиями экспериментальных данных с использованием различных в пробирке культуру систем и животных моделях 15,16,17,18,19,20,21. Эти исследования ясно показывают, что начальный период гипергликемии приводит к постоянному нарушений (в том числе аберрантной экспрессии генов) органов-мишеней / клетки и механистически предполагает участие эпигенома.
Epigenomes состоит из всех модификаций хроматина для данного типа клеток и отвечает за уникальный профиль экспрессии генов клетки. Хромосомы изменения являются динамическими в процессе развития, дифференцировки клеток поддержки, которые реагируют на внешние раздражители, которые митотически стабильно наследуется 22,23 и могут быть изменены при болезни 24,25,26. Эти эпигенетические механизмы включают в себя: посттрансляционных модификации гистонов, неканонические гистонов включения вариант в octomers, хроматин доступ изменений через метилирование ДНК и геновВыражение управления через некодирующих РНК, микро 27,28,29,30. В общей сложности эпигенетические процессы позволяют клеток / организмов быстро реагировать на изменяющиеся внешние стимулы 31,32,33, они также предоставляют возможности для клетки "запоминают" это встречается один раз стимул удаляется 23,22. Поэтому, как измененное профили экспрессии генов в результате эпигенетических процессов являются стабильными при отсутствии сигнала (ы), которая инициировала их и наследственные через деление клеток, они приобрели большой интерес как молекулярные механизмы, лежащие в основе патологий человека, включая метаболическую память. Результаты, которые возникают в контексте DM и эпигенетика параллельных достижений в области других заболеваний, в том, что множество эпигенетических изменений, вызванных гипергликемией привести к замечательным стойкие изменения транскрипционных сетей клеток (обзор в 34,35,36,37,38).
Данио уже давно премьер-министр организм модель студентовду развития позвоночных, однако в последние 15 лет наблюдается экспоненциальный рост использования этого организма для изучения человеческих болезней. 39. Данио рерио моделей человеческих болезней были созданы охватывающих широкий спектр человеческих патологий, в том числе генетические нарушения и приобретенные болезни 40,41,42. Много преимуществ по сравнению с другими рыбок данио модельных организмов позвоночных включает высокую плодовитость, короткие сроки поколения, прозрачности за счет раннем взрослом возрасте, снижение затрат на жилье и набор инструментов для генной манипуляции. Кроме того, благодаря широкому сохранению генетических путей и клеточной физиологии среди позвоночных и способность выполнять высокие показы наркотиков пропускную способность, рыбок данио была успешно использована для фармацевтических открытий.
Мы разработали взрослые модели рыбок данио тип I сахарного диабета использовании сахарного диабета наркотиков, стрептозоцин. Мы охарактеризовали эту модель, чтобы показать, что диабетическая рыбок данио нетт отображать только известных человеческих вторичных осложнений, но, кроме того, обладают нарушенной регенерации конечностей (хвостовой плавник регенерации) вследствие гипергликемии окружающей среды. Кроме того, мы сообщили, что гипергликемическое рыбок данио вернуться к нормальной гликемии через 2 недели после удаления препарата за счет регенерации эндогенных бета-клеток поджелудочной железы в результате физиологически нормального гликемического состояния. Однако, в отличие от конечностей регенерации у этих рыб остается нарушениями в той же степени, как в остром состоянии диабетической указывает это осложнение сохраняется и восприимчив к метаболической памяти. Основным стимулом для создания этой модели было создание системы для изучения митотически стабильный эпигенетические компоненты, которые поддерживают метаболические явление памяти в отсутствие фонового шума из предыдущих окружающей среды гипергликемии. В заключении протокола, представленная здесь рыбок данио и или селективные ткани могут быть обработаны любым подходящим для анализа исследовrchers нуждается. Мы успешно использовали эту процедуру для определения генома стойкие изменения метилирования ДНК индуцированных гипергликемией, которые ведутся в метаболическое состояние памяти 21.
Мы считаем, что это данио модели типа I сахарный диабет имеет ряд инновационных преимуществ перед другими системами моделью для изучения метаболических памяти. 1) Все наши исследования могут проводиться в естественных условиях и в предыдущем рыбы гипергликемическое вернуться к euglycemia через восстановление эндогенного инсулина, они не требуют экзогенных инъекции инсулина. Таким образом, это позволяет избежать осложняющих шипы и долин в гликемического контроля, которые могут возникнуть у животных, требует экзогенного инсулина. 2) Как описано выше, на фоне стимуляции от предыдущего состояния диабетической (то есть продолжающееся присутствие гликирования конечных продуктов и реактивных форм кислорода маркеров) будут устранены, и поэтому можно рассмотреть чисто epigenetic факторами метаболических памяти. 3) эксперименты могут быть выполнены быстро, как это требуется около 80 дней, от диабета до индукции метаболических экспертиза памяти. 4) Хвостовой плавник регенерации экспериментально очень доступным и позволяет легко генетической и экспериментальной манипуляции, для которых существует широкий спектр инструментов. 5) Хвостовой плавник регенерации обеспечивает очень простой и количественных методов для оценки метаболической памяти и, следовательно, позволит будущим лекарств.