ظهر مرض السكري والسمنة كأعباء رئيسية للصحة العامة ويزيدان من خطر الإصابة بالخلل العصبي ، مما يؤدي إلى ضعف الإدراك لدى المرضى1. نتيجة للمعدل المقلق للزيادة في هذه الأمراض ، تتزايد الجهود البحثية لمكافحة هذه التحديات الصحية. تجمع مجموعة الأساليب هذه مجموعة واسعة من التقنيات المستخدمة لدراسة مرض السكري والسمنة ، جنبا إلى جنب مع الضعف الإدراكي المرتبط به ، في مجموعة متنوعة من أنظمة النماذج.
يعتبر الزرد نموذجا جذابا لدراسة مرض السكري لأن التعبير عن الجينات التي تشارك في تطور البنكرياس ووظيفتها محفوظة بشكل كبير في هذا الكائن الحي عند مقارنتها بأنظمة الثدييات2،3،4،5،6. يمكن إحداث داء السكري وارتفاع السكر في الدم في أسماك الزرد باستخدام آليات غازية وغير جراحية وعن طريق تطوير سلالات متحولة7،8،9،10،11. يقدم مكارثي وآخرون طريقة جديدة غير جراحية للحث على ارتفاع السكر في الدم في أسماك الزرد باستخدام بروتوكول غمر بديل12. في هذه الطريقة ، يتم وضع أسماك الزرد البالغة في محلول سكر لمدة 24 ساعة ثم في الماء لمدة 24 ساعة لتقليد ارتفاع وانخفاض نسبة السكر في الدم في مرض السكري. يظهرون أن هذه العملية لا تؤدي بنجاح إلى ارتفاع السكر في الدم فحسب ، بل تؤدي أيضا إلى المضاعفات المتعلقة بتغير توازن الجلوكوز. بمجرد إنشائها ، يمكن استخدام هذه الطريقة بنجاح لتقليد حالة ارتفاع السكر في الدم في أسماك الزرد البالغة.
يمكن أن يؤدي ارتفاع السكر في الدم غير المنضبط إلى مجموعة من المضاعفات التي تؤثر على كل عضو في الجسم. التغيرات في الذاكرة و/أو ضعف الإدراك هي من بين الآثار المقلقة لارتفاع السكر في الدم غير المنضبط في المرضى الذين يعانون من ارتفاع نسبة السكر في الدم. نظرا لأن أسماك الزرد قد تم استخدامها بنجاح في الدراسات التي تختبر تأثيرات توازن الجلوكوز المتغير13 ، يجب الآن استخدام هذا الكائن الحي في الدراسات السلوكية أيضا. في مقالتهم الثانية ، رو وآخرون يوضحون طريقة لاستخدام سمك الزرد في الدراسات السلوكية14 باستخدام جهاز معدل من ثلاث غرف مصمم لمراقبة التفاعلات الاجتماعية في الفأر15. تظهر سمكة الزرد الذاكرة المكتسبة في حوالي 8 أسابيع من التدريب. ومع ذلك ، تظهر الأسماك التي تعاني من ارتفاع السكر في الدم عجزا معرفيا بعد 4 أسابيع من العلاج للحث على ارتفاع السكر في الدم باستخدام بروتوكول غمر بديل12. توفر هذه الطريقة طريقة لاستخدام الزرد في الدراسات السلوكية التي ستكون مفيدة ليس فقط في مجال مرض السكري ولكن أيضا في المجالات الأخرى المتعلقة بالأمراض التنكسية العصبية المرتبطة بالعمر والوراثية وغيرها من الأمراض التنكسية العصبية التي تؤدي إلى ضعف الإدراك.
إلى جانب البحث الجاري حول مسببات المرض وآثاره ، يحتاج المجال إلى طرق جزيئية جديدة لتوليد خلايا β وظيفية للتدخلات العلاجية. ومع ذلك ، فإن الإنتاج الناجح للخلايا β ، إما عن طريق الزراعة في المختبر أو عن طريق تحفيز التجديد في الجسم الحي ، كان محدودا. يصف ميمون وعبد السليم طريقة للتمييز بين الخلايا الجذعية البشرية متعددة القدرات (hPSCs) إلى PDX1- (البنكرياس والاثني عشر الهوميوبكس 1) و NKX6.1 (NKX6 homeobox 1) - الخلايا السلفية للبنكرياس16. يقلل التعبير عن هذين العاملين للنسخ في الأسلاف من حدوث خلايا الغدد الصماء غير الوظيفية في المزارع وينتج عنه خلايا β وظيفية منتجة للأنسولين ومستجيبة للجلوكوز17. الجيل القابل للتطوير من الأسلاف المعبرة المشتركة PDX1 و NKX6.1 لديه القدرة على توليد مجموعة وظيفية من الخلايا β التي تفرز الأنسولين لعلاج الزرع وكذلك لنمذجة الأمراض.
السمنة هي اضطراب استقلابي معقد ناتج عن تكوين شحمي غير طبيعي. نظرا للحاجة المتزايدة للخلايا الشحمية البشرية لنمذجة ظروف المرض وقيود جمع العينات من المتبرعين البشريين ، فإن الجيل في المختبر للخلايا الشحمية مطلوب. يصف Aghadi et al. بروتوكولا لإنتاج الخلايا الجذعية الوسيطة (MSCs) من الأجسام الجنينية المشتقة من الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات (iPSCs) باستخدام حمض الريتينويك العابر بالكامل18. تظهر الخلايا الجذعية الجذعية الناتجة تكثرا سريعا وتمايزا ناجحا إلى الخلايا الشحمية. كما أنها تؤسس طريقة لزيادة تجمع الخلايا الشحمية المتمايزة عن طريق فرز الخلايا الموسومة باللون الأحمر النيلي, صبغة محبة للدهون18. مجتمعة, أنها أنتجت بنجاح ثقافات غنية في مجموعة نقية من الخلايا الشحمية الناضجة التي ستساعد الباحثين على دراسة اضطرابات التمثيل الغذائي المرتبطة بالخلايا الشحمية بسهولة.
هناك مشكلتان رئيسيتان في مجال أبحاث السمنة: عدم قدرة خطوط الخلايا المستنبتة مثل 3T3-L1 على عكس عدم التجانس الخلوي لمستودع الدهون19،20 ، والعائد المنخفض للخلايا المسبقة من الأنسجة التي تم جمعها من الفئران البالغة21،22. يمكن أن تعكس الخلايا التي تم جمعها من الفئران البالغة عدم التجانس الخلوي ولكنها تحتوي في الغالب على خلايا شحمية ناضجة تماما وعدد أقل من الخلايا الدهنية21،22. Saez et al. يجيب على كلتا المشكلتين من خلال وصف طريقة لعزل الخلايا الدهنية البيضاء والبنية من الفئران حديثي الولادة23. تظهر هذه الخلايا قدرة تكاثرية عالية وإمكانات تمايز إلى خلايا شحمية ناضجة مقارنة بالخلايا الدهنية التي تم جمعها من الفئران البالغة. مقالتهم هي مورد فعال لنمذجة تعقيد السمنة باستخدام الخلايا الدهنية البيضاء والبنية التي يمكن تمييزها إلى خلايا شحمية ناضجة تماما.
إدارة الوزن هي قضية سريرية مهمة. تلعب تغييرات نمط الحياة طويلة الأمد والأدوية المضادة للسمنة وأنظمة التمارين الرياضية أدوارا مهمة في هذه العملية. ومع ذلك ، فإن فقدان الحافز بسبب التحديات في الحفاظ على تعديلات نمط الحياة على المدى الطويل ، وتكلفة الأدوية المضادة للسمنة ، وزيادة معدل الإصابة باضطرابات الأكل ، أدى المجتمع العلمي إلى استكشاف العلاجات الطبيعية24. يستكشف بيريز جوتيريز وأريوجا إمكانات نباتين ، Syzygium aromaticum (القرنفل) والكمون سيمينوم (الكمون)25 ، كموارد طبيعية للمركبات المضادة للسمنة. يتم استخراج المحتويات الكيميائية النباتية النشطة باستخدام الموجات فوق الصوتية في محلول الإيثانول: الماء (50:50) وتعطى للفئران C57BL6 / J التي تتغذى على نظام غذائي غني بالدهون. هذا يمثل نموذج السمنة. تشمل النتائج تحسينات في معايير السمنة المختلفة مثل تنظيم ملامح الدهون (الكوليسترول والدهون الثلاثية) وتقليل تناول الطعام وزيادة الوزن ووزن الأنسجة الدهنية ووزن الكبد. تستغرق هذه الطريقة المقترحة 5 أسابيع مقارنة بالنظام التقليدي لمدة 16 أسبوعا ولديها القدرة على اختبار وتحديد المواد الكيميائية النباتية الجديدة لاستخدامها المحتمل في إدارة الوزن.
توفر مجموعة الطرق هذه طرقا جديدة لاستخدام سمك الزرد في الدراسات السلوكية ، للحث على حالة ارتفاع السكر في الدم في هذا الكائن الحي النموذجي ، ولتوليد خلايا سلفية تؤدي إلى إنتاج خلايا β منتجة للأنسولين ومستجيبة للجلوكوز. تركز المجموعة أيضا على السمنة وتقدم طرقا لإنتاج الخلايا الشحمية بنجاح من iPSCs ، لجمع الخلايا الدهنية من الفئران حديثي الولادة ، وعزل المواد الكيميائية النباتية لاختبار إمكاناتها في علاج السمنة. تستهدف هذه المجموعة مجتمعة مجموعة واسعة من الباحثين في مجال مرض السكري والسمنة وتوفر مجموعة أدوات جديدة لإلقاء الضوء على المجالات التي لم يتم استكشافها سابقا في أبحاث مرض السكري والسمنة.