סוכרת והשמנת יתר התגלו כנטל גדול על בריאות הציבור ומעלים את הסיכון לתפקוד נוירולוגי לקוי, מה שמוביל לפגיעה קוגניטיבית בחולים1. כתוצאה מהקצב המדאיג של עלייה במחלות אלה, מאמצי המחקר להילחם באתגרים בריאותיים אלה הולכים וגדלים. אוסף שיטות זה מאגד מגוון רחב של טכניקות המשמשות לחקר סוכרת והשמנת יתר, יחד עם הליקוי הקוגניטיבי הנלווה, במגוון מערכות מודל.
דג הזברה הוא מודל אטרקטיבי לחקר סוכרת מכיוון שהביטוי והתפקוד של הגנים המעורבים בהתפתחות הלבלב נשמרים מאוד באורגניזם זה בהשוואה למערכות יונקים 2,3,4,5,6. סוכרת והיפרגליקמיה יכולים להיגרם בדגי זברה באמצעות מנגנונים פולשניים ולא פולשניים ועל ידי פיתוח זנים מוטנטיים 7,8,9,10,11. מקארתי ועמיתיו מציגים שיטה חדשה ולא פולשנית לגרימת היפרגליקמיה בדגי זברה באמצעות פרוטוקול טבילה חלופי12. בשיטה זו, דגי זברה בוגרים מונחים בתמיסת סוכר למשך 24 שעות ולאחר מכן במים למשך 24 שעות כדי לחקות את העלייה והירידה של רמת הסוכר בדם בסוכרת. הם מדגימים כי תהליך זה לא רק גורם בהצלחה להיפרגליקמיה, אלא גם מוביל לסיבוכים הקשורים לשינוי בהומאוסטזיס של גלוקוז. לאחר הקמתה, ניתן להשתמש בשיטה זו בהצלחה כדי לחקות את המצב ההיפרגליקמי בדג זברה בוגר.
היפרגליקמיה בלתי מבוקרת עלולה להוביל למגוון סיבוכים המשפיעים על כל איבר בגוף. שינויים בזיכרון ו/או ליקוי קוגניטיבי הם בין ההשפעות המדאיגות של היפרגליקמיה בלתי מבוקרת בחולים עם רמות גלוקוז גבוהות בדם. מכיוון שדגי הזברה שימשו בהצלחה במחקרים הבודקים את ההשפעות של הומאוסטזיס גלוקוז משתנה13, כעת יש להשתמש באורגניזם זה גם במחקרים התנהגותיים. במאמר השני שלהם, Rowe et al. מדגימים שיטה לשימוש בדג זברה במחקרים התנהגותיים14 באמצעות מכשיר תלת-תאי שונה שנועד לנטר אינטראקציות חברתיות בעכבר15. דג הזברה מפגין זיכרון נרכש בכ-8 שבועות של אימונים. עם זאת, הדגים ההיפרגליקמיים מפגינים ליקויים קוגניטיביים לאחר 4 שבועות של טיפול כדי לגרום להיפרגליקמיה באמצעות פרוטוקול טבילה חלופי12. שיטה זו מספקת דרך להשתמש בדג הזברה במחקרים התנהגותיים שיהיו שימושיים לא רק בתחום הסוכרת אלא גם בתחומים אחרים הקשורים למחלות ניווניות הקשורות לגיל, גנטיות ומחלות ניווניות אחרות המובילות לפגיעה קוגניטיבית.
לצד המחקר המתמשך על אטיולוגיה של המחלה והשפעותיה, התחום זקוק לאפיקים מולקולריים חדשים ליצירת תאי β פונקציונליים להתערבויות טיפוליות. עם זאת, הייצור המוצלח של תאי β, בין אם על ידי תרבית חוץ גופית או על ידי גירוי של התחדשות in vivo , היה מוגבל. מימון ועבד אל-אלים מתארים שיטה להתמיינות תאי גזע פלוריפוטנטיים אנושיים (hPSCs) ל-PDX1- (הומאובוקס לבלב ותריסריון 1) ו-NKX6.1 (NKX6 homeobox 1) המבטאים תאי אב לבלב16. הביטוי של שני גורמי שעתוק אלה באבות מפחית את התרחשותם של תאים אנדוקריניים לא מתפקדים בתרביות ומביא לתאי β מתפקדים, מייצרי אינסולין ומגיבים לגלוקוז17. לדור הניתן להרחבה של אבות PDX1 ו-NKX6.1 המבטאים במשותף יש פוטנציאל ליצור מאגר פונקציונלי של תאי β המפרישים אינסולין לטיפול בהשתלות כמו גם למודלים של מחלות.
השמנת יתר היא הפרעה מטבולית מורכבת הנגרמת על ידי אדיפוגנזה לא תקינה. בשל הצורך הגובר באדיפוציטים אנושיים למידול תנאי המחלה והמגבלות של איסוף דגימות מתורמים אנושיים, לדור המבחנה של אדיפוציטים יש ביקוש רב. Aghadi ואחרים מתארים פרוטוקול לייצור תאי גזע מזנכימליים (MSCs) מגופים עובריים שמקורם בתאי גזע פלוריפוטנטיים מושרים (iPSCs) באמצעות חומצה רטינואית טראנס 18. ה-MSCs המתקבלים מראים התפשטות מהירה והתמיינות מוצלחת לאדיפוציטים. הם גם קובעים שיטה להגדלת מאגר השומן הממוין על ידי מיון התאים המתויגים באדום הנילוס, צבע ליפופילי18. יחד, הם ייצרו בהצלחה תרביות מועשרות באוכלוסייה טהורה של אדיפוציטים בוגרים שיעזרו לחוקרים לחקור בקלות הפרעות מטבוליות הקשורות לאדיפוציטים.
ישנן שתי בעיות עיקריות בתחום חקר ההשמנה: חוסר היכולת של קווי תאים מתורבתים כגון 3T3-L1 לשקף את ההטרוגניות התאית של מצבור השומן19,20, והתפוקה הנמוכה של פרה-אדיפוציטים מהרקמה שנאספה מעכברים בוגרים 21,22. התאים שנאספו מעכברים בוגרים יכולים לשקף את ההטרוגניות התאית אך מכילים בעיקר אדיפוציטים בוגרים לחלוטין ופחות פרה-אדיפוציטים21,22. Saez ואחרים עונים על שתי הבעיות על ידי תיאור שיטה לבידוד קדם-אדיפוציטים לבנים וחומים מעכברים שזה עתה נולדו23. תאים אלה מראים יכולת התפשטות גבוהה ופוטנציאל התמיינות לאדיפוציטים בוגרים בהשוואה לפרה-אדיפוציטים שנאספו מעכברים בוגרים. המאמר שלהם הוא משאב יעיל למודל המורכבות של השמנת יתר באמצעות פרה-אדיפוציטים לבנים וחומים שניתן להבדיל לאדיפוציטים בוגרים לחלוטין.
ניהול משקל הוא נושא קליני חשוב. שינויים ארוכי טווח באורח החיים, תרופות נגד השמנת יתר ומשטרי פעילות גופנית ממלאים תפקידים חשובים בתהליך זה. עם זאת, אובדן המוטיבציה עקב האתגרים בשמירה על שינויים ארוכי טווח באורח החיים, ההוצאות של תרופות נגד השמנת יתר והשכיחות המוגברת של הפרעות אכילה הובילו את הקהילה המדעית לחקור תרופות טבעיות24. פרז גוטיירס ואריוחה חוקרים את הפוטנציאל של שני צמחים, Syzygium aromaticum (ציפורן) ו-Cuminum cyminum (כמון)25, כמשאבים טבעיים של תרכובות נגד השמנת יתר. התוכן הפיטוכימי הפעיל מופק באמצעות אולטרסאונד בתמיסת אתנול: מים (50:50) וניתן לעכברי C57BL6/J שניזונו מתזונה עתירת שומן. זה מייצג מודל השמנת יתר. התוצאות כוללות שיפורים בפרמטרים שונים של השמנת יתר כגון ויסות פרופילי השומנים (כולסטרול וטריגליצרידים) והפחתה בצריכת מזון, עלייה במשקל, משקל רקמת השומן ומשקל הכבד. שיטה מוצעת זו אורכת 5 שבועות בהשוואה למשטר המסורתי של 16 שבועות ויש לה פוטנציאל לבדוק ולזהות פיטוכימיקלים חדשים לשימוש אפשרי בניהול משקל.
אוסף שיטות זה מספק דרכים חדשות להשתמש בדג הזברה במחקרים התנהגותיים, לגרום למצב היפרגליקמי באורגניזם מודל זה, וליצור תאי אב המובילים לייצור תאי β המייצרים אינסולין ומגיבים לגלוקוז. האוסף מתמקד גם בהשמנת יתר ומציג שיטות לייצור מוצלח של אדיפוציטים מ-iPSCs, לאיסוף פרה-אדיפוציטים מעכברים שזה עתה נולדו, ולבידוד פיטוכימיקלים כדי לבחון את הפוטנציאל שלהם בטיפול בהשמנת יתר. יחד, אוסף זה מכוון לקבוצה רחבה של חוקרים בתחום הסוכרת והשמנת יתר ומספק ערכת כלים חדשה להארת תחומים שלא נחקרו בעבר בחקר הסוכרת והשמנת יתר.