כל ניסויי החיות בוצעו בהתאם להנחיות ARRIVE. המחקר אושר על ידי ועדת ביקורת האתיקה של Sichuan Scientist Biotechnology Co., Ltd. (IACUC ISSUE SYST-2024-011). לוח זמנים ניסיוני מפורט המסכם את עיצוב המחקר מוצג ב- איור משלים 1.
הכנה וטיפול בבעלי חיים
עכברים הרדימו באופן עמוק באמצעות שאיפת 2% isoflurane. תחת הרדמה עמוקה, נדגם דם באמצעות עקירה רטרו-אורביטלית (retro-orbital enucleation). מיד לאחר איסוף הדם, נשלפו גלגולי העיניים כדי לקצור רקמות רשתית. לאחר מכן, בוצעה פריקה של חוליות הצוואר תחת הרדמה עמוקה כדי להבטיח המתה הומנית. רקמות המעי הגס הופרדו מיד לאחר מכן. בעלי חיים שהפגינו תופעות לוואי הוסרו באופן מיידי מהמחקר וקיבלו טיפול וטרינרי מתאים.
הקצאה אקראית וסמיות
עכברי C57BL/6 זכרים, בני 5 שבועות ושוקלים בין 20 ל-30 גרם, שוכנו בתנאים מבוקרים בקפדנות, כולל טמפרטורה ולחות. לאחר שבוע של התאמה, הוקצו עכברי C57BL/6 באופן אקראי לשלוש קבוצות (קבוצת ביקורת, קבוצת מודל וקבוצת התערבות) באמצעות רצף מספרים אקראי שהופק במחשב. רצף ההקצאה האקראית הופק על ידי חוקר שלא היה מעורב בטיפול בבעלי החיים או בהערכת התוצאים.
כדי להבטיח סמיות, כל הטיפול בבעלי החיים, מתן התרופות ואיסוף הנתונים בוצעו על ידי חוקרים שלא היו מודעים להקצאה לקבוצות. חשיפת הקודים של השיוך לקבוצות נעשתה רק לאחר השלמת כל הניסויים והניתוחים הסטטיסטיים. הסמיות חלה על: הטכנאי שביצע את הגavage הפהי; הפתולוג שהעריך את ההיסטולוגיה של הרשתית; והאנליסט שכימת את פסי ה-Western blot (WB).
חישוב גודל מדגם
גודל המדגם נקבע על בסיס ניסוי מקדמי שהעריך את מספר תאי הגנגליון ברשתית (RGC) תחת אותם תנאים ניסויים. בהנחה של רמת מובהקות דו-צדדית (α) של 0.05 ועוצמה סטטיסטית (1-β) של 0.80, נדרשו לפחות 5 עכברים לכל קבוצה כדי לזהות הבדל רלוונטי קלינית במספר ה-RGC בין קבוצת המודל לקבוצות ההתערבות. בהתחשב בשיעור נשירה פוטנציאלי של כ-20%, נקבע כי כל קבוצה תכלול 6 עכברים.
הקמת מודלים של בעלי חיים סוכרתיים
קבוצת הביקורת קיבלה תזונה סטנדרטית, בעוד שקבוצות ההתערבות והמודל קיבלו תזונה עשירה בשומן ובסוכר (HFHSD) למשך ארבעה שבועות. לאחר תקופה תזונתית זו, קבוצות ההתערבות והמודל עברו הזרקה תוך-בטנית של תמיסת Streptozotocin (STZ) בריכוז 1% במינון של 35 mg/kg17,18,19,20. שבעים ושתיים שעות לאחר ההזרקה, עכברים שהפגינו רמות גלוקוז בדם במצב ללא צום העולות על 16.7 mmol/L נחשבו ככאלה שבהן הושרה בהצלחה מודל DM ונבחרו להמשך הניסוי. בעלי החיים עם DM המשיכו בתזונה העשירה בשומן ובסוכר למשך ארבעה חודשים נוספים, בעוד שקבוצת הביקורת המשיכה בתזונה הסטנדרטית שלה.
תיקוף טקסונומי והערכת איכות
שמונת הרכיבים ב-QMG תוקפו טקסונומית באמצעות Modernized Plant Names Search (MPNS, http://mpns.kew.org/mpns-portal/). איכות הדיווח על ההרכב של ה-QMG הוערכה באמצעות הכלי ConPhYMP.
שיטות ה अध्याय
בקבוצת ההתערבות, בעלי החיים קיבלו QMG במתן דרך הפה. ה-QMG נרכש מחברת Zhejiang Sansheng Mandi Pharmaceutical Co., Ltd. (מספר אישור תרופות לאומי סיני Z20090036). תרחיף ה-QMG הוכן על ידי ערבוב אחיד של QMG עם מים מזוקקים. עכברים בקבוצת ההתערבות קיבלו את התרחיף באמצעות זריקה דרך הפה (oral gavage) בנפח שווה לזה של קבוצת המודל והקבוצה השלילית (blank group). המינון חושב על בסיס מינון טיפולי בודד קליני של 4.5 g ל-60 kg של מבוגר (מינון יחידה סטנדרטי של התכשיר המשווק) תוך שימוש בשיטת נורמליזציה של שטח פני הגוף (BSA) המומלצת על ידי ה-FDA ו-Reagan-Shaw21. מקדם ההמרה בין בני אדם מבוגרים (Km = 37) לעכברים (Km = 3) היה 12.33, מה שהביא למינון של 0.9 g/kg משקל גוף עבור עכבר. קבוצת המודל והקבוצה השלילית קיבלו נפח שווה של תמיסת סליין באמצעות זריקה דרך הפה. המתן בוצע מדי יום בין השעות 9:00 ל-11:00 בבוקר למשך תקופה רצופה של 3 חודשים.
תצפית ובדיקת מדדים
ניטור כללי של מדדי חיוניות
הסימנים החיוניים הכלליים והמדדים הפיזיולוגיים, כולל משקל גוף, רמות גלוקוז בדם, צריכת מים ומזון, תפוקת שתן, רמות פעילות והתנהגות, טמפרטורת הגוף, כמו כן מצב הפרווה והעור, נצפו ותועדו באופן שיטתי כדי להעריך באופן מקיף את ההתערבויות הטיפוליות ולזהות סיבוכים פוטנציאליים.
תצפית על שינויים מורפולוגיים ברשתית באמצעות ניתוח צביעת HE
כל הדגימות עובדו באמצעות מכשיר התייבשות אוטומטי תוך שימוש בסדרה של תמיסות אתנול וקסילן לאחר הקיבוע, ולאחריהן טמיעה בפרפין. לאחר מכן, נחתכו חתכים של 4 µm בפרפין אשר נצבעו ב-HE ואז הורכבו עם דבק ניטרלי. תמונות רשתית נסרקו באמצעות סורק 3DHISTECH Pannoramic SCAN. ניתוח התמונות ומדידת הנתונים בוצעו באמצעות Image-Pro Plus.
זיהוי של IL-6, TNF-α ו-IL-1β בסרום באמצעות אנליזת ELISA
מדגמי דם נאספו באמצעות דגירה רטרו-אורביטלית (retro‑orbital enucleation). סרום הופרד על ידי צנטריפוגה במהירות של 1,000 × g במשך 15 min בטמפרטורה של 4 °C ונשמר בטמפרטורה של -80 °C עד לניתוח. רמות סרום של IL‑1β, IL‑6 ו-TNF‑α נמדדו בהתאם לפרוטוקולים סטנדרטיים, הכוללים השוואת טמפרטורה של הרכיבים, הוספת דגימות, אינקובציה, שטיפה, הוספת קונזוגט ותסס (substrate), סיום התגובה, מדידת צפיפות אופטית וחישוב הריכוז על בסיס עקומה סטנדרטית. הצפיפות האופטית נקראה באורך גל של 450 nm באמצעות קורא מיקרופלייטים, וריכוזיB הציטוקינים חושבו אל מול עקומות סטנדרטיות.
זיהוי של חלבוני בקרה מרכזיים ברשתית ובמעי הגס באמצעות אנליזת WB
שלוש חזרות ביולוגיות בלתי תלויות בוצעו על ממבנה (membrane) יחיד ונסרקו באופן סדרתי עבור חלבוני המטרה. כל החזרות נגזרו מקבוצה אחת של בעלי חיים שהוקרבו בו-זמנית. כאשר המשקל המולקולרי של חלבון מטרה היה קרוב מדי לזה של GAPDH (הפרש של <5 kDa), הם נותחו על ממבנים נפרדים כדי למנוע חפיפה של האות. כל ממבנה נסרק באופן בלעדי עבור חלבון המטרה או עבור GAPDH כדי להבטיח כימות מדויק. נעשה שימוש בנוגדנים ראשוניים הבאים: נוגדן פוליקלונלי ל-GAPDH polyclonal (1:5000), נוגדן פוליקלונלי ל-CMKLR1 (1:1000), נוגדן פוליקלונלי ל-Wnt5a (1:1000), נוגדן פוליקלונלי ל-TP53 (1:1000), נוגדן מונוקלונלי ל-AP-1 (1:5000), ונוגדן פוליקלונלי ל-PPAR gamma (PPAR-γ) (1:1000). חלבונים כלליים הופקו באמצעות ליזיס של תאים ולאחריו צנטריפוגציה. ריכוזי החלבון נקבעו באמצעות בדיקת BCA. החלבונים שחולצו הופרדו ב-SDS-PAGE באמצעות ג'ל הפרדה של 12% והועברו לאחר מכן לממבנים. הממבנים נחסמו ב-TBST המכיל 5% חלב דל שומן ודגרו עם הנוגדנים הראשוניים המתאימים למשך לילה ב-4 °C. לאחר שטיפה, הממבנים דגרו עם נוגדנים שניים אנטי-ארנב או אנטי-עכבר המשורשריים ל-HRP בדילול של 1:10,000. לבסוף, פסי החלבון הודגמו ונותחו באמצעות הדמיית כימילומינסנס. במהלך ההדמיה ועיבוד הנתונים, הבלוטים נגזרו אופקית כדי להסיר אזורי משקל מולקולרי לא רלוונטיים, וכל נתיבי הדגימה נשמרו ללא הסרת האזורים שבין הנתיבים. עיוות קל של הקצוות עשוי להתרחש במהלך הגזירה כדי להסיר אזורי ג'ל לא רלוונטיים.
זיהוי של מיקרוביוטת המעי באמצעות ניתוח רצף 16S rDNA
דגימות צואה טריות נאספו מכל עכבר לפני הפרוצדורות הסופיות. העכברים הוכנסו בנפרד לכלובים סטריליים למשך 10–15 דקות כדי לאפשר השתמה ספונטנית. גלולות צואה נאספו באופן מיידי באמצעות פינצטה סטרילית, הועברו לצינורות סטריליים של 1.5 mL, הוקפאו בהקפאה מהירה (snap-frozen) בחנקן נוזלי, ואוחסנו בטמפרטורה של -80 °C עד להפקת ה-DNA. כל הפרוצדורות בוצעו בתנאים סטריליים כדי למזער זיהום צולב. הרווח בין ההשתמה להקפאה נשמר בטווח של 10 דקות כדי להבטיח את השלמות המיקרוביאלית. דגימות ה-DNA הגנומי (gDNA) מהצואה טוהרו באמצעות ערכה להפקת Fecal gDNA, ולאחריהן בוצעה הגברה של הגן 16S rDNA באורכו המלא באמצעות תגובת שרשרת פולימראז (PCR) עם הפריימרים האוניברסליים 8F (5’-AGAGTTTGATCATGGCTCAG-3’) ו-1492R (5’-CGGTTACCTTGTTACGACTT-3’). תוצרי ה-PCR נותחו לאחר מכן באמצעות אלקטרופורזה של ג'ל אגרוזה, טוהרו וכומתו עבור יישומים המשכיים. ריצוף בעומס גבוה (High-throughput sequencing) בוצע במסננת Nanopore GridION. תהליך ניתוח הנתונים כלל basecalling, בקרת איכות של הנתונים, אנוטציה של מינים, בניית עץ פילוגנטי, ניתוח קהילה, ניתוח גיוון Alpha ו-Beta, ניתוח מינים בעלי שכיחות דיפרנציאלית וחיזוי תפקודי הקהילה. במהלך הניתוח נעשה שימוש בכלים ובמאגרי נתונים שונים, כגון NanoFilt, Usearch, שפת התכנות R, Python ומסד הנתונים SILVA.
ניתוח מתאם של ציר המעי–רשתית עם דלקת מערכתית ומיקרוביוטת מעי רב-שכבתית
כדי לבחון את הקשרים הפוטנציאליים בין מיקרוביוטת המעי ברמות שונות לבין ציטוקינים דלקתיים בסרום וחלבונים רגולטוריים מרכזיים, בוצע ניתוח קורלציה באמצעות פלטפורמת Luoning Bio-Cloud. בתחילה, נתוני שפע המינים ברמות הממלכה (Kingdom), המערכה (Phylum), המחלקה (Class), הסדרה (Order), המשפחה (Family), הסוג (Genus) והמין (Species) הופקו מתוצאות הריצוף. גורמים פיזיקו-כימיים, כולל ציטוקינים דלקתיים בסרום ורמות ביטוי של חלבונים, נאספו לקובץ גורמים סביבתיים. כדי להבטיח את מהימנותן וה可וויזואליזציה של הקורלציות, הנתונים עברו נורמליזציה כדי לבטל את הבדלי הקנה מידה בין השפע המיקרוביאלי ליחידות המדידה הקליניות. מקדמי המתאם (ערכי R) ורמות המובהקות המתאימות (ערכי P) חושבו. התוצאות הוצגו באמצעות מפת חום של קורלציות (correlation heatmap), שבה גרדיאנטי צבע מצביעים על עוצמת וכיוון המתאם (אדום מייצג קורלציה חיובית, כחול מייצג קורלציה שלילית), וכוכביות (**) מציינות מובהקות סטטיסטית (P < 0.01).
שיטות סטטיסטיות
כל הניתוחים הסטטיסטיים וההדמיות בוצעו באמצעות GraphPad Prism. לצורך השוואת ממוצעים עבור נתונים בעלי התפלגות נורמלית, נעשה שימוש במבחן t. במקרים שבהם הנתונים סטו מהתפלגות נורמלית, נעשה שימוש במבחן Kruskal-Wallis. לבחינת קשרים בין משתנים בוצעו מבחני מתאם של Spearman או Pearson. כל המבחנים הסטטיסטיים בוצעו כדו-זנביים, כאשר רמת המובהקות הסטטיסטית נקבעה ל-0.05.