당뇨병과 비만은 주요 공중 보건 부담으로 부상했으며 신경 기능 장애의 위험을 높여 환자의 인지 장애를 초래합니다1. 이러한 질병의 놀라운 증가율로 인해 이러한 건강 문제를 해결하기 위한 연구 노력이 증가하고 있습니다. 이 방법 모음은 다양한 모델 시스템에서 관련 인지 장애와 함께 당뇨병 및 비만을 연구하는 데 사용되는 광범위한 기술을 결합합니다.
제브라피쉬는 췌장 발달에 관여하는 유전자의 발현과 기능이 포유류 시스템과 비교할 때 이 유기체에서 고도로 보존되어 있기 때문에 당뇨병을 연구하기에 매력적인 모델입니다 2,3,4,5,6. 진성 당뇨병 및 고혈당증은 침습적 및 비침습적 메커니즘을 사용하고 돌연변이 균주 7,8,9,10,11을 개발함으로써 제브라피쉬에서 유도될 수 있습니다. McCarthyet al. 대체 침지 프로토콜을 사용하여 제브라피쉬에서 고혈당증을 유도하는 새로운 비침습적 방법을 소개합니다12. 이 방법에서는 성체 제브라피쉬를 설탕 용액에 24시간 동안 담근 다음 물에 24시간 동안 담가서 당뇨병의 혈당 상승 및 하강을 모방합니다. 그들은 이 과정이 고혈당증을 성공적으로 유도할 뿐만 아니라 포도당 항상성 변화와 관련된 합병증을 유발한다는 것을 보여줍니다. 일단 확립되면 이 방법은 성인 제브라피쉬의 고혈당 상태를 모방하는 데 성공적으로 사용될 수 있습니다.
조절되지 않는 고혈당증은 신체의 모든 기관에 영향을 미치는 일련의 합병증을 유발할 수 있습니다. 기억력 및/또는 인지 장애의 변화는 혈당 상승 환자에서 조절되지 않는 고혈당증의 우려되는 영향 중 하나입니다. 제브라피쉬가 변경된 포도당 항상성의 효과를 테스트하는 연구에 성공적으로 사용되었기 때문에13, 이 유기체는 이제 행동 연구에도 사용되어야 합니다. 두 번째 기사에서 Rowe et al. 마우스의 사회적 상호 작용을 모니터링하도록 설계된 수정된 3챔버 장치를 사용하여 행동 연구14 에서 제브라피쉬를 사용하는 방법을 보여줍니다15. 제브라피쉬는 약 8주간의 훈련에서 습득된 기억력을 보여줍니다. 그러나, 고혈당 물고기는 대체 침수 프로토콜을 사용하여 고혈당증을 유도하기 위해 치료 4주 후에 인지 장애를 나타냅니다12. 이 방법은 당뇨병 분야뿐만 아니라 인지 장애로 이어지는 연령 관련, 유전 및 기타 신경퇴행성 질환과 관련된 다른 분야에서도 유용할 행동 연구에 제브라피시를 사용하는 방법을 제공합니다.
질병 병인과 그 영향에 대한 지속적인 연구와 함께 이 분야에는 치료 개입을 위한 기능적 β 세포를 생성하기 위한 새로운 분자 방법이 필요합니다. 그러나 시험관 내 배양 또는 생체 내 재생 자극에 의한 β 세포의 성공적인 생산은 제한적이었습니다. Memon과 Abdelalim은 인간 만능 줄기 세포(hPSC)를 PDX1-(췌장 및 십이지장 호메오박스 1) 및 NKX6.1(NKX6 호메오박스 1) 발현 췌장 전구 세포로 분화시키는 방법을 설명합니다16. 전구세포에서 이 두 전사 인자의 발현은 배양에서 비기능적 내분비 세포의 발생을 감소시키고 기능적이고 인슐린 생성이며 포도당 반응성 β 세포를 생성합니다17. PDX1 및 NKX6.1 공동 발현 전구세포의 확장 가능한 생성은 이식 요법 및 질병 모델링을 위한 인슐린 분비 β 세포의 기능적 풀을 생성할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
비만은 비정상적인 지방 형성으로 인해 발생하는 복잡한 대사 장애입니다. 질병 상태를 모델링하기 위한 인간 지방세포의 필요성 증가와 인간 기증자로부터 샘플 수집의 한계로 인해 지방세포의 시험관 내 생성에 대한 수요가 많습니다. Aghadiet al. all-trans retinoic acid를 사용하여 유도만능줄기세포(iPSC)에서 파생된 배아체에서 중간엽 줄기세포(MSC)를 생산하는 프로토콜을 설명합니다18. 생성된 MSC는 빠른 증식과 지방세포로의 성공적인 분화를 보여줍니다. 그들은 또한 친유성 염료인 나일 레드로 태그된 세포를 분류하여 분화된 지방세포 풀을 증가시키는 방법을 확립합니다18. 종합하면, 그들은 연구자들이 지방세포 관련 대사 장애를 쉽게 연구하는 데 도움이 될 순수한 성숙한 지방세포 집단이 풍부한 배양물을 성공적으로 생산했습니다.
비만 연구 분야에는 두 가지 주요 문제가 있습니다: 3T3-L1과 같은 배양 세포주가 지방 저장소의 세포 이질성을 반영할 수 없다는 점(19,20), 그리고 성체 마우스로부터 수집된 조직에서 전지방세포의 낮은 수율(21,22). 성체 마우스로부터 수집된 세포는 세포 이질성을 반영할 수 있지만 대부분 완전히 성숙한 지방 세포와 더 적은 수의 전지방 세포를 포함합니다21,22. Saez et al. 갓 태어난 쥐로부터 흰색 및 갈색 전지방세포를 분리하는 방법을 설명함으로써 두 가지 문제에 모두 답합니다23. 이 세포는 성인 마우스로부터 수집된 전지방세포에 비해 높은 증식 능력과 성숙한 지방세포로의 분화 가능성을 나타냅니다. 그들의 기사는 완전히 성숙한 지방세포로 분화될 수 있는 흰색 및 갈색 전지방세포를 사용하여 비만의 복잡성을 모델링하는 효과적인 리소스입니다.
체중 관리는 중요한 임상 문제입니다. 장기적인 생활 방식 변화, 항비만 약물 및 운동 요법은 모두 이 과정에서 중요한 역할을 합니다. 그러나 장기적인 생활 습관 수정을 유지하는 데 어려움을 겪는 데 어려움을 겪는 동기 상실, 항비만 약물 비용, 섭식 장애 발생률 증가로 인해 과학계는 자연 요법을 탐구하게 되었습니다24. Pérez Gutiérrez와 Arrioja는 항비만 화합물의 천연 자원으로서 Syzygium aromaticum (정향) 과 Cuminum cyminum (커민)25의 두 가지 식물의 잠재력을 탐구합니다. 활성 식물화학적 함량은 에탄올:물(50:50) 용액에서 초음파를 사용하여 추출하고 고지방 식이를 먹인 C57BL6/J 마우스에게 투여합니다. 이것은 비만 모델을 나타냅니다. 결과에는 지질 프로필(콜레스테롤 및 트리글리세리드) 조절과 같은 다양한 비만 매개변수의 개선, 음식 섭취 감소, 체중 증가, 지방 조직 중량 및 간 중량이 포함됩니다. 이 제안된 방법은 기존의 16주 요법에 비해 5주가 소요되며 체중 관리에 사용할 수 있는 새로운 식물 화학 물질을 테스트하고 식별할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
이 방법 수집은 행동 연구에서 제브라피쉬를 사용하고, 이 모델 유기체에서 고혈당 상태를 유도하고, 인슐린 생성, 포도당 반응성 β 세포의 생산으로 이어지는 전구 세포를 생성하는 새로운 방법을 제공합니다. 이 컬렉션은 또한 비만에 초점을 맞추고 iPSC에서 지방세포를 성공적으로 생산하고, 갓 태어난 쥐로부터 전지방세포를 수집하고, 비만 치료에 대한 잠재력을 테스트하기 위해 식물 화학 물질을 분리하는 방법을 소개합니다. 종합하면, 이 컬렉션은 당뇨병 및 비만 분야의 광범위한 연구자 그룹을 대상으로 하며 당뇨병 및 비만 연구에서 이전에 탐구되지 않은 영역을 조명하는 새로운 툴킷을 제공합니다.