Diyabet ve obezite, önemli halk sağlığı yükleri olarak ortaya çıkmıştır ve nörolojik işlev bozukluğu riskini artırarak hastalarda bilişsel bozulmaya yol açmaktadır1. Bu hastalıklardaki endişe verici artış oranının bir sonucu olarak, bu sağlık sorunlarıyla mücadeleye yönelik araştırma çabaları artıyor. Bu yöntem koleksiyonu, diyabet ve obeziteyi incelemek için kullanılan çok çeşitli teknikleri ve ilişkili bilişsel bozukluğu çeşitli model sistemlerde bir araya getirir.
Zebra balığı, diyabeti incelemek için çekici bir modeldir, çünkü pankreas gelişiminde rol oynayan genlerin ekspresyonu ve işlevi, memeli sistemleri 2,3,4,5,6 ile karşılaştırıldığında bu organizmada yüksek oranda korunmuştur. Zebra balıklarında invaziv ve non-invaziv mekanizmalar kullanılarak ve mutant suşlar geliştirilerek diabetes mellitus ve hiperglisemi indüklenebilir 7,8,9,10,11. McCarthy ve ark. alternatif bir daldırma protokolü12 kullanarak zebra balıklarında hiperglisemiyi indüklemek için yeni, invaziv olmayan bir yöntem sunar. Bu yöntemde yetişkin zebra balığı, diyabette kan şekerinin yükselip düşmesini taklit etmek için 24 saat şeker çözeltisine ve ardından 24 saat suya konur. Bu sürecin sadece hiperglisemiyi başarılı bir şekilde indüklemekle kalmayıp, aynı zamanda değişmiş glikoz homeostazı ile ilgili komplikasyonlara da yol açtığını gösteriyorlar. Bu yöntem bir kez oluşturulduktan sonra yetişkin zebra balıklarındaki hiperglisemik durumu taklit etmek için başarıyla kullanılabilir.
Kontrolsüz hiperglisemi, vücuttaki her organı etkileyen bir dizi komplikasyona yol açabilir. Hafızadaki değişiklikler ve/veya bilişsel bozukluk, yüksek kan şekeri olan hastalarda kontrolsüz hipergliseminin endişe verici etkileri arasındadır. Zebra balığı, değişmiş glikoz homeostazının13 etkilerini test eden çalışmalarda başarıyla kullanıldığından, bu organizma artık davranışsal çalışmalarda da kullanılmalıdır. İkinci makalelerinde, Rowe ve ark. faredeki sosyal etkileşimleri izlemek için tasarlanmış modifiye edilmiş üç odacıklı bir aparat kullanarak davranışsal çalışmalarda14 zebra balığı kullanmak için bir yöntem gösterin15. Zebra balığı, yaklaşık 8 haftalık eğitimde edinilmiş hafıza gösterir. Bununla birlikte, hiperglisemik balıklar, alternatif bir daldırma protokolü12 kullanarak hiperglisemiyi indüklemek için 4 haftalık tedaviden sonra bilişsel eksiklikler gösterir. Bu yöntem, zebra balığını sadece diyabet alanında değil, aynı zamanda yaşa bağlı, genetik ve bilişsel bozulmaya yol açan diğer nörodejeneratif hastalıklarla ilgili diğer alanlarda da faydalı olacak davranışsal çalışmalarda kullanmanın bir yolunu sağlar.
Hastalık etiyolojisi ve etkileri üzerine devam eden araştırmaların yanı sıra, alanın terapötik müdahaleler için fonksiyonel β hücreleri üretmek için yeni moleküler yollara ihtiyacı vardır. Bununla birlikte, in vitro kültür veya in vivo rejenerasyonun uyarılması yoluyla β hücrelerinin başarılı üretimi sınırlı kalmıştır. Memon ve Abdelalim, insan pluripotent kök hücrelerini (hPSC'ler) PDX1- (pankreas ve duodenal homeobox 1) ve NKX6.1 (NKX6 homeobox 1) eksprese eden pankreas progenitör hücrelerine16 farklılaştırma yöntemini tanımlar. Bu iki transkripsiyon faktörünün progenitörlerde ekspresyonu, kültürlerde fonksiyonel olmayan endokrin hücrelerin oluşumunu azaltır ve fonksiyonel, insülin üreten, glikoza duyarlı β hücreler ile sonuçlanır17. PDX1 ve NKX6.1 birlikte eksprese eden progenitörlerin ölçeklenebilir nesli, transplantasyon tedavisi ve hastalık modellemesi için fonksiyonel bir insülin salgılayan β hücre havuzu oluşturma potansiyeline sahiptir.
Obezite, anormal adipogenezin neden olduğu karmaşık bir metabolik bozukluktur. Hastalık koşullarını modellemek için insan adipositlerine olan ihtiyacın artması ve insan donörlerinden numune toplamanın sınırlamaları nedeniyle, in vitro adiposit üretimi büyük talep görmektedir. Aghadi ve ark. all-trans retinoik asit18 kullanılarak indüklenmiş pluripotent kök hücrelerden (iPSC'ler) türetilen embriyoid gövdelerden mezenkimal kök hücreler (MSC'ler) üretmek için bir protokol tanımlamaktadır. Ortaya çıkan MKH'ler hızlı proliferasyon ve adipositlere başarılı farklılaşma gösterir. Ayrıca, lipofilik bir boya olan Nil kırmızısı18 ile etiketlenmiş hücreleri sıralayarak farklılaşmış adiposit havuzunu artırmak için bir yöntem oluştururlar. Birlikte ele alındığında, araştırmacıların adipositle ilişkili metabolik bozuklukları kolaylıkla incelemelerine yardımcı olacak saf bir olgun adiposit popülasyonunda zenginleştirilmiş kültürleri başarıyla ürettiler.
Obezite araştırmaları alanında iki büyük sorun vardır: 3T3-L1 gibi kültürlenmiş hücre hatlarının yağ deposunun19,20 hücresel heterojenliğini yansıtamaması ve yetişkin farelerden toplanan dokudan preadipositlerin düşük verimi21,22. Yetişkin farelerden toplanan hücreler hücresel heterojenliği yansıtabilir, ancak çoğunlukla tamamen olgunlaşmış adipositler ve daha az preadiposit içerir21,22. Saez ve ark. yeni doğan farelerden beyaz ve kahverengi preadipositleri izole etmek için bir yöntem tanımlayarak her iki sorunu da yanıtlayın23. Bu hücreler, yetişkin farelerden toplanan preadipositlere kıyasla yüksek proliferatif kapasite ve olgun adipositlere farklılaşma potansiyeli gösterir. Makaleleri, tamamen olgun adipositlere farklılaştırılabilen beyaz ve kahverengi preadipositleri kullanarak obezitenin karmaşıklığını modellemek için etkili bir kaynaktır.
Kilo yönetimi önemli bir klinik konudur. Uzun vadeli yaşam tarzı değişiklikleri, obezite karşıtı ilaçlar ve egzersiz rejimleri bu süreçte önemli rol oynar. Bununla birlikte, uzun vadeli yaşam tarzı değişikliklerini sürdürmedeki zorluklar, anti-obezite ilaçlarının maliyeti ve yeme bozukluklarının görülme sıklığının artması nedeniyle motivasyon kaybı, bilim camiasını doğal ilaçları keşfetmeye yöneltmiştir24. Pérez Gutiérrez ve Arrioja, obezite önleyici bileşiklerin doğal kaynakları olarak iki bitkinin, Syzygium aromaticum (karanfil) ve Cuminum cyminum (kimyon)25'in potansiyelini araştırıyor. Aktif fitokimyasal içerikler, bir etanol:su (50:50) çözeltisi içinde ultrason kullanılarak ekstrakte edilir ve yüksek yağlı bir diyetle beslenen C57BL6/J farelerine uygulanır. Bu bir obezite modelini temsil eder. Sonuçlar, lipid profillerinin (kolesterol ve trigliseritler) düzenlenmesi ve gıda alımında, kilo alımında, yağ dokusu ağırlığında ve karaciğer ağırlığında azalma gibi çeşitli obezite parametrelerinde iyileşmeleri içerir. Önerilen bu yöntem, geleneksel 5 haftalık rejime kıyasla 16 hafta sürer ve kilo yönetiminde olası kullanımları için yeni fitokimyasalları test etme ve tanımlama potansiyeline sahiptir.
Bu yöntem koleksiyonu, zebra balığını davranışsal çalışmalarda kullanmanın, bu model organizmada hiperglisemik bir durumu indüklemenin ve insülin üreten, glikoza duyarlı β hücrelerinin üretimine yol açan progenitör hücreler üretmenin yeni yollarını sağlar. Koleksiyon ayrıca obeziteye odaklanıyor ve iPSC'lerden başarılı bir şekilde adiposit üretmek, yeni doğan farelerden preadipositleri toplamak ve obezite tedavisinde potansiyellerini test etmek için fitokimyasalları izole etmek için yöntemler sunuyor. Birlikte ele alındığında, bu koleksiyon diyabet ve obezite alanında geniş bir araştırmacı grubunu hedefliyor ve diyabet ve obezite araştırmalarında daha önce keşfedilmemiş alanları aydınlatmak için yeni bir araç seti sağlıyor.