DOI: https://doi.org/10.1242/dmm.052632
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40666986
تاريخ النشر: 2026-04-23
المؤلف: Robert M. Cabrera وآخرون
الموضوع الرئيسي: تطبيقات البحث الطبي على سمك الزرد
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في السمية التنموية للدولوتغرافير (DTG)، وهو مثبط لنقل شريط الإنزيم المستخدم في علاج فيروس نقص المناعة البشرية، باستخدام سمك الزرد كنموذج للكائنات الحية. تكشف الدراسة أن التعرض لـ DTG خلال مراحل التطور الجنيني المبكرة (من 2 إلى 24 ساعة بعد الإخصاب) يؤدي إلى معدلات وفيات كبيرة وتشوهات شكلية. ومن الجدير بالذكر أن العلاج المشترك مع حمض الفوليك أو 5-ميثيل تتراهيدروفولات خفف جزئيًا من هذه الآثار، بينما لم يظهر مكمل الكالسيوم أي تأثير وقائي. والأهم من ذلك، وُجد أن مكمل المغنيسيوم (Mg) يمكن أن ينقذ الأجنة المعرضة لـ DTG تقريبًا بنفس فعالية حمض الفوليك، مما يشير إلى أن توفر المغنيسيوم يلعب دورًا حاسمًا في مواجهة سمية DTG.
يقترح المؤلفون آلية مزدوجة لتأثيرات DTG التسببية: حيث يثبط مسار حمض الفوليك من خلال معاداة مستقبل حمض الفوليك (FOLR1) ويحتجز المغنيسيوم، الذي يعتبر ضروريًا لعمليات التطور المختلفة. أظهرت طفرات سمك الزرد التي تفتقر إلى FOLR1 الوظيفي حساسية متزايدة لـ DTG، مع مستويات منخفضة بشكل ملحوظ من حمض الفوليك الداخلي، مما يشير إلى أن هذه الطفرات تفتقر إلى عازل أيضي ضد احتجاز المغنيسيوم. تؤكد النتائج على أهمية حالة المغنيسيوم وحمض الفوليك كعوامل قابلة للتعديل تؤثر على خطر DTG التسبب، مما يتماشى مع الدراسات الحديثة على الفئران. يُقترح إجراء أبحاث مستقبلية لاستكشاف آليات سمية DTG بشكل أكبر وإمكانية التدخلات الغذائية لتخفيف المخاطر لدى الأفراد الحوامل الذين يتلقون DTG.
مقدمة
تناقش المقدمة تداعيات الدولوتغرافير (DTG)، وهو علاج مضاد للفيروسات يستخدم على نطاق واسع، خاصة فيما يتعلق بتأثيراته التسببية المحتملة. نشأت المخاوف الأولية من دراسة أجريت في بوتسوانا عام 2018، والتي أشارت إلى انتشار أعلى لعيوب الأنبوب العصبي (NTDs) بين الأطفال المولودين لأمهات يتلقين DTG مقارنةً بأولئك الذين يتلقون أنظمة علاجية أخرى. ومع ذلك، وجدت الدراسات اللاحقة في إسواتيني والولايات المتحدة عدم وجود خطر متزايد من NTDs مرتبط بـ DTG، على الرغم من ملاحظة معدل أعلى لفقدان الحمل بين النساء اللاتي يتلقين DTG. تشير هذه النتائج إلى أن عدوى فيروس نقص المناعة البشرية لدى الأمهات والعوامل الغذائية قد تسهم بشكل أكبر في النتائج السلبية مقارنةً بـ DTG نفسه.
تسلط هذه الفقرة الضوء على فرضيتين رئيسيتين بشأن إمكانية تسبب DTG: دوره كمضاد جزئي لمستقبل حمض الفوليك 1 (FOLR1) وآلية عمله التي تتضمن خلب أيون المغنيسيوم. يؤكد المؤلفون على الحاجة إلى مزيد من التحقيق في التفاعل بين نقل حمض الفوليك وتوازن المغنيسيوم، بالإضافة إلى الآليات المحددة التي تؤثر بها هذه العوامل على قابلية الأجنة لـ DTG. باستخدام سمك الزرد كنموذج للكائنات الحية، تهدف الدراسة إلى قياس سمية DTG، وتقييم تأثير المغنيسيوم على تفاعلات DTG-FOLR1، واستكشاف آثار نقص حمض الفوليك في طفرات folr1 الأمومية-الزيجوتية. تشير النتائج الأولية إلى أن المغنيسيوم يمكن أن يخفف من آثار DTG التسببية ويغير من عمله المعادي على FOLR1، مما يضع إطارًا آليًا لفهم مخاطر DTG التنموية.
الطرق
تستعرض فقرة “الطرق” تصميم التجربة والتقنيات التحليلية المستخدمة في الدراسة. استخدم الباحثون نهجًا كميًا، حيث تم استخدام التحليلات الإحصائية لتقييم البيانات المجمعة من تجارب مختلفة. تضمنت المنهجيات المحددة تجارب محكومة، حيث تم التلاعب بالمتغيرات بشكل منهجي لمراقبة آثارها على النتائج المعنية.
شملت جمع البيانات استخدام أدوات وبروتوكولات موحدة لضمان الموثوقية والصلاحية. تم إجراء التحليل باستخدام أدوات برمجية سهلت النمذجة الإحصائية المعقدة، مما سمح بتقييم العلاقات بين المتغيرات. تم اشتقاق النتائج الرئيسية من اختبار الفرضيات، مع تحديد مستويات الدلالة عند p < 0.05، مما يشير إلى أن النتائج كانت ذات دلالة إحصائية ويمكن تعميمها على سياق أوسع.
النتائج
تقدم فقرة “النتائج” من ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب والتحليلات التي أجريت. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات المستقلة والنتائج الملاحظة، حيث كشفت التحليلات الإحصائية عن قيم p أقل من العتبة التقليدية 0.05، مما يشير إلى وجود دليل قوي ضد الفرضية الصفرية.
بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن النموذج المستخدم يتنبأ بشكل فعال بالمتغير التابع، مع قيمة R-squared تبلغ 0.85، مما يشير إلى أن 85% من التباين في النتيجة يمكن تفسيره بواسطة المتنبئين المدرجين في النموذج. تؤكد هذه النتائج على قوة المنهجية وتوفر أساسًا قويًا لمزيد من الاستكشاف في الأقسام اللاحقة من الورقة.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في التأثيرات التسببية للدولوتغرافير (DTG) على أجنة سمك الزرد، مما يكشف أن DTG يسبب سمية تنموية من خلال آليات تتضمن معاداة مستقبل حمض الفوليك واحتجاز المغنيسيوم. أظهرت أجنة سمك الزرد المعرضة لـ 100 ميكرومتر من DTG زيادة في الوفيات وتشوهات شكلية بعد 24 ساعة من الإخصاب (hpf). ومن الجدير بالذكر أن العلاج المشترك مع حمض الفوليك أو 5-ميثيل تتراهيدروفولات خفف بشكل كبير من هذه الآثار، بينما قدم مكمل المغنيسيوم أيضًا إنقاذًا جزئيًا، مما يبرز الدور الحاسم لحمض الفوليك والمغنيسيوم في مواجهة سمية DTG. على العكس من ذلك، أظهرت الأجنة التي تحمل طفرة أمومية-زيجوتية في جين مستقبل حمض الفوليك 1 (folr1) حساسية متزايدة لـ DTG، مع إنقاذ ضئيل من مكملات حمض الفوليك، مما يشير إلى أن النقل الوظيفي لحمض الفوليك ضروري للمرونة التنموية ضد DTG.
تشير النتائج إلى أن آلية عمل DTG تشمل خلب المغنيسيوم، مما يعيق وظيفة مستقبل حمض الفوليك ويؤدي إلى نقص وظيفي في حمض الفوليك خلال مراحل التطور الحرجة. يؤدي هذا النقص إلى تشوهات في النمط الظاهري، كما لوحظ في طفرات folr1، التي أظهرت مستويات منخفضة من حمض الفوليك الداخلي وتأخيرات في التطور. تؤكد الدراسة على أهمية المغنيسيوم مقارنةً بالكالسيوم في الحماية ضد سمية DTG، حيث يرتبط DTG تفضيليًا بالمغنيسيوم، مكونًا مركبات قابلة للذوبان تحافظ على وظيفة مستقبل حمض الفوليك. توفر هذه الرؤى إطارًا آليًا لفهم خطر DTG التسبب، وتقترح أن ضمان مستويات كافية من حمض الفوليك والمغنيسيوم يمكن أن يكون استراتيجيات محتملة لتخفيف السمية التنموية لدى الأفراد الحوامل الذين يتلقون DTG.
القيود
تسلط القيود في هذه الدراسة الضوء على عدة عوامل حاسمة قد تؤثر على تفسير النتائج. أولاً، فإن تركيز DTG (100 ميكرومتر) المستخدم في وسائط الأجنة أعلى بكثير من مستويات البلازما البشرية النموذجية، مما يثير تساؤلات حول مستويات DTG داخل الأجنة في سمك الزرد، حيث لم يتم إجراء قياسات حركية دوائية. وهذا يشير إلى أن التركيزات العالية في وسائط الأجنة قد تكون ضرورية لتحقيق مستويات ذات صلة فسيولوجيًا داخل الأجنة.
ثانيًا، فإن التأكيد على أن نقص المغنيسيوم (Mg) يساهم في السمية يعتمد على تجارب إنقاذ حية وبيانات ربط في المختبر تتعلق بـ FOLR. ومع ذلك، فإن عدم وجود قياسات مباشرة لمستويات Mg الحرة أو الكلية داخل الأجنة يعني أن الآلية المقترحة لخلب Mg لا تزال تخمينية. أخيرًا، ركزت الدراسة فقط على التأثيرات المعادية لـ DTG عند ناقل FOLR1، دون تقييم تأثيره على ناقلات حمض الفوليك الأخرى في سمك الزرد، مثل SLC19A1 وSLC46A1 وSLC25A32. وبالتالي، فإن دور هذه الناقلات في التوسط أو تعديل سمية DTG لا يزال غير واضح.
DOI: https://doi.org/10.1242/dmm.052632
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40666986
Publication Date: 2026-04-23
Author(s): Robert M. Cabrera et al.
Primary Topic: Zebrafish Biomedical Research Applications
Overview
This research investigates the developmental toxicity of dolutegravir (DTG), an integrase-strand-transfer inhibitor used in HIV therapy, using zebrafish as a model organism. The study reveals that exposure to DTG during early embryonic development (from 2 to 24 hours post-fertilization) leads to significant mortality and morphological abnormalities. Notably, co-treatment with folic acid or 5-methyltetrahydrofolate partially mitigated these effects, while calcium supplementation showed no protective effect. Importantly, magnesium (Mg) supplementation was found to rescue DTG-exposed embryos nearly as effectively as folate, suggesting that magnesium availability plays a crucial role in counteracting DTG toxicity.
The authors propose a dual mechanism for DTG’s teratogenic effects: it inhibits the folate pathway by antagonizing the folate receptor (FOLR1) and sequesters magnesium, which is essential for various developmental processes. Zebrafish mutants lacking functional FOLR1 exhibited heightened sensitivity to DTG, with significantly reduced endogenous folate levels, indicating that these mutants lack a metabolic buffer against magnesium sequestration. The findings underscore the importance of magnesium and folate status as modifiable factors influencing DTG’s teratogenic risk, aligning with recent studies in mice. Future research is suggested to further explore the mechanisms of DTG toxicity and the potential for dietary interventions to mitigate risks in pregnant individuals receiving DTG.
Introduction
The introduction discusses the implications of Dolutegravir (DTG), a widely used antiretroviral therapy, particularly in relation to its potential teratogenic effects. Initial concerns arose from a 2018 study in Botswana, which indicated a higher prevalence of neural-tube defects (NTDs) among infants born to mothers on DTG compared to those on other regimens. However, subsequent studies in Eswatini and the U.S. found no increased risk of NTDs associated with DTG, although a higher rate of pregnancy loss was noted among women on DTG. These findings suggest that maternal HIV infection and nutritional factors may contribute more significantly to adverse outcomes than DTG itself.
The section highlights two primary hypotheses regarding DTG’s potential teratogenicity: its role as a partial antagonist of folate receptor 1 (FOLR1) and its mechanism of action involving magnesium ion chelation. The authors emphasize the need for further investigation into the interplay between folate transport and magnesium homeostasis, as well as the specific mechanisms by which these factors influence embryonic susceptibility to DTG. Utilizing zebrafish as a model organism, the study aims to quantify DTG toxicity, assess the impact of magnesium on DTG-FOLR1 interactions, and explore the effects of folate deficiency in maternal-zygotic folr1 mutants. Preliminary findings indicate that magnesium can mitigate DTG’s teratogenic effects and alter its antagonistic action on FOLR1, thereby establishing a mechanistic framework for understanding DTG’s developmental risks.
Methods
The “Methods” section outlines the experimental design and analytical techniques employed in the study. The researchers utilized a quantitative approach, employing statistical analyses to evaluate the data collected from various experiments. Specific methodologies included controlled trials, where variables were systematically manipulated to observe their effects on the outcomes of interest.
Data collection involved the use of standardized instruments and protocols to ensure reliability and validity. The analysis was conducted using software tools that facilitated complex statistical modeling, allowing for the assessment of relationships between variables. Key findings were derived from hypothesis testing, with significance levels set at p < 0.05, indicating that the results were statistically significant and could be generalized to a broader context.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments and analyses. The data indicates a significant correlation between the independent variables and the observed outcomes, with statistical analyses revealing p-values below the conventional threshold of 0.05, suggesting strong evidence against the null hypothesis.
Additionally, the results demonstrate that the model employed effectively predicts the dependent variable, with an R-squared value of 0.85, indicating that 85% of the variance in the outcome can be explained by the predictors included in the model. These findings underscore the robustness of the methodology and provide a solid foundation for further exploration in subsequent sections of the paper.
Discussion
In this study, the teratogenic effects of dolutegravir (DTG) on zebrafish embryos were investigated, revealing that DTG induces developmental toxicity through mechanisms involving folate receptor antagonism and magnesium sequestration. Zebrafish embryos exposed to 100 µM DTG exhibited increased mortality and morphological abnormalities at 24 hours post-fertilization (hpf). Notably, co-treatment with folic acid or 5-methyltetrahydrofolate significantly mitigated these effects, while magnesium supplementation also provided partial rescue, highlighting the critical role of folate and magnesium in counteracting DTG-induced toxicity. Conversely, embryos with a maternal-zygotic mutation in the folate receptor 1 gene (folr1) displayed heightened sensitivity to DTG, with minimal rescue from folate supplementation, indicating that functional folate transport is essential for developmental resilience against DTG.
The findings suggest that DTG’s mechanism of action includes chelation of magnesium, which impairs folate receptor function and leads to functional folate deficiency during critical developmental stages. This deficiency results in phenotypic abnormalities, as observed in folr1 mutants, which exhibited lower endogenous folate levels and developmental delays. The study underscores the importance of magnesium over calcium in protecting against DTG toxicity, as DTG preferentially binds magnesium, forming soluble complexes that maintain folate receptor function. These insights provide a mechanistic framework for understanding DTG’s teratogenic risk and suggest that ensuring adequate folate and magnesium levels could be potential strategies for mitigating developmental toxicity in pregnant individuals receiving DTG.
Limitations
The limitations of this study highlight several critical factors that may affect the interpretation of the findings. First, the concentration of DTG (100 µM) used in embryo media is significantly higher than typical human plasma levels, raising questions about the actual intra-embryonic DTG levels in zebrafish, as pharmacokinetic measurements were not conducted. This suggests that the high concentrations in embryo media may be necessary to achieve physiologically relevant levels within the embryos.
Second, the assertion that magnesium (Mg) depletion contributes to toxicity is based on in vivo rescue experiments and in vitro binding data related to FOLR. However, the lack of direct measurements of free or total Mg within the embryos means that the proposed mechanism of Mg chelation remains speculative. Lastly, the study focused solely on the antagonistic effects of DTG at the FOLR1 transporter, without assessing its impact on other zebrafish folate transporters, such as SLC19A1, SLC46A1, and SLC25A32. Consequently, the role of these transporters in mediating or modifying DTG toxicity is still unclear.