Wyjaśnienie komórkowych mechanizmów zapalenia przyzębia za pomocą ulepszonego modelu zwierzęcego
Ostatnia recenzja: 14.06.2024
Cała zawartość iLive jest sprawdzana medycznie lub sprawdzana pod względem faktycznym, aby zapewnić jak największą dokładność faktyczną.
Mamy ścisłe wytyczne dotyczące pozyskiwania i tylko linki do renomowanych serwisów medialnych, akademickich instytucji badawczych i, o ile to możliwe, recenzowanych badań medycznych. Zauważ, że liczby w nawiasach ([1], [2] itd.) Są linkami do tych badań, które można kliknąć.
Jeśli uważasz, że któraś z naszych treści jest niedokładna, nieaktualna lub w inny sposób wątpliwa, wybierz ją i naciśnij Ctrl + Enter.
Naukowcy z Tokijskiego Uniwersytetu Medycznego i Stomatologicznego (TMDU) opracowali technikę, która pozwala im szczegółowo analizować rozwój zapalenia przyzębia w czasie.
Choroby przyzębia, reprezentowane przez zapalenie przyzębia, są główną przyczyną utraty zębów i dotykają prawie jedną na pięć osób dorosłych na całym świecie. W większości przypadków stan ten występuje w wyniku reakcji zapalnej na infekcję bakteryjną tkanek wokół zębów.
W miarę pogarszania się stanu dziąsła zaczynają się cofać, odsłaniając korzenie zębów i kości. Warto zauważyć, że częstość występowania zapalenia przyzębia wzrasta wraz z wiekiem, a w miarę wydłużania się średniej długości życia populacji na całym świecie ważne jest, aby dobrze poznać jego przyczyny i przebieg.
W badaniu opublikowanym w Nature Communications badacze z TMDU znaleźli sposób na osiągnięcie tego celu poprzez ulepszenie szeroko stosowanego modelu zwierzęcego do badania zapalenia przyzębia.
Bezpośrednie badanie zapalenia przyzębia u ludzi jest trudne. W rezultacie naukowcy często sięgają po modele zwierzęce w badaniach przedklinicznych. Na przykład „mysi model zapalenia przyzębia wywołanego podwiązaniem” od czasu jego wprowadzenia w 2012 r. Umożliwił naukowcom badanie mechanizmów komórkowych leżących u podstaw tej choroby.
Mówiąc najprościej, w tym modelu choroba przyzębia jest sztucznie wywoływana poprzez założenie jedwabnych szwów na zęby trzonowe myszy, co powoduje gromadzenie się płytki nazębnej. Choć metoda ta jest wygodna i skuteczna, nie daje pełnego obrazu zapalenia przyzębia.
Schematyczna ilustracja profili ekspresji genów zapalnych podczas zapalenia przyzębia i roli osi IL-33/ST2 w kontrolowaniu ostrego stanu zapalnego. Źródło: Uniwersytet Medyczny i Stomatologiczny w Tokio.
„Chociaż tkanka przyzębia składa się z dziąsła, więzadła przyzębia, kości wyrostka zębodołowego i cementu, analizę zwykle przeprowadza się wyłącznie na próbkach dziąseł ze względu na ograniczenia techniczne i ilościowe” – zauważa główny autor badania Anhao Liu. „Ta strategia pobierania próbek ogranicza wnioski, jakie można wyciągnąć z tych badań, dlatego potrzebne są metody, które umożliwiają jednoczesną analizę wszystkich składników tkanki.”
Aby zaradzić temu ograniczeniu, zespół badawczy opracował zmodyfikowany model zapalenia przyzębia wywołanego podwiązaniem. Zamiast klasycznej pojedynczej ligatury zastosowali potrójną ligaturę na lewym górnym zębie trzonowym samców myszy. Strategia ta rozszerzyła obszar utraty kości bez znaczącego zniszczenia kości wokół drugiego zęba trzonowego, zwiększając liczbę różnych typów tkanki przyzębia.
„Wyizolowaliśmy trzy główne typy tkanek i oceniliśmy uzysk RNA między dwoma modelami. Wyniki pokazały, że model potrójnej ligacji skutecznie zwiększył uzysk, osiągając czterokrotnie większą ilość normalnej tkanki okołokorzeniowej i wspierając analizę o wysokiej rozdzielczości różnych typów tkanek ”, wyjaśnia starszy dr Mikihito Hayashi.
Po potwierdzeniu skuteczności zmodyfikowanego modelu naukowcy rozpoczęli badanie wpływu zapalenia przyzębia na ekspresję genów w różnych typach tkanek w czasie, koncentrując się na genach związanych ze stanem zapalnym i różnicowaniem osteoklastów.
Jednym z głównych odkryć było to, że ekspresja genu Il1rl1 była znacząco wyższa w tkance okołokorzeniowej pięć dni po podwiązaniu. Gen ten koduje białko ST2 w izoformach receptorowych i wabikowych, które wiąże się z cytokiną zwaną IL-33, która bierze udział w procesach zapalnych i immunoregulacyjnych.
Aby uzyskać lepszy wgląd w rolę tego genu, zespół wywołał zapalenie przyzębia u genetycznie zmodyfikowanych myszy, którym brakowało genów Il1rl1 lub Il33. Myszy te wykazały przyspieszoną zapalną destrukcję kości, co podkreśla ochronną rolę szlaku IL-33/ST2. Dalsza analiza komórek zawierających białko ST2 w jego postaci receptorowej, mST2, wykazała, że większość pochodziła z makrofagów.
„Makrofagi ogólnie dzieli się na dwa główne typy, prozapalne i przeciwzapalne, w zależności od ich aktywacji. Odkryliśmy, że komórki wykazujące ekspresję mST2 są wyjątkowe, ponieważ jednocześnie wyrażają niektóre markery obu typów makrofagów” – komentuje starszy autor dr Takanori Iwata. „Komórki te były obecne w tkance okołokorzeniowej przed wystąpieniem stanu zapalnego, dlatego nazwaliśmy je „rezydentnymi makrofagami przyzębia”.
W sumie wyniki tego badania pokazują potencjał zmodyfikowanego modelu zwierzęcego w badaniu zapalenia przyzębia w bardziej szczegółowej skali, aż do poziomu biomolekularnego.
„Proponujemy możliwość opracowania nowego szlaku molekularnego IL-33/ST2 regulującego stan zapalny i niszczenie kości w chorobach przyzębia, wraz ze specyficznymi makrofagami w tkance okołokorzeniowej, która jest głęboko zaangażowana w choroby przyzębia. Miejmy nadzieję, że doprowadzi to do do opracowania nowych strategii leczenia i metod zapobiegania” – podsumowuje starszy autor, dr Tomoki Nakashima.