Parodontiitin solumekanismien selventäminen parannetulla eläinmallilla

Tokyon Medical and Dental Universityn (TMDU) tutkijat ovat kehittäneet tekniikan, jonka avulla he voivat analysoida yksityiskohtaisesti parodontiitin kehittymistä ajan mittaan.

Parodontiitti, jota edustaa parodontiitti, on suurin hampaiden menettämisen syy, ja se vaikuttaa lähes joka viidestä aikuisesta maailmanlaajuisesti. Useimmissa tapauksissa tämä tila ilmenee hampaiden ympärillä olevien kudosten bakteeri-infektion aiheuttaman tulehduksellisen vasteen seurauksena.

Kun tila huononee, ikenet alkavat vetäytyä paljastaen hampaiden ja luun juuret. Varsinkin parodontiitin ilmaantuvuus lisääntyy iän myötä, ja kun väestön elinajanodote kasvaa ympäri maailmaa, on tärkeää ymmärtää sen taustalla olevat syyt ja eteneminen.

Nature Communications -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa TMDU:n tutkijat löysivät tavan saavuttaa tämä tavoite parantamalla parodontiitin tutkimiseen laajalti käytettyä eläinmallia.

Ihmisillä esiintyvän parodontiitin suora tutkimus on vaikeaa. Tämän seurauksena tiedemiehet käyttävät usein eläinmalleja prekliinisissä tutkimuksissa. Esimerkiksi "hiirten ligaation aiheuttama parodontiittimalli" on vuodesta 2012 lähtien antanut tutkijoille mahdollisuuden tutkia tämän sairauden taustalla olevia solumekanismeja.

Yksinkertaisesti sanottuna tässä mallissa parodontaalinen sairaus indusoidaan keinotekoisesti asettamalla silkkiompeleita hiirten poskihampaisiin, mikä aiheuttaa plakin kertymistä. Vaikka tämä menetelmä on kätevä ja tehokas, se ei kata koko kuvaa parodontiittista.

Kaavamainen esitys tulehduksellisten geenien ilmentymisprofiileista parodontiitin aikana ja IL-33/ST2-akselin roolista akuutin tulehduksen hallinnassa. Lähde: Tokion lääketieteellinen ja hammaslääkäriyliopisto.

"Vaikka parodontaalikudos koostuu ikenestä, periodontaalisista ligamenteista, keuhkorakkuloista ja sementistä, analyysi tehdään yleensä yksinomaan iennäytteistä teknisten ja määrällisten rajoitusten vuoksi", toteaa tutkimuksen johtava kirjoittaja Anhao Liu. "Tämä näytteenottostrategia rajoittaa johtopäätöksiä, joita näistä tutkimuksista voidaan tehdä, joten tarvitaan menetelmiä, joilla voidaan analysoida kaikkia kudoskomponentteja samanaikaisesti."

Tämän rajoituksen korjaamiseksi tutkimusryhmä kehitti muunnetun mallin ligatuurin aiheuttamasta parodontiittista. Klassisen yhden ligatuurin sijaan he käyttivät kolminkertaista ligatuuria uroshiirten vasemmassa ylähammassa. Tämä strategia laajensi luukadon aluetta ilman merkittävää luun tuhoutumista toisen poskihaavan ympärillä, mikä lisäsi erityyppisten parodontaalikudosten määrää.

"Eristimme kolme pääkudostyyppiä ja arvioimme RNA-saantoa näiden kahden mallin välillä. Tulokset osoittivat, että kolmoisligaatiomalli lisäsi tehokkaasti saantoa, saavutti nelinkertaisen määrän normaalia periradikulaarista kudosta ja tuki eri kudostyyppien korkearesoluutioanalyysiä. ”, selittää tohtori Mikihito Hayashi Sr.

Varmistuttuaan muunnetun mallinsa tehokkuuden tutkijat alkoivat tutkia parodontiitin vaikutuksia geenien ilmentymiseen eri kudostyypeissä ajan mittaan keskittyen geeneihin, jotka liittyvät tulehdukseen ja osteoklastien erilaistumiseen.

Yksi heidän tärkeimmistä havainnoistaan oli, että Il1rl1-geenin ilmentyminen oli merkittävästi korkeampi periradikulaarisessa kudoksessa viisi päivää ligoinnin jälkeen. Tämä geeni koodaa ST2-proteiinia reseptori- ja houkutusisoformeissa, joka sitoutuu IL-33-nimiseen sytokiiniin, joka osallistuu tulehdus- ja immunosäätelyprosesseihin.

Saakseen lisätietoa tämän geenin roolista työryhmä aiheutti parodontiittia geneettisesti muunnetuissa hiirissä, joista puuttuivat Il1rl1- tai Il33-geenit. Nämä hiiret osoittivat kiihtynyttä tulehduksellista luun tuhoutumista, mikä korosti IL-33/ST2-reitin suojaavaa roolia. ST2-proteiinia sen reseptorimuodossa mST2 sisältävien solujen lisäanalyysi osoitti, että suurin osa oli peräisin makrofageista.

"Makrofagit luokitellaan yleensä kahteen päätyyppiin, tulehdusta edistäviin ja anti-inflammatorisiin, riippuen niiden aktivoinnista. Havaitsimme, että mST2:ta ilmentävät solut ovat ainutlaatuisia siinä mielessä, että ne ilmentävät samanaikaisesti joitain molempien makrofagityyppien markkereita", kommentoi vanhempi kirjailija Dr. Takanori Iwata. "Nämä solut olivat läsnä periradikulaarisessa kudoksessa ennen tulehduksen puhkeamista, joten kutsuimme niitä "parodontaalimakrofageiksi".

Yhdessä tämän tutkimuksen tulokset osoittavat muunnetun eläinmallin kyvyn tutkia parodontiittia yksityiskohtaisemmassa mittakaavassa aina biomolekyylitasolle asti.

"Ehdotamme uuden molekyylireitin, IL-33/ST2:n, mahdollisuutta, joka säätelee tulehdusta ja luun tuhoutumista periodontaalisairaudessa, sekä periradikulaarikudoksen spesifisiä makrofageja, jotka ovat syvästi osallisena parodontaalisairaudessa. Tämä toivottavasti johtaa uusien hoitostrategioiden ja ehkäisymenetelmien kehittämiseen", päättää vanhempi kirjailija tohtori Tomoki Nakashima.