Razjasnitev celičnih mehanizmov parodontitisa z izboljšanim živalskim modelom

Raziskovalci s tokijske medicinske in zobozdravstvene univerze (TMDU) so razvili tehniko, ki jim omogoča podrobno analizo razvoja parodontoze skozi čas.

Pariodontalna bolezen, ki jo predstavlja parodontitis, je glavni vzrok za izgubo zob in prizadene skoraj vsakega petega odraslega po vsem svetu. V večini primerov se to stanje pojavi kot posledica vnetnega odziva na bakterijsko okužbo tkiv okoli zob.

Ko se stanje poslabša, se dlesni začnejo umikati, pri čemer se razkrijejo korenine zob in kosti. Predvsem pojavnost parodontitisa narašča s starostjo in ker se pričakovana življenjska doba prebivalstva po vsem svetu podaljšuje, je pomembno dobro razumeti njegove temeljne vzroke in napredovanje.

V študiji, objavljeni v Nature Communications, so raziskovalci TMDU našli način za dosego tega cilja z izboljšanjem pogosto uporabljenega živalskega modela za preučevanje parodontitisa.

Neposredno preučevanje parodontitisa pri ljudeh je težko. Posledično se znanstveniki za predklinične raziskave pogosto obrnejo na živalske modele. Na primer, "model parodontitisa, povzročenega z ligacijo miši" je od svoje uvedbe leta 2012 raziskovalcem omogočil preučevanje celičnih mehanizmov, ki so podlaga za to stanje.

Preprosto povedano, v tem modelu je parodontalna bolezen umetno inducirana z namestitvijo svilenih šivov na kočnike miši, kar povzroči kopičenje zobnih oblog. Čeprav je ta metoda priročna in učinkovita, ne pokriva celotne slike paradontoze.

Shematična ponazoritev profilov izražanja vnetnih genov med periodontitisom in vloga osi IL-33/ST2 pri obvladovanju akutnega vnetja. Vir: Medicinska in zobozdravstvena univerza v Tokiu.

"Čeprav je obzobno tkivo sestavljeno iz gingive, obzobne vezi, alveolarne kosti in cementa, se analiza običajno izvaja izključno na vzorcih dlesni zaradi tehničnih in kvantitativnih omejitev," ugotavlja glavni avtor študije Anhao Liu. "Ta strategija vzorčenja omejuje zaključke, ki jih je mogoče potegniti iz teh študij, zato so potrebne metode, ki lahko analizirajo vse komponente tkiva hkrati."

Za obravnavo te omejitve je raziskovalna skupina razvila spremenjen model parodontitisa, ki ga povzroči ligatura. Namesto klasične enojne ligature so uporabili trojno ligaturo na zgornjem levem molarju mišjih samcev. Ta strategija je razširila območje izgube kosti brez pomembnega uničenja kosti okoli drugega molarja, s čimer se je povečalo število različnih vrst obzobnega tkiva.

"Izolirali smo tri glavne vrste tkiv in ocenili izkoristek RNA med obema modeloma. Rezultati so pokazali, da je model trojne ligacije učinkovito povečal izkoristek, dosegel štirikratno količino normalnega periradikularnega tkiva in podprl analizo različnih vrst tkiv z visoko ločljivostjo,« pojasnjuje dr. Mikihito Hayashi starejši.

Po potrditvi učinkovitosti svojega spremenjenega modela so raziskovalci začeli preučevati učinke parodontitisa na izražanje genov med različnimi tipi tkiv skozi čas, pri čemer so se osredotočili na gene, povezane z vnetjem in diferenciacijo osteoklastov.

Ena od njihovih glavnih ugotovitev je bila, da je bila ekspresija gena Il1rl1 znatno večja v periradikularnem tkivu pet dni po ligaciji. Ta gen kodira protein ST2 v receptorskih in vabnih izoformah, ki se vežejo na citokin, imenovan IL-33, ki sodeluje pri vnetnih in imunoregulacijskih procesih.

Da bi dobili nadaljnji vpogled v vlogo tega gena, je ekipa povzročila parodontitis pri gensko spremenjenih miših, ki niso imele genov Il1rl1 ali Il33. Te miši so pokazale pospešeno vnetno uničenje kosti, kar je poudarilo zaščitno vlogo poti IL-33/ST2. Nadaljnja analiza celic, ki vsebujejo protein ST2 v njegovi receptorski obliki, mST2, je pokazala, da je večina izpeljana iz makrofagov.

"Makrofage na splošno razvrščamo v dve glavni vrsti, provnetne in protivnetne, odvisno od njihove aktivacije. Ugotovili smo, da so celice, ki izražajo mST2, edinstvene v tem, da istočasno izražajo nekatere markerje obeh vrst makrofagov," komentira višji avtor dr. Takanori Iwata. "Te celice so bile prisotne v periradikularnem tkivu pred pojavom vnetja, zato smo jih poimenovali 'rezidenčni parodontalni makrofagi'."

Rezultati te študije skupaj prikazujejo moč spremenjenega živalskega modela za podrobnejše preučevanje parodontoze, vse do biomolekularne ravni.

"Predlagamo možnost nove molekularne poti, IL-33/ST2, ki uravnava vnetje in uničenje kosti pri parodontalni bolezni, skupaj s specifičnimi makrofagi v periradikularnem tkivu, ki je globoko vpleteno v parodontalno bolezen. Upamo, da bo to vodilo k razvoju novih strategij zdravljenja in metod preprečevanja,« zaključuje višji avtor dr. Tomoki Nakashima.