Razjasnitev celičnih mehanizmov parodontitisa z izboljšanim živalskim modelom

Raziskovalci z Medicinske in zobozdravstvene univerze v Tokiu (TMDU) so razvili tehniko, ki omogoča podrobno analizo razvoja parodontitisa skozi čas.

Parodontalna bolezen, znana kot parodontitis, je glavni vzrok za izgubo zob in prizadene skoraj vsakega petega odraslega po vsem svetu. V večini primerov je stanje posledica vnetnega odziva na bakterijsko okužbo tkiv okoli zob.

Ko se stanje poslabša, se dlesni začnejo umikati in razkrivajo korenine zob in kosti. Omeniti velja, da se pojavnost parodontitisa s starostjo povečuje, in ker svetovno prebivalstvo živi dlje, je pomembno dobro razumeti njegove temeljne vzroke in napredovanje.

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

Neposredno preučevanje parodontitisa pri ljudeh je težavno. Zato se znanstveniki za predklinične študije pogosto obračajo na živalske modele. Na primer, "mišji model parodontitisa, povzročenega z ligaturami", je raziskovalcem od svoje uvedbe leta 2012 omogočil preučevanje celičnih mehanizmov, ki so podlaga za to stanje.

Preprosto povedano, ta model umetno povzroča parodontalno bolezen tako, da na kočnike miši namešča svilene niti, kar povzroča kopičenje zobnih oblog. Čeprav je ta metoda priročna in učinkovita, ne zajame celotne slike parodontitisa.

Shematski prikaz profilov izražanja vnetnih genov med parodontitisom in vloga osi IL-33/ST2 v boju proti akutnemu vnetju. Vir: Medicinska in zobozdravstvena univerza v Tokiu.

»Čeprav parodontalno tkivo sestavljajo dlesni, parodontalni ligament, alveolarna kost in cement, se analiza zaradi tehničnih in kvantitativnih omejitev običajno izvaja izključno na vzorcih dlesni,« ugotavlja vodilni avtor študije Anhao Liu. »Ta strategija vzorčenja omejuje sklepe, ki jih je mogoče izpeljati iz teh študij, zato so potrebne metode, ki omogočajo sočasno analizo vseh tkivnih komponent.«

Da bi odpravili to omejitev, je raziskovalna skupina razvila spremenjen model parodontitisa, povzročenega z ligaturo. Namesto klasične enojne ligature so na zgornjem levem molarju miši samcev uporabili trojno ligaturo. Ta strategija je razširila območje izgube kosti, ne da bi pri tem bistveno uničila kost okoli drugega molarja, s čimer se je povečalo število različnih vrst obzobnega tkiva.

"Izolirali smo tri glavne vrste tkiv in ocenili izkoristek RNK med obema modeloma. Rezultati so pokazali, da je model s trojno ligacijo učinkovito povečal izkoristek, dosegel štirikratno količino normalnega periradikularnega tkiva in podprl analizo visoke ločljivosti različnih vrst tkiv," pojasnjuje višji avtor dr. Mikihito Hayashi.

Po potrditvi učinkovitosti svojega spremenjenega modela so se raziskovalci lotili preučevanja učinkov parodontitisa na izražanje genov v različnih vrstah tkiv skozi čas, s poudarkom na genih, povezanih z vnetjem in diferenciacijo osteoklastov.

Ena njihovih ključnih ugotovitev je bila, da je bila ekspresija gena Il1rl1 v periradikularnem tkivu pet dni po ligaciji bistveno višja. Ta gen kodira protein ST2 v receptorskih in vabljivih izooblikah, ki se veže na citokin, imenovan IL-33, ki sodeluje pri vnetnih in imunoregulacijskih procesih.

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

»Makrofagi so običajno razvrščeni v dve glavni vrsti, provnetne in protivnetne, odvisno od njihove aktivacije. Ugotovili smo, da so celice, ki izražajo mST2, edinstvene po tem, da so hkrati izražale nekatere markerje obeh vrst makrofagov,« je komentiral višji avtor dr. Takanori Iwata. »Te celice so bile prisotne v periradikularnem tkivu, preden se je začelo vnetje, zato smo jih poimenovali 'makrofagi, ki prebivajo v periodontalnem tkivu'.«

Rezultati te študije skupaj dokazujejo moč modificiranega živalskega modela za podrobnejše preučevanje parodontitisa, 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 so globoko vpleteni v parodontalno bolezen. To bo upajmo vodilo k razvoju novih strategij zdravljenja in metod preprečevanja," zaključuje višji avtor dr. Tomoki Nakashima.