Periodontīta šūnu mehānismu noskaidrošana ar uzlabotu dzīvnieku modeli

Pētnieki no Tokijas Medicīnas un zobārstniecības universitātes (TMDU) ir izstrādājuši paņēmienu, kas ļauj detalizēti analizēt periodontīta attīstību laika gaitā.

Periodonta slimība, ko raksturo periodontīts, ir galvenais zobu izkrišanas cēlonis un skar gandrīz katru piekto pieaugušo visā pasaulē. Vairumā gadījumu šis stāvoklis rodas iekaisuma reakcijas rezultātā uz audu ap zobiem bakteriālu infekciju.

Stāvoklim pasliktinoties, smaganas sāk atkāpties, atklājot zobu un kaulu saknes. Proti, periodontīta sastopamība pieaug līdz ar vecumu, un, tā kā iedzīvotāju dzīves ilgums visā pasaulē palielinās, ir svarīgi labi izprast tā cēloņus un progresēšanu.

Pētījumā, kas publicēts Nature Communications, TMDU pētnieki atrada veidu, kā sasniegt šo mērķi, uzlabojot plaši izmantotu dzīvnieku modeli periodontīta pētīšanai.

Tieši pētīt periodontītu cilvēkiem ir grūti. Rezultātā zinātnieki preklīniskajos pētījumos bieži pievēršas dzīvnieku modeļiem. Piemēram, "peļu nosiešanas izraisīts periodontīta modelis" kopš tā ieviešanas 2012. gadā ir ļāvis pētniekiem izpētīt šūnu mehānismus, kas ir šī stāvokļa pamatā.

Vienkārši sakot, šajā modelī periodonta slimība tiek mākslīgi izraisīta, uzliekot zīda šuves uz peļu molāriem, kas izraisa aplikuma uzkrāšanos. Lai gan šī metode ir ērta un efektīva, tā neaptver pilnīgu periodontīta priekšstatu.

Iekaisuma gēnu ekspresijas profilu shematisks ilustrācija periodontīta laikā un IL-33/ST2 ass loma akūta iekaisuma kontrolē. Avots: Tokijas Medicīnas un zobārstniecības universitāte.

"Lai gan periodonta audi sastāv no smaganām, periodonta saites, alveolāra kaula un cementa, tehnisku un kvantitatīvu ierobežojumu dēļ analīze parasti tiek veikta tikai ar smaganu paraugiem," norāda pētījuma vadītājs Anhao Liu. "Šī paraugu ņemšanas stratēģija ierobežo secinājumus, ko var izdarīt no šiem pētījumiem, tāpēc ir vajadzīgas metodes, kas var vienlaikus analizēt visus audu komponentus."

Lai novērstu šo ierobežojumu, pētnieku grupa izstrādāja modificētu ligatūras izraisīta periodontīta modeli. Klasiskās vienas ligatūras vietā viņi izmantoja trīskāršu ligatūru peļu tēviņu augšējā kreisajā molārā. Šī stratēģija paplašināja kaulu zuduma apgabalu bez būtiskas kaulu iznīcināšanas ap otro molāru, palielinot dažāda veida periodonta audu skaitu.

"Mēs izdalījām trīs galvenos audu tipus un novērtējām RNS iznākumu starp diviem modeļiem. Rezultāti parādīja, ka trīskāršās ligācijas modelis efektīvi palielināja ražu, četras reizes pārsniedzot normālo periradikulāro audu daudzumu un atbalstot dažādu audu tipu augstas izšķirtspējas analīzi.,” skaidro Dr. Mikihito Hajaši vecākais.

Pēc tam, kad tika apstiprināta modificētā modeļa efektivitāte, pētnieki sāka pētīt periodontīta ietekmi uz gēnu ekspresiju dažādos audu veidos laika gaitā, koncentrējoties uz gēniem, kas saistīti ar iekaisumu un osteoklastu diferenciāciju.

Viens no viņu galvenajiem atklājumiem bija tāds, ka Il1rl1 gēna ekspresija bija ievērojami augstāka periradikulārajos audos piecas dienas pēc liģēšanas. Šis gēns kodē ST2 proteīnu receptoru un mānekļu izoformās, kas saistās ar citokīnu, ko sauc par IL-33, kas ir iesaistīts iekaisuma un imūnregulācijas procesos.

Lai gūtu plašāku ieskatu par šī gēna lomu, komanda izraisīja periodontītu ģenētiski modificētām pelēm, kurām trūka Il1rl1 vai Il33 gēnu. Šīs peles demonstrēja paātrinātu iekaisuma kaulu iznīcināšanu, uzsverot IL-33 / ST2 ceļa aizsargājošo lomu. Turpmāka to šūnu analīze, kas satur ST2 proteīnu tā receptoru formā mST2, parādīja, ka lielākā daļa ir iegūtas no makrofāgiem.

"Makrofāgus parasti iedala divos galvenajos veidos, pro-iekaisuma un pretiekaisuma, atkarībā no to aktivācijas. Mēs atklājām, ka mST2 ekspresējošās šūnas ir unikālas ar to, ka tās vienlaikus ekspresē dažus abu veidu makrofāgu marķierus," komentē. Vecākais autors Dr. Takanori Iwata. "Šīs šūnas atradās periradikulārajos audos pirms iekaisuma sākuma, tāpēc mēs tās saucām par "rezidentiem periodonta makrofāgiem".

Šī pētījuma rezultāti kopā parāda modificētā dzīvnieku modeļa spēju pētīt periodontītu detalizētākā mērogā, līdz pat biomolekulārajam līmenim.

"Mēs piedāvājam iespēju izveidot jaunu molekulāro ceļu, IL-33/ST2, kas regulētu iekaisumu un kaulu iznīcināšanu periodonta slimības gadījumā, kā arī specifiskus makrofāgus periradikulārajos audos, kas ir dziļi saistīti ar periodonta slimību. Cerams, ka tas novedīs pie tā. Jaunu ārstēšanas stratēģiju un profilakses metožu izstrādei," secina vecākais autors Dr. Tomoki Nakashima.