Clarificarea mecanismelor celulare ale parodontitei cu ajutorul unui model animal îmbunătățit

Cercetătorii de la Universitatea Medicală și Stomatologică din Tokyo (TMDU) au dezvoltat o tehnică ce permite analiza detaliată a dezvoltării parodontitei în timp.

Boala parodontală, cunoscută sub numele de parodontită, este principala cauză a pierderii dinților și afectează aproape unul din cinci adulți la nivel mondial. În majoritatea cazurilor, afecțiunea rezultă dintr-un răspuns inflamator la o infecție bacteriană a țesuturilor din jurul dinților.

Pe măsură ce afecțiunea se agravează, gingiile încep să se retragă, expunând rădăcinile dinților și ale osului. În mod special, incidența parodontitei crește odată cu vârsta, iar având în vedere că populația lumii trăiește mai mult, este important să avem o înțelegere solidă a cauzelor care stau la baza acesteia și a progresiei acesteia.

Într-un studiu publicat în revista Nature Communications, cercetătorii de la TMDU au găsit o modalitate de a atinge acest obiectiv prin îmbunătățirea unui model animal utilizat pe scară largă pentru studierea parodontitei.

Studierea directă a parodontitei la oameni este dificilă. Prin urmare, oamenii de știință apelează adesea la modele animale pentru studii preclinice. De exemplu, „modelul murin cu parodontită indusă de ligatură” le-a permis cercetătorilor să studieze mecanismele celulare care stau la baza acestei afecțiuni încă de la introducerea sa în 2012.

În termeni simpli, acest model induce artificial boala parodontală prin plasarea de fire de mătase pe molarii șoarecilor, provocând acumularea de placă bacteriană. Deși această metodă este convenabilă și eficientă, nu surprinde imaginea completă a parodontitei.

Ilustrare schematică a profilurilor de expresie genică inflamatorie în timpul parodontitei și rolul axei IL-33/ST2 în combaterea inflamației acute. Sursa: Universitatea de Medicină și Stomatologie din Tokyo.

„Deși țesutul parodontal este alcătuit din gingie, ligament parodontal, os alveolar și ciment, analiza se efectuează de obicei exclusiv pe probe de gingie din cauza limitărilor tehnice și cantitative”, notează autorul principal al studiului, Anhao Liu. „Această strategie de eșantionare limitează concluziile care pot fi trase din aceste studii, așadar sunt necesare metode care să permită analiza simultană a tuturor componentelor țesuturilor.”

Pentru a aborda această limitare, echipa de cercetare a dezvoltat un model modificat de parodontită indusă de ligatură. În loc de ligatura simplă clasică, au folosit o ligatură triplă pe molarul superior stâng al șoarecilor masculi. Această strategie a extins zona de pierdere osoasă fără a distruge semnificativ osul din jurul celui de-al doilea molar, crescând numărul de tipuri diferite de țesut parodontal.

„Am izolat trei tipuri principale de țesuturi și am evaluat randamentul de ARN între cele două modele. Rezultatele au arătat că modelul triplu ligat a crescut eficient randamentul, atingând de patru ori mai mult țesut periradicular normal și susținând analiza de înaltă rezoluție a diferitelor tipuri de țesuturi”, explică autorul principal, Dr. Mikihito Hayashi.

După ce au confirmat eficacitatea modelului lor modificat, cercetătorii au început să studieze efectele parodontitei asupra expresiei genelor în diferite tipuri de țesuturi de-a lungul timpului, concentrându-se pe genele asociate cu inflamația și diferențierea osteoclastelor.

Una dintre principalele lor descoperiri a fost că expresia genei Il1rl1 a fost semnificativ mai mare în țesutul periradicular la cinci zile după ligatură. Această genă codifică proteina ST2 în izoformele receptorilor și capcanelor, care se leagă de o citokină numită IL-33, care este implicată în procesele inflamatorii și imunoreglatoare.

Pentru a obține o înțelegere mai profundă a rolului acestei gene, echipa a indus parodontită la șoareci modificați genetic, cărora le lipseau fie genele Il1rl1, fie Il33. Acești șoareci au prezentat o distrugere inflamatorie accelerată a oaselor, evidențiind rolul protector al căii IL-33/ST2. Analizele ulterioare ale celulelor care conțin proteina ST2 sub forma receptorului său, mST2, au relevat că majoritatea provin din macrofage.

„Macrofagele sunt în general clasificate în două tipuri principale, proinflamatorii și antiinflamatorii, în funcție de activarea lor. Am descoperit că celulele care exprimă mST2 erau unice prin faptul că exprimau simultan anumiți markeri ai ambelor tipuri de macrofage”, a comentat autorul principal, Dr. Takanori Iwata. „Aceste celule erau prezente în țesutul periradicular înainte de începerea inflamației, așa că le-am numit «macrofage rezidente în țesutul parodontal».”

Împreună, rezultatele acestui studiu demonstrează puterea unui model animal modificat de a studia parodontita la o scară mai detaliată, până la nivel biomolecular.

„Propunem posibilitatea unei noi căi moleculare IL-33/ST2 care reglează inflamația și distrugerea osoasă în boala parodontală, împreună cu macrofage specifice din țesutul periradicular, care sunt profund implicate în boala parodontală. Acest lucru va duce, sperăm, la dezvoltarea de noi strategii de tratament și metode de prevenire”, conchide autorul principal, Dr. Tomoki Nakashima.