Parodontiidi rakumehhanismide selgitamine täiustatud loomamudeli abil

Tokyo Meditsiini- ja Hambaraviülikooli (TMDU) teadlased on välja töötanud tehnika, mis võimaldab aja jooksul detailselt analüüsida parodontiidi arengut.

Parodontaalne haigus ehk parodontiit on hammaste väljalangemise peamine põhjus ja mõjutab peaaegu iga viiendat täiskasvanut kogu maailmas. Enamasti on see seisund tingitud hambaid ümbritsevate kudede põletikulisest reaktsioonist bakteriaalsele infektsioonile.

Seisundi halvenedes hakkavad igemed taanduma, paljastades hammaste ja luu juured. Märkimisväärne on see, et parodontiidi esinemissagedus suureneb vanusega ja kuna maailma rahvastik elab kauem, on oluline omada kindlat arusaama selle algpõhjustest ja progresseerumisest.

Ajakirjas Nature Communications avaldatud uuringus leidsid TMDU teadlased viisi selle eesmärgi saavutamiseks, täiustades parodontiidi uurimiseks laialdaselt kasutatavat loommudelit.

Inimestel on parodontiidi otsene uurimine keeruline. Seetõttu pöörduvad teadlased prekliiniliste uuringute jaoks sageli loommudelite poole. Näiteks on "ligatuuriga indutseeritud parodontiidi hiiremudel" võimaldanud teadlastel uurida seisundi aluseks olevaid rakulisi mehhanisme alates selle kasutuselevõtust 2012. aastal.

Lihtsamalt öeldes tekitab see mudel kunstlikult parodontiidi, asetades hiirte molaaridele siidniite, mis põhjustavad hambakattu kogunemist. Kuigi see meetod on mugav ja tõhus, ei anna see parodontiidi täielikku pilti.

Põletikuliste geenide ekspressiooniprofiilide skemaatiline illustratsioon periodontiidi ajal ja IL-33/ST2 telje roll ägeda põletiku vastu võitlemisel. Allikas: Tokyo Meditsiini- ja Hambaraviülikool.

„Kuigi parodontaalne kude koosneb igemest, parodondi sidemest, alveolaarluust ja tsemendist, tehakse analüüs tehniliste ja kvantitatiivsete piirangute tõttu tavaliselt ainult igemeproovide põhjal,“ märgib uuringu juhtiv autor Anhao Liu. „See proovivõtustrateegia piirab nendest uuringutest tehtavaid järeldusi, seega on vaja meetodeid, mis võimaldavad kõigi koekomponentide samaaegset analüüsi.“

Selle piirangu lahendamiseks töötas uurimisrühm välja modifitseeritud ligatuuriga indutseeritud parodontiidi mudeli. Klassikalise ühe ligatuuri asemel kasutasid nad isaste hiirte ülemisel vasakul molaaril kolmekordset ligatuuri. See strateegia laiendas luukadu piirkonda ilma teise molaari ümbritsevat luud oluliselt hävitamata, suurendades seeläbi erinevat tüüpi parodontaalse koe arvu.

„Me isoleerisime kolm peamist koetüüpi ja hindasime kahe mudeli RNA saagist. Tulemused näitasid, et kolmikligeeritud mudel suurendas saagist efektiivselt, saavutades neli korda suurema koguse normaalset periradikulaarset kude ja toetades erinevate koetüüpide kõrge lahutusvõimega analüüsi,“ selgitab vanem autor dr Mikihito Hayashi.

Pärast modifitseeritud mudeli efektiivsuse kinnitamist asusid teadlased uurima periodontiidi mõju geeniekspressioonile erinevates koetüüpides aja jooksul, keskendudes põletiku ja osteoklastide diferentseerumisega seotud geenidele.

Üks nende peamisi leide oli see, et Il1rl1 geeni ekspressioon oli periradikulaarses koes viis päeva pärast ligeerimist oluliselt kõrgem. See geen kodeerib ST2 valku retseptori ja peibutusisovormides, mis seondub tsütokiiniga nimega IL-33, mis osaleb põletikulistes ja immunoregulatoorsetes protsessides.

Selle geeni rolli paremaks mõistmiseks indutseeris meeskond parodontiiti geneetiliselt muundatud hiirtel, kellel puudusid kas Il1rl1 või Il33 geenid. Nendel hiirtel ilmnes kiirenenud põletikuline luukahjustus, mis rõhutab IL-33/ST2 raja kaitsvat rolli. ST2 valku retseptorivormis, mST2, sisaldavate rakkude edasine analüüs näitas, et enamik neist pärines makrofaagidest.

„Makrofaagid liigitatakse üldiselt kahte põhitüüpi: põletikuvastased ja põletikuvastased, olenevalt nende aktivatsioonist. Leidsime, et mST2-d ekspresseerivad rakud olid ainulaadsed selle poolest, et nad ekspresseerisid samaaegselt mõlemat tüüpi makrofaagide mõningaid markereid,“ kommenteeris vanem autor dr Takanori Iwata. „Need rakud olid periradikulaarses koes olemas juba enne põletiku algust, seega nimetasime need „parodontaalse koe residentseteks makrofaagideks“.“

Selle uuringu tulemused näitavad modifitseeritud loommudeli võimet uurida periodontiiti detailsemal skaalal, kuni biomolekulaarse tasemeni.

„Pakume välja võimaluse, et uudne IL-33/ST2 molekulaarne rada reguleerib parodondi haiguse korral põletikku ja luukoe hävimist koos spetsiifiliste makrofaagidega periradikulaarses koes, mis on sügavalt seotud parodondi haigusega. Loodetavasti viib see uute ravistrateegiate ja ennetusmeetodite väljatöötamiseni,“ järeldab vanem autor dr Tomoki Nakashima.