Parodontiidi rakuliste mehhanismide selgitamine täiustatud loommudeliga

Tokyo meditsiini- ja hambaarstiülikooli (TMDU) teadlased on välja töötanud meetodi, mis võimaldab neil üksikasjalikult analüüsida parodontiidi arengut aja jooksul.

Periodontaalne haigus, mida esindab parodontiit, on hammaste väljalangemise peamine põhjus ja mõjutab peaaegu iga viiendat täiskasvanut kogu maailmas. Enamikul juhtudel tekib see seisund põletikulise reaktsiooni tulemusena hambaid ümbritsevate kudede bakteriaalsele infektsioonile.

Seisundi halvenedes hakkavad igemed taanduma, paljastades hammaste ja luude juured. Parodontiidi esinemissagedus suureneb koos vanusega ja kuna elanikkonna oodatav eluiga kogu maailmas pikeneb, 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.

Parodontiidi otsene uurimine inimestel on keeruline. Seetõttu pöörduvad teadlased prekliiniliste uuringute tegemiseks sageli loommudelite poole. Näiteks "hiirte ligeerimisest põhjustatud parodontiidi mudel" on alates selle kasutuselevõtust 2012. Aastal võimaldanud teadlastel uurida selle seisundi aluseks olevaid rakulisi mehhanisme.

Lihtsamalt öeldes on selles mudelis periodontaalne haigus kunstlikult esile kutsutud, asetades hiirte molaaridele siidõmblusi, mis põhjustab naastude kogunemist. Kuigi see meetod on mugav ja tõhus, ei kata see parodontiidi täielikku pilti.

Põletikuliste geeniekspressiooniprofiilide skemaatiline illustratsioon periodontiidi ajal ja IL-33 / ST2 telje roll ägeda põletiku kontrollimisel. Allikas: Tokyo Medical and Dental University.

"Kuigi periodontaalne kude koosneb igemest, periodontaalsest sidemest, alveolaarluust ja tsemendist, tehakse tehniliste ja kvantitatiivsete piirangute tõttu analüüs tavaliselt ainult igemeproovidega," märgib uuringu juhtiv autor Anhao Liu. "See proovivõtustrateegia piirab nendest uuringutest tehtavaid järeldusi, seega on vaja meetodeid, mis suudaksid analüüsida kõiki koekomponente samaaegselt."

Selle piirangu lahendamiseks töötas uurimisrühm välja ligatuurist põhjustatud parodontiidi modifitseeritud mudeli. Klassikalise ühe ligatuuri asemel kasutasid nad isaste hiirte ülemises vasakpoolses molaaris kolmekordset ligatuuri. See strateegia laiendas luukadu piirkonda ilma olulise luu hävimiseta teise molaari ümber, suurendades erinevate periodontaalsete kudede arvu.

"Isoleerisime kolm peamist koetüüpi ja hindasime RNA saagist kahe mudeli vahel. Tulemused näitasid, et kolmekordse ligeerimise mudel suurendas tõhusalt saagist, saavutades neli korda suurema koguse normaalsest periradikulaarsest koest ja toetades erinevate koetüüpide kõrge eraldusvõimega analüüsi,“ selgitab dr Mikihito Hayashi Sr.

Pärast modifitseeritud mudeli tõhususe kinnitamist hakkasid teadlased uurima periodontiidi mõju erinevate koetüüpide geeniekspressioonile aja jooksul, keskendudes põletiku ja osteoklastide diferentseerumisega seotud geenidele.

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

Selle geeni rollist täiendava ülevaate saamiseks kutsus töörühm esile periodontiidi geneetiliselt muundatud hiirtel, kellel puudusid Il1rl1 või Il33 geenid. Need hiired näitasid kiirendatud põletikulist luude hävitamist, rõhutades IL-33 / ST2 raja kaitsvat rolli. ST2 valku oma retseptorvormis mST2 sisaldavate rakkude edasine analüüs näitas, et enamik neist pärines makrofaagidest.

"Makrofaagid liigitatakse üldiselt kahte põhitüüpi, põletikueelseteks ja põletikuvastasteks, olenevalt nende aktiveerimisest. Leidsime, et mST2 ekspresseerivad rakud on ainulaadsed selle poolest, et nad ekspresseerivad samaaegselt mõlemat tüüpi makrofaagide mõningaid markereid," kommenteerib vanem autor dr Takanori Iwata. "Need rakud esinesid periradikulaarses koes enne põletiku algust, mistõttu nimetasime neid "residentseteks periodontaalseteks makrofaagideks".

Selle uuringu tulemused näitavad koos modifitseeritud loommudeli võimet uurida periodontiiti üksikasjalikumalt kuni biomolekulaarse tasemeni.

"Pakume välja uudse molekulaarse raja, IL-33/ST2, mis reguleerib parodondihaiguse korral põletikku ja luude hävimist koos spetsiifiliste makrofaagidega periradikulaarses koes, mis on sügavalt seotud periodontaalse haigusega. Loodetavasti viib see uute ravistrateegiate ja ennetusmeetodite väljatöötamisele,“ järeldab vanemautor dr Tomoki Nakashima.