Paglilinaw ng mga mekanismo ng cellular ng periodontitis na may pinahusay na modelo ng hayop

Ang mga mananaliksik mula sa Tokyo Medical and Dental University (TMDU) ay nakabuo ng isang pamamaraan na nagbibigay-daan sa detalyadong pagsusuri ng pag-unlad ng periodontitis sa paglipas ng panahon.

Ang periodontal disease, na kilala bilang periodontitis, ay ang pangunahing sanhi ng pagkawala ng ngipin at nakakaapekto sa halos isa sa limang matatanda sa buong mundo. Sa karamihan ng mga kaso, ang kondisyon ay nagreresulta mula sa isang nagpapasiklab na tugon sa isang bacterial infection ng mga tisyu sa paligid ng mga ngipin.

Habang lumalala ang kondisyon, ang mga gilagid ay nagsisimulang umatras, na inilalantad ang mga ugat ng ngipin at buto. Kapansin-pansin, ang insidente ng periodontitis ay tumataas sa edad, at sa populasyon ng mundo na nabubuhay nang mas matagal, mahalagang magkaroon ng matatag na pag-unawa sa pinagbabatayan nitong mga sanhi at pag-unlad.

Sa isang pag-aaral na inilathala sa journal Nature Communications, ang mga mananaliksik mula sa TMDU ay nakahanap ng isang paraan upang makamit ang layuning ito sa pamamagitan ng pagpapabuti ng isang malawak na ginagamit na modelo ng hayop para sa pag-aaral ng periodontitis.

Ang direktang pag-aaral ng periodontitis sa mga tao ay mahirap. Bilang resulta, ang mga siyentipiko ay madalas na bumaling sa mga modelo ng hayop para sa mga preclinical na pag-aaral. Halimbawa, ang "ligature-induced periodontitis mouse model" ay nagbigay-daan sa mga mananaliksik na pag-aralan ang mga mekanismo ng cellular na pinagbabatayan ng kondisyon mula noong ipinakilala ito noong 2012.

Sa simpleng mga termino, ang modelong ito ay artipisyal na naghihikayat ng periodontal disease sa pamamagitan ng paglalagay ng mga sinulid na sutla sa mga molar ng mga daga, na nagiging sanhi ng pag-iipon ng plaka. Kahit na ang pamamaraang ito ay maginhawa at epektibo, hindi nito nakukuha ang buong larawan ng periodontitis.

Schematic na paglalarawan ng nagpapaalab na mga profile ng expression ng gene sa panahon ng periodontitis at ang papel ng IL-33/ST2 axis sa paglaban sa talamak na pamamaga. Pinagmulan: Tokyo Medical and Dental University.

"Bagaman ang periodontal tissue ay binubuo ng gingiva, periodontal ligament, alveolar bone, at cementum, ang pagsusuri ay karaniwang ginagawa lamang sa mga sample ng gingiva dahil sa teknikal at quantitative na mga limitasyon," ang sabi ng lead study author na si Anhao Liu. "Ang diskarte sa sampling na ito ay naglilimita sa mga konklusyon na maaaring makuha mula sa mga pag-aaral na ito, kaya ang mga pamamaraan na nagbibigay-daan para sa sabay-sabay na pagsusuri ng lahat ng mga bahagi ng tissue ay kinakailangan."

Upang matugunan ang limitasyong ito, ang pangkat ng pananaliksik ay bumuo ng isang binagong modelong periodontitis na dulot ng ligature. Sa halip na classic single ligature, gumamit sila ng triple ligature sa itaas na kaliwang molar ng mga lalaking daga. Pinalawak ng diskarteng ito ang lugar ng pagkawala ng buto nang hindi nasisira ang buto sa paligid ng pangalawang molar, na nagpapataas ng bilang ng iba't ibang uri ng periodontal tissue.

"Ibinukod namin ang tatlong pangunahing uri ng tissue at tinasa ang ani ng RNA sa pagitan ng dalawang modelo. Ang mga resulta ay nagpakita na ang triple-ligated na modelo ay epektibong nadagdagan ang ani, na nakakamit ng apat na beses ang dami ng normal na periradicular tissue at sumusuporta sa mataas na resolution na pagsusuri ng iba't ibang uri ng tissue," paliwanag ng senior author na si Dr. Mikihito Hayashi.

Matapos kumpirmahin ang pagiging epektibo ng kanilang binagong modelo, ang mga mananaliksik ay nagtakda upang pag-aralan ang mga epekto ng periodontitis sa pagpapahayag ng gene sa iba't ibang uri ng tissue sa paglipas ng panahon, na tumutuon sa mga gene na nauugnay sa pamamaga at pagkakaiba-iba ng osteoclast.

Ang isa sa kanilang mga pangunahing natuklasan ay ang pagpapahayag ng Il1rl1 gene ay makabuluhang mas mataas sa periradicular tissue limang araw pagkatapos ng ligation. Ini-encode ng gene na ito ang ST2 protein sa receptor at decoy isoform, na nagbubuklod sa isang cytokine na tinatawag na IL-33, na kasangkot sa mga proseso ng nagpapasiklab at immunoregulatory.

Upang makakuha ng karagdagang pananaw sa papel ng gene na ito, ang koponan ay nag-udyok ng periodontitis sa genetically modified na mga daga na kulang sa alinman sa Il1rl1 o Il33 genes. Ang mga daga na ito ay nagpakita ng pinabilis na nagpapaalab na pagkasira ng buto, na binibigyang diin ang proteksiyon na papel ng IL-33/ST2 na landas. Ang karagdagang pagsusuri ng mga cell na naglalaman ng ST2 protein sa receptor form nito, mST2, ay nagsiwalat na karamihan sa kanila ay nagmula sa mga macrophage.

"Ang mga macrophage ay karaniwang inuri sa dalawang pangunahing uri, pro-inflammatory at anti-inflammatory, depende sa kanilang activation. Nalaman namin na ang mST2-expressing cells ay natatangi sa sabay-sabay nilang ipinahayag ang ilang mga marker ng parehong uri ng macrophage," komento ng senior author na si Dr. Takanori Iwata. "Ang mga cell na ito ay naroroon sa periradicular tissue bago magsimula ang pamamaga, kaya pinangalanan namin silang 'periodontal tissue-resident macrophage.'"

Magkasama, ang mga resulta ng pag-aaral na ito ay nagpapakita ng kapangyarihan ng isang binagong modelo ng hayop upang pag-aralan ang periodontitis sa isang mas detalyadong sukat, hanggang sa antas ng biomolecular.

"Iminumungkahi namin ang posibilidad ng isang nobelang IL-33/ST2 molecular pathway na kumokontrol sa pamamaga at pagkasira ng buto sa periodontal disease, kasama ang mga partikular na macrophage sa periradicular tissue na malalim na kasangkot sa periodontal disease. Sana ay humantong ito sa pagbuo ng mga bagong diskarte sa paggamot at mga paraan ng pag-iwas, "pagtatapos ng senior author na si Dr. Tomoki Nakashima.