Paglilinaw sa 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 kanila na suriin nang detalyado ang pagbuo ng periodontitis sa paglipas ng panahon.

Ang periodontal disease, na kinakatawan ng periodontitis, ay ang nangungunang sanhi ng pagkawala ng ngipin at nakakaapekto sa halos isa sa limang nasa hustong gulang sa buong mundo. Sa karamihan ng mga kaso, ang kundisyong ito ay nangyayari bilang resulta ng isang nagpapasiklab na tugon sa isang bacterial infection ng mga tissue sa paligid ng ngipin.

Habang lumalala ang kondisyon, nagsisimulang bumaba ang gilagid, na naglalantad sa mga ugat ng ngipin at buto. Kapansin-pansin, ang insidente ng periodontitis ay tumataas sa edad, at habang ang mga populasyon sa buong mundo ay tumataas sa pag-asa sa buhay, mahalagang magkaroon ng matatag na pag-unawa sa pinagbabatayan nitong mga sanhi at pag-unlad.

Sa isang pag-aaral na inilathala sa Nature Communications, nakahanap ang mga mananaliksik ng TMDU ng paraan upang makamit ang layuning ito sa pamamagitan ng pagpapabuti ng isang malawakang 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 preclinical na pananaliksik. Halimbawa, ang "mice ligation-induced periodontitis model," mula nang ipakilala ito noong 2012, ay nagbigay-daan sa mga mananaliksik na pag-aralan ang mga mekanismo ng cellular na pinagbabatayan ng kundisyong ito.

Sa madaling salita, sa modelong ito, ang periodontal disease ay artipisyal na naudyok sa pamamagitan ng paglalagay ng silk sutures sa molars ng mga daga, na nagiging sanhi ng akumulasyon ng plaka. Bagama't maginhawa at epektibo ang pamamaraang ito, hindi nito saklaw ang kumpletong larawan ng periodontitis.

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

"Bagaman ang periodontal tissue ay binubuo ng gingiva, periodontal ligament, alveolar bone at cementum, karaniwang ginagawa ang pagsusuri sa mga sample ng gingival dahil sa mga teknikal at quantitative na 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 kailangan ng mga pamamaraan na maaaring suriin ang lahat ng mga bahagi ng tissue nang sabay-sabay."

Upang matugunan ang limitasyong ito, ang pangkat ng pananaliksik ay bumuo ng isang binagong modelo ng ligature-induced periodontitis. 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 walang makabuluhang pagkasira ng buto sa paligid ng pangalawang molar, na nagpapataas ng bilang ng iba't ibang uri ng periodontal tissue.

"Naghiwalay kami ng tatlong pangunahing uri ng tissue at tinasa ang RNA yield sa pagitan ng dalawang modelo. Ang mga resulta ay nagpakita na ang triple ligation model ay epektibong nagpapataas ng ani, na nakakamit ng apat na beses ang dami ng normal na periradicular tissue at sumusuporta sa high-resolution na pagsusuri ng iba't ibang uri ng tissue," paliwanag ni Sr. Ni Dr. Mikihito Hayashi.

Pagkatapos kumpirmahin ang pagiging epektibo ng kanilang binagong modelo, sinimulan ng mga mananaliksik na 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 expression ng gene ng Il1rl1 ay makabuluhang mas mataas sa periradicular tissue limang araw pagkatapos ng ligation. Ine-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 insight sa papel ng gene na ito, ang team ay nag-udyok ng periodontitis sa genetically modified na mga daga na kulang 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 sa mga cell na naglalaman ng ST2 protein sa receptor form nito, mST2, ay nagpakita na ang karamihan ay nagmula sa mga macrophage.

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

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

"Iminumungkahi namin ang posibilidad ng isang nobelang molecular pathway, IL-33/ST2, na kumokontrol sa pamamaga at pagkasira ng buto sa periodontal disease, kasama ang mga partikular na macrophage sa periradicular tissue, na malalim na nasasangkot 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.