Aclarando los mecanismos celulares subyacentes a la periodontitis con un modelo animal mejorado

Investigadores de la Universidad Médica y Dental de Tokio (TMDU) han desarrollado una técnica que permite un análisis detallado del desarrollo de la periodontitis a lo largo del tiempo.

La enfermedad periodontal, representada por la periodontitis, es la principal causa de pérdida de dientes y afecta a cerca de uno de cada cinco adultos en todo el mundo. En la mayoría de los casos, esta afección ocurre como resultado de una respuesta inflamatoria a una infección bacteriana del tejido alrededor de los dientes.

A medida que la afección empeora, las encías comienzan a desprenderse, exponiendo las raíces y el hueso de los dientes. En particular, la incidencia de periodontitis se vuelve más prevalente con la edad y dado que las poblaciones de todo el mundo viven más años, es importante desarrollar una comprensión sólida de sus causas subyacentes y su progresión.

En un estudio publicado en Comunicaciones de la naturaleza El 28 de marzo de 2024, investigadores de TMDU encontraron una manera de lograrlo mejorando un modelo animal ampliamente utilizado para estudiar la periodontitis.

Estudiar la periodontitis directamente en humanos es un desafío. Como resultado, los científicos suelen recurrir a modelos animales para investigaciones preclínicas. Por ejemplo, el «modelo de periodontitis inducida por ligadura en ratón», desde su creación en 2012, ha permitido a los investigadores estudiar los mecanismos celulares subyacentes a esta afección.

En pocas palabras, con este modelo, la enfermedad periodontal se induce artificialmente ligando hilos de seda a los molares de modelos de ratones, lo que induce la acumulación de placa. Si bien es conveniente y eficaz, este modelo no logra captar el panorama completo de la periodontitis.

«Aunque el tejido periodontal se compone de encía, ligamento periodontal, hueso alveolar y cemento, los análisis normalmente se realizan exclusivamente en muestras gingivales debido a limitaciones técnicas y cuantitativas», comenta el autor principal, el Sr. Anhao Liu. «Esta estrategia de muestreo limita las conclusiones que se pueden extraer de estos estudios, por lo que se necesitan métodos que permitan el análisis simultáneo de todos los componentes del tejido».

Para abordar esta limitación, el equipo de investigación desarrolló un modelo de periodontitis inducida por ligaduras modificado. En lugar de la clásica ligadura única, utilizaron un método de triple ligadura en el molar superior izquierdo de ratones macho. Esta estrategia amplió el rango de pérdida ósea sin provocar una destrucción ósea severa alrededor del segundo molar, aumentando el rendimiento de los diferentes tipos de tejido periodontal.

«Aislamos los tres tipos principales de tejido y evaluamos el rendimiento de ARN entre los dos modelos. Los resultados mostraron que el modelo de triple ligadura aumentó efectivamente el rendimiento, logrando cuatro veces el rendimiento del tejido perirraíz normal y respaldando el análisis de alta resolución. de diferentes tipos de tejido», explica el autor principal, el Dr. Mikihito Hayashi.

Después de confirmar la eficacia de su modelo modificado, los investigadores procedieron a investigar los efectos de la periodontitis en la expresión genética entre los diferentes tipos de tejidos a lo largo del tiempo, centrándose en los genes relacionados con la inflamación y la diferenciación de osteoclastos.

Uno de sus principales hallazgos fue que la expresión del gen Il1rl1 era notablemente mayor en el tejido perirraíz cinco días después de la ligadura. Este gen codifica la proteína ST2 tanto en la isoforma del receptor como en la del señuelo, que se une a una citoquina llamada IL-33 que participa en procesos inflamatorios e inmunorreguladores.

Para obtener más información sobre el papel de este gen, el equipo indujo periodontitis en ratones genéticamente modificados que carecían de los genes Il1rl1 o Il33. Estos ratones exhibieron una destrucción ósea inflamatoria acelerada, destacando el papel protector de la vía IL-33/ST2. Un análisis más detallado de las células que contienen la proteína ST2 en su forma receptora, mST2, reveló que la mayoría de ellas eran de linaje de macrófagos.

«Los macrófagos normalmente se clasifican en dos tipos principales, proinflamatorios y antiinflamatorios, según su proceso de activación. Descubrimos que las células que expresan mST2 eran únicas porque expresaban algunos marcadores de ambos tipos de macrófagos simultáneamente», comenta el autor principal. Doctor Takanori Iwata. «Estas células estaban presentes en el tejido perirraíz antes de que se desencadenara la inflamación, por lo que las llamamos ‘macrófagos residentes en el tejido periodontal'».

En conjunto, los hallazgos de este estudio muestran el poder de este modelo animal modificado para estudiar el alcance completo de la periodontitis con mayor detalle, hasta el nivel biomolecular.

«Sugerimos la posibilidad de que una nueva vía molecular IL-33/ST2 que regula la inflamación y la destrucción ósea en la enfermedad periodontal, junto con macrófagos específicos en el tejido perirradicular, esté profundamente involucrada en la enfermedad periodontal. Es de esperar que esto conduzca al desarrollo de un nuevo tratamiento. estrategias y métodos de prevención», concluye el autor principal, el Dr. Tomoki Nakashima.