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Aclarando los mecanismos celulares de la periodontitis con un modelo animal mejorado
Último revisado: 14.06.2024
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Investigadores de la Universidad Médica y Dental de Tokio (TMDU) han desarrollado una técnica que les permite analizar en detalle el 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 casi uno de cada cinco adultos en todo el mundo. En la mayoría de los casos, esta afección se produce como resultado de una respuesta inflamatoria a una infección bacteriana de los tejidos que rodean los dientes.
A medida que la afección empeora, las encías comienzan a retroceder, exponiendo las raíces de los dientes y el hueso. En particular, la incidencia de periodontitis aumenta con la edad y, a medida que las poblaciones de todo el mundo aumentan su esperanza de vida, es importante tener una comprensión sólida de sus causas subyacentes y su progresión.
En un estudio publicado en Nature Communications, los investigadores de TMDU encontraron una manera de lograr este objetivo mejorando un modelo animal ampliamente utilizado para estudiar la periodontitis.
El estudio directo de la periodontitis en humanos es difícil. Como resultado, los científicos suelen recurrir a modelos animales para investigaciones preclínicas. Por ejemplo, el "modelo de periodontitis inducida por ligadura en ratones", desde su introducción en 2012, ha permitido a los investigadores estudiar los mecanismos celulares subyacentes a esta afección.
En pocas palabras, en este modelo, la enfermedad periodontal se induce artificialmente colocando suturas de seda en los molares de los ratones, lo que provoca la acumulación de placa. Aunque este método es conveniente y eficaz, no cubre el cuadro completo de la periodontitis.
Ilustración esquemática de los perfiles de expresión de genes inflamatorios durante la periodontitis y el papel del eje IL-33/ST2 en el control de la inflamación aguda. Fuente: Universidad Médica y Dental de Tokio.
"Aunque el tejido periodontal está compuesto de encía, ligamento periodontal, hueso alveolar y cemento, el análisis generalmente se realiza exclusivamente en muestras gingivales debido a limitaciones técnicas y cuantitativas", señala el autor principal del estudio, Anhao Liu. "Esta estrategia de muestreo limita las conclusiones que se pueden extraer de estos estudios, por lo que se necesitan métodos que puedan analizar todos los componentes del tejido simultáneamente".
Para abordar esta limitación, el equipo de investigación desarrolló un modelo modificado de periodontitis inducida por ligaduras. En lugar de la clásica ligadura única, utilizaron una ligadura triple en el molar superior izquierdo de ratones macho. Esta estrategia amplió el área de pérdida ósea sin una destrucción ósea significativa alrededor del segundo molar, aumentando la cantidad de diferentes tipos de tejido periodontal.
"Aislamos tres tipos de tejido principales 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 la cantidad de tejido perirradicular normal y respaldando el análisis de alta resolución de diferentes tipos de tejido. ", explica Sr. Por el Dr. Mikihito Hayashi.
Después de confirmar la eficacia de su modelo modificado, los investigadores comenzaron a estudiar los efectos de la periodontitis en la expresión genética entre diferentes tipos de tejidos a lo largo del tiempo, centrándose en los genes asociados con la inflamación y la diferenciación de osteoclastos.
Uno de sus principales hallazgos fue que la expresión del gen Il1rl1 era significativamente mayor en el tejido perirradicular cinco días después de la ligadura. Este gen codifica la proteína ST2 en isoformas receptor y señuelo, que se une a una citocina llamada IL-33, que interviene 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 demostraron 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, mostró que la mayoría derivaban de macrófagos.
"Los macrófagos generalmente se clasifican en dos tipos principales, proinflamatorios y antiinflamatorios, dependiendo de su activación. Descubrimos que las células que expresan mST2 son únicas porque expresan simultáneamente algunos marcadores de ambos tipos de macrófagos", comenta autor principal, Dr. Takanori Iwata. "Estas células estaban presentes en el tejido perirradicular antes del inicio de la inflamación, por lo que las llamamos 'macrófagos periodontales residentes'".
En conjunto, los resultados de este estudio demuestran el poder del modelo animal modificado para estudiar la periodontitis a una escala más detallada, hasta el nivel biomolecular.
"Proponemos la posibilidad de una nueva vía molecular, IL-33/ST2, que regule la inflamación y la destrucción ósea en la enfermedad periodontal, junto con macrófagos específicos en el tejido perirradicular, que está profundamente involucrado en la enfermedad periodontal. Es de esperar que esto conduzca al desarrollo de nuevas estrategias de tratamiento y métodos de prevención", concluye el autor principal, el Dr. Tomoki Nakashima.