Пародонтит, тяжелая форма заболевания десен, вызывает не только воспаление мягких тканей и кровотечение. Он также разрушает кость, которая поддерживает зубы. Если болезнь не остановить, она может привести к потере зубов и даже связана с системными воспалительными состояниями, такими как атеросклероз и ревматоидный артрит.
Новое исследование, проведенное учеными Школы стоматологической медицины Пенсильванского университета, демонстрирует, что белок под названием Del-1 может ингибировать потерю костной массы, связанную с пародонтитом. Они также обнаружили, что белок сдерживает активность остеокластов, клеток, которые поглощают костную ткань, что привело к механистическому объяснению того, как Del-1 может предотвратить потерю костной ткани пародонта.
Открытие открывает путь к терапевтическим вмешательствам для лечения пародонтита и, возможно, других состояний.
"Это важно не только при пародонтите," сказал Джордж Хаджишенгаллис, старший автор работы и Томас В. Эванс столетний профессор кафедры микробиологии стоматологической медицины Пенсильвании. "Это также может иметь последствия для других воспалительных заболеваний, связанных с потерей костной массы, таких как остеопороз и ревматоидный артрит."
Среди дополнительных сотрудников Penn Dental Medicine были соавторы Джиын Шин и Томоки Маэкава, а также соавторы Тошихару Абэ, Эвламбия Хаджишенгаллис, Кавита Хосур и Кальяни Пьярам. Команда Пенна сотрудничала с Триантафиллосом Чавакисом и Иоаннисом Митрулисом из Технического университета Германии в Дрездене.
"Полученные данные подчеркивают терапевтический потенциал этого эндогенного противовоспалительного фактора, Del-1, в дальнейших патологиях человека, при которых уровни Del-1 снижаются," Чавакис сказал.
Статья опубликована в журнале Science Translational Medicine.
Предыдущие исследования Хаджишенгаллиса и его коллег продемонстрировали важную роль, которую Del-1 играет в подавлении движения и накопления нейтрофилов в ткани десен у мышей, и они обнаружили, что аналогичный механизм имеет место для уменьшения воспаления в центральной нервной системе. В обоих сценариях Del-1 способен сдерживать рекрутмент нейтрофилов, что предотвращает повреждающее воспаление. Ученые из Пенсильвании продемонстрировали, что нанесение Del-1 на десны может подавлять воспаление и потерю костной массы на модели пародонтита у мышей.
Но данные этих исследований также свидетельствуют о том, что эффект Del-1 на потерю костной массы был не только из-за его ингибирования рекрутирования нейтрофилов.
"Когда мы сравнивали Del-1 с низкомолекулярным ингибитором рекрутирования нейтрофилов бок о бок, мы обнаружили, что Del-1 был намного более эффективным в ингибировании потери костной массы," Гаджишенгаллис сказал. "Это позволило нам предположить, что Del-1 может иметь дополнительный механизм ингибирования потери костной массы, возможно, воздействуя непосредственно на остеокласты."
Известно, что Del-1 экспрессируется в различных мягких тканях, таких как десны, мозг и легкие, но, чтобы подтвердить свои подозрения, что он также может участвовать в сохранении костей, исследовательская группа окрашивала костную ткань на наличие молекулы. Они обнаружили доказательства Del-1 в тех же областях, что и активность остеокластов, а затем сгенерировали остеокласты человека и мыши in vitro и обнаружили, что мРНК и белок Del-1 экспрессируются на высоких уровнях.
Остеокласты мышей, лишенных Del-1, или клеточных линий, лишенных белка, могут дифференцироваться быстрее и сильнее.
"На самом деле Del-1 не блокирует образование остеокластов, но тормозит этот процесс," Гаджишенгаллис сказал.
Дальнейшие эксперименты in vitro с человеческими остеокластами и in vivo на мышах выявили часть белка Del-1, которая была особенно важна для сдерживания активности остеокластов, хотя для наиболее эффективного ингибирования воспаления и потери костной массы потребовались дополнительные части молекулы. В дальнейших механистических экспериментах с использованием различных частей белка исследователи смогли отделить противовоспалительное действие Del-1 от его антиостеокластогенного действия.
"Даже когда мы вводили Del-1 после пикового набора нейтрофилов, мы все еще могли значительно замедлить потерю костной массы," Гаджишенгаллис сказал.
С этим новым пониманием того, как Del-1 может подавлять потерю костной массы пародонта – как за счет уменьшения воспаления, так и за счет ограничения активности остеокластов, резорбирующих костную ткань, – исследователи протестировали его на доклинической модели пародонтита, обнаружив, что Del-1 значительно снижает воспаление. и повреждение тканей, и что потеря костной массы была значительно меньше.
Хаджишенгаллис и его коллеги связывают Del-1 с другими воспалительными заболеваниями, включая рассеянный склероз, и начинают изучать его возможное участие в ревматоидном артрите и остеопорозе. В отличие от некоторых лекарств, используемых для лечения этих заболеваний, Del-1 – это белок, который уже вырабатывается человеческим организмом, поэтому введение препарата на основе Del-1, вероятно, будет более безопасным, чем некоторые из альтернатив, особенно при местных воспалительных заболеваниях.
"Я убежден, что это лекарство, которое может работать на людях," Гаджишенгаллис сказал.