以牙周炎为代表的牙周病是导致牙齿脱落的主要原因，影响着全球近五分之一的成年人。在大多数情况下，这种疾病是由于牙齿周围组织细菌感染而引起的炎症反应。随着病情恶化，牙龈开始脱落，露出牙根和骨骼。值得注意的是，随着年龄的增长和全球人口寿命的延长，牙周炎的发病率越来越高，因此，深入了解其根本原因和发展至关重要。

在 2024 年 3 月 28 日发表在《自然通讯》上的一项研究中，东京医科牙科大学 (TMDU) 的研究人员通过改进广泛用于研究牙周炎的动物模型找到了实现这一目标的方法。

直接研究人类牙周炎是一项挑战。因此，科学家经常求助于动物模型进行临床前研究。例如，自 2012 年问世以来，“小鼠结扎诱发牙周炎模型”就使研究人员能够研究这种疾病背后的细胞机制。简而言之，利用这种模型，通过将丝线绑在小鼠模型的臼齿上，从而诱导牙菌斑积聚，从而人工诱发牙周病。然而，虽然这种模型方便有效，但却无法捕捉牙周炎的完整图像。“尽管牙周组织由牙龈、牙周韧带、牙槽骨和牙骨质组成，但由于技术和定量限制，分析通常只对牙龈样本进行，”主要作者刘安浩先生说道。“这种采样策略限制了从这些研究中得出的结论，因此需要能够同时分析所有组织成分的方法。”

为了解决这一局限性，研究团队开发了一种改良的结扎诱发牙周炎模型。他们没有使用经典的单结扎方法，而是对雄性小鼠的左上磨牙使用了三重结扎方法。这种策略扩大了骨质流失的范围，而不会导致第二磨牙周围出现严重的骨质破坏，从而增加了不同类型牙周组织的产量。“我们分离了三种主要组织类型，并评估了两种模型之间的 RNA 产量。结果表明，三重结扎模型有效地提高了产量，实现了正常根周组织产量的四倍，并支持对不同组织类型的高分辨率分析，”资深作者 Mikihito Hayashi 博士解释说。

在确认了改进模型的有效性后，研究人员继续研究牙周炎对不同组织类型基因表达的影响，重点研究与炎症和破骨细胞分化相关的基因。他们的主要发现之一是，结扎五天后，根周组织中Il1rl1基因的表达明显较高。该基因编码受体和诱饵异构体的蛋白质 ST2，它与一种名为 IL-33 的细胞因子结合，该细胞因子参与炎症和免疫调节过程。

为了进一步了解该基因的作用，研究小组在缺乏Il1rl1或Il33基因的转基因小鼠中诱发了牙周炎。这些小鼠表现出加速的炎症性骨质破坏，突显了 IL-33/ST2 通路的保护作用。对含有 ST2 蛋白受体形式 mST2 的细胞进行进一步分析后发现，它们大多数属于巨噬细胞谱系。“根据其激活过程，巨噬细胞通常分为两大类，即促炎和抗炎。我们发现表达 mST2 的细胞是独一无二的，因为它们同时表达了两种巨噬细胞的一些标志物，”资深作者 Takanori Iwata 博士评论道。“这些细胞在炎症引发之前就存在于根周组织中，因此我们将它们命名为&luo;牙周组织驻留巨噬细胞&ruo;。”

总之，这项研究的结果展示了这种改良动物模型的强大功能，可以更详细地研究牙周炎的整个范围，直至生物分子水平。“我们认为，一种调节牙周病炎症和骨质破坏的新型 IL-33/ST2 分子通路，以及根周组织中的特定巨噬细胞，与牙周病密切相关。这有望促成新治疗策略和预防方法的发展，”资深作者 Tomoki Nakashima 博士总结道。

我们也希望这些以及进一步的努力将有助于明确牙周炎的原因和发展，从而创造一个拥有更健康牙齿和牙龈的世界。