Riepilogo I denti sono costituiti da molti tessuti, ricoperti da smalto inflessibile e ostinato. A differenza della maggior parte degli altri tessuti, i denti diventano estremamente sensibili al freddo quando si infiammano. I meccanismi di questa sensazione di freddo non sono compresi. Qui, chiariamo i componenti molecolari e cellulari del sistema di rilevamento del freddo dentale e mostriamo che la trasduzione sensoriale degli stimoli freddi nei denti richiede odontoblasti. TRPC5 è un sensore del freddo nei denti sani e, con TRPA1, è sufficiente per il rilevamento del freddo. L’odontoblasto appare come il sito diretto della trasduzione del freddo di TRPC5 e fornisce un meccanismo per il rilevamento prolungato del freddo attraverso la sensibilità relativa di TRPC5 al calcio intracellulare e la mancanza di desensibilizzazione. I nostri dati forniscono prove funzionali concrete che dotare gli odontoblasti del sensore del freddo TRPC5 espande le funzioni tradizionali degli odontoblasti e lo rende un componente cellulare integrale precedentemente sconosciuto del sistema di rilevamento del freddo dentale. |
Commenti
Gli odontoblasti, le cellule che formano la dentina di un dente, hanno una funzione recentemente scoperta: rilevare il freddo, che può causare dolore ai denti; Ma gli scienziati hanno anche trovato un modo per bloccare il percorso verso i denti sensibili al freddo.
OSPEDALE GENERALE DEL MASSACHUSETTS
BOSTON – I ricercatori riferiscono su Science Advances di aver scoperto una nuova funzione per gli odontoblasti, le cellule che formano la dentina, il guscio sotto lo smalto dei denti che copre la morbida polpa dentale che contiene nervi e vasi sanguigni.
"Abbiamo scoperto che gli odontoblasti, che supportano la forma dei denti, sono anche responsabili del rilevamento del raffreddore", afferma il patologo Jochen Lennerz, MD, PhD, uno degli autori principali dell’articolo e direttore medico del Centro per la diagnostica integrata del General Hospital. del Massachusetts. (MGH).
"Questa ricerca apporta una nuova funzione a questa cellula, il che è entusiasmante da un punto di vista scientifico di base. Ma ora sappiamo anche come interferire con questa funzione di rilevamento del freddo per inibire il dolore dentale."
I denti che fanno male a causa dell’esposizione al freddo possono verificarsi per molte ragioni. Molte persone hanno sperimentato forti dolori da raffreddore quando, ad esempio, hanno un buco in un dente proveniente da un’alveolo non trattato.
Ma i denti possono anche diventare molto sensibili al freddo a causa dell’erosione gengivale dovuta all’invecchiamento. Alcuni pazienti affetti da cancro trattati con chemioterapie a base di platino presentano un’estrema sensibilità al freddo in tutto il corpo. "Una brezza sul viso si manifesta come un forte dolore ai denti, che può persino portare alcuni pazienti a smettere di ricevere il trattamento", dice Lennerz.
Il mal di denti è notoriamente difficile da studiare. La durezza di un dente lo rende un tessuto difficile da studiare e per indurre dolore ai denti negli esseri umani è necessario aprire il dente. Pertanto, il team di ricercatori ha condotto esperimenti su topi i cui molari sono stati forati in anestesia.
I topi con lesioni dentali mostrano dolore con il loro comportamento; Ad esempio, bevono fino al 300% in più di acqua zuccherata rispetto ai loro compagni di cucciolata senza lesioni dentali. In una ricerca precedente, il team di ricercatori aveva scoperto TRCP5, una proteina codificata dal gene TRCP5 espresso nei nervi in molte parti del corpo. La loro precedente scoperta ha permesso ai ricercatori di concentrarsi sul TRCP5 come mediatore del dolore da raffreddore.
Studiando topi geneticamente modificati che non avevano il gene TRCP5 , i ricercatori hanno scoperto che i topi con i denti danneggiati non mostravano un aumento del comportamento nel bere e si comportavano come topi senza lesioni dentali.
"Ora abbiamo la prova definitiva che il sensore di temperatura TRCP5 trasmette il freddo attraverso l’odontoblasto e attiva i nervi, creando dolore e ipersensibilità al freddo", afferma Lennerz. "Questa sensibilità al freddo può essere il modo in cui il corpo protegge un dente danneggiato da ulteriori lesioni."
Nello specifico, in risposta al freddo, la proteina TRCP5 apre dei canali nella membrana dell’odontoblasto, consentendo ad altre molecole, come il calcio, di entrare e interagire con la cellula. Se la polpa del dente è infiammata da una cavità profonda, ad esempio, TRCP5 è sovrabbondante, provocando un aumento della segnalazione elettrica attraverso i nervi che emergono dalla radice del dente e viaggiano fino al cervello, dove viene percepita la sensazione. Dolore.
Quando le gengive recedono a causa dell’invecchiamento, i denti possono diventare ipersensibili perché gli odontoblasti percepiscono il freddo in una regione del dente appena esposta.
"La maggior parte delle cellule e dei tessuti rallenta il proprio metabolismo in presenza di freddo, quindi gli organi dei donatori vengono messi nel ghiaccio", afferma Lennerz. "Ma TRPC5 rende le cellule più attive al freddo e la capacità degli odontoblasti di percepire il freddo attraverso TRPC5 rende questa scoperta così entusiasmante."
Lennerz ha confermato la presenza della proteina TRPCS nei denti umani estratti, il che è stato un tour de force tecnico. "I nostri denti non devono essere tagliati in strati ultrasottili per poterli studiare al microscopio", spiega Lennerz, che prima ha dovuto decalcificare i denti e metterli in resina epossidica prima di tagliarli e identificare i canali TRPC5 nel odontoblasti.
Il gruppo di ricerca ha inoltre identificato un bersaglio farmacologico per ridurre al minimo la sensibilità dei denti al freddo. Per secoli l’olio di chiodi di garofano è stato utilizzato come rimedio contro il dolore ai denti. L’agente attivo nell’olio di chiodi di garofano è l’eugenolo , che blocca TRCP5.
I dentifrici contenenti eugenolo sono già sul mercato, ma i risultati di questo studio potrebbero portare ad applicazioni più potenti per il trattamento dei denti ipersensibili al freddo. E potrebbero esserci nuove applicazioni per l’eugenolo, come il trattamento sistemico di pazienti con estrema sensibilità al freddo a causa della chemioterapia. "Sono entusiasta di vedere come altri ricercatori applicheranno le nostre scoperte", afferma Lennerz.
Discussione
La sensibilità della dentina come sensazione termomeccanica
Questo studio mirava a trovare il meccanismo molecolare del rilevamento del freddo nei denti. Utilizzando una nuova preparazione della mascella e dei nervi che ci ha permesso di registrare l’attività elettrica propagata dai denti intatti, abbiamo identificato TRPC5 e TRPA1 come sensori molecolari del freddo e gli odontoblasti come sito di trasduzione del freddo.
Questo modello sperimentale ha permesso di colmare un’importante lacuna nella nostra comprensione del mal di denti poiché è il primo modello che consente la valutazione del sistema sensoriale dentale nel suo intero contesto anatomico e, necessariamente, fisiologico nei topi transgenici. Ciò è essenziale perché, a differenza di qualsiasi altra parte del corpo, l’anatomia dentale funzionale pone problemi complessi nel rilevare stimoli fisici dannosi.
La localizzazione dello strato cellulare dell’odontoblasto nella zona più esterna della polpa dentale lo rende una barriera naturale tra i tessuti duri mineralizzati e la polpa dentale molle. Ogni odontoblasto ha un processo che sporge in un tubulo dentinale dove è immerso nel fluido dentinale. Il suo corpo e il processo cellulare sono circondati da nervi sensoriali non mielinizzati entro i primi 100 μm del confine odontoblasto-predentina. Questa disposizione gerarchica unica, dallo smalto su macroscala attraverso i microtubuli dentinali pieni di liquido fino ai canali ionici a livello molecolare, fornisce la base strutturale per la codifica del dolore termico.
In sintesi , i nostri dati chiariscono i componenti molecolari e cellulari del sistema di rilevamento del freddo dentale e mostrano che la trasduzione sensoriale degli stimoli freddi nei denti richiede odontoblasti. Pertanto, i modelli di neuroni in coltura da soli non sono sufficienti per catturare le complessità funzionali del rilevamento del freddo dentale. TRPC5 è un sensore del freddo nei denti sani e, con TRPA1, è sufficiente per il rilevamento del freddo.
In condizioni infiammatorie umane con polpa dentale danneggiata o pervia, l’espressione di TRPC5 è aumentata negli assoni sensoriali.
L’odontoblasto appare come il sito diretto della trasduzione del freddo di TRPC5 e fornisce un meccanismo per il rilevamento prolungato del freddo attraverso la sensibilità relativa di TRPC5 al [Ca2+] intracellulare e la mancanza di desensibilizzazione. TRPM8, al contrario, è sottoregolato nell’infiammazione e, con le sue proprietà biofisiche contrastanti e la posizione negli odontoblasti predentinali dello smalto coronale, può innescare risposte al freddo più transitorie o indicare una funzione diversa (ad esempio, come riportato da un osmosensore simile a TRPM8 nella cornea).
Oltre ad essere un sensore del freddo dell’odontoblasto, TRPC5 può segnalare dolore prolungato e agire come sensore di stress ossidativo durante l’infiammazione.
A questo proposito, TRPC5 può essere un bersaglio efficace per il trattamento dell’ipersensibilità dentinale e del dolore dentale infiammatorio. L’ingrediente principale dell’olio di chiodi di garofano (Syzygium aromaticum), l’eugenolo, è stato utilizzato per secoli come analgesico in odontoiatria e inibisce le correnti TRPC5.
Nella corsa agli armamenti evolutiva tra denti e cibo, l’odontoblasto con il suo processo allungato che si estende oltre il confine tra dentina e smalto soddisfa la necessità di un nocicettore specializzato all’interno di un guscio duro. Proponiamo che gli odontoblasti ci avvertano dei danni ai denti causati da oggetti extracorporei a temperatura più bassa.
