Entdecken Sie die Rolle von Lingual- und Bukkalzellen bei der Zahnentwicklung

Eine neuartige Studie zur natürlichen Koordination der Zahnentwicklung in Zeit und Raum unter der Leitung von Dr. Han-Sung Jung vom Yonsei University College of Dentistry, Korea, hat herausgefunden, dass „linguale“ Zellen auf der Seite der Zunge den Zahn bilden, während diejenigen in Richtung der Wange, sogenannte „bukkale Zellen“, die Knochen und das Zahnfleisch bilden, gesteuert durch Signalmoleküle wie WNT und BMP. Diese Erkenntnisse könnten zukünftige Modalitäten für die Regeneration, den Ersatz und die Reparatur von Zähnen prägen.

Die Zahnentwicklung ist ein dynamischer Prozess, der die Stadien der Knospe, der Kappe und der Glocke umfasst, gefolgt von der Wurzelentwicklung und der anschließenden Zahnbildung. Prozesse wie der Übergang von der Knospe zur Kappe werden durch epithelial-mesenchymale Wechselwirkungen vermittelt. Darüber hinaus bestimmt die Position einer Zelle in einem sich entwickelnden Embryo aufgrund der relativen Unterschiede in der Konzentration von Signalmolekülen und Wachstumsfaktoren ihr Schicksal.

Wissenschaftler wissen seit langem, dass sich ein einzelner Zahn als kleine Knospe äußerer „Epithelzellen“ zu tieferen „Mesenchymzellen“ entwickelt. Anschließend krümmt es sich zu einer Kappenform und faltet sich dann weiter nach innen, um die Glockenform eines reifen Zahns mit umgebendem Knochen und Zahnfleisch zu bilden. Dr. Han-Sung Jung und sein Team am Yonsei University College of Dentistry, Korea, erweiterten diese Erkenntnisse, indem sie untersuchten, wie die Position junger epithelialer und mesenchymaler Zahnzellen beeinflussen würde, zu was sie heranwachsen, und haben ihre Ergebnisse in veröffentlicht Internationale Zeitschrift für Oralwissenschaft.

Hauptautor Dr. Jung sagte, dass sein Team „führten diese Studie durch, um herauszufinden, wie die Positionsidentität entlang der lingual-bukkalen Achse unterschiedliche Entwicklungsschicksale des Zahnmesenchyms bestimmt. Diese Forschung hat das Potenzial, unser Verständnis der Zahnentwicklung erheblich zu beeinflussen„, sagt er.

Die Forscher trennten die mesenchymalen Zellen auf der lingualen und bukkalen Seite sowohl im Kappen- als auch im Glockenstadium eines sich entwickelnden Mäuseembryos und verglichen ihre Genexpressionsprofile mittels RNA-Seq, gefolgt von einer genontologischen Anreicherungsanalyse, um die Unterschiede mit Position und Zeit zu verstehen. Anschließend transplantierten sie die Lingual- und Bukkalzellen im Cap-Stadium getrennt unter die Nierenkapsel von immungeschwächten Mäusen, um zu sehen, woraus sich jeweils entwickelte. Die Analyse ergab, dass die Zellen auf der lingualen Seite hauptsächlich darauf ausgerichtet waren, den Zahn selbst zu bilden und seine Struktur zu formen, während sich die Zellen auf der bukkalen Seite mehr auf die Stammzellaktivität, die Bildung von umgebendem Gewebe und die Unterstützung des Zahnwachstums und der Zahnreparatur konzentrierten. Es überrascht nicht, dass nur die Lingualzellen in der Mäuseniere in den Zahnschmelz hineinwuchsen.

Die Forscher berichteten auch über die willkürliche Verwechslung von markierten bukkalen und lingualen Zellen im Cap-Stadium gentechnisch veränderter Mäuse. „Wir waren neugierig, ob sie ihren ursprünglichen Platz finden und sich neu organisieren konnten, wenn die fluoreszenzmarkierten lingualen und bukkalen mesenchymalen Zellen zufällig vermischt wurden, was nicht nur geschah, sondern die lingualen Zellen wuchsen auch wie zuvor in das Dentin ein, um den Zahn zu bilden. Dieses Phänomen nennt man zelluläre Selbstorganisation„, sagt Erstautorin Eun-Jung Kim.

Darüber hinaus haben sie die Signalmoleküle in jeder Gruppe eingehend untersucht und herausgefunden, dass WNT-Signale und R-Spondine (Rspo1/2/4) in lingualen Zellen angereichert sind, zusammen mit hoher Proliferation, geringem Zelltod und höherer Migrationsrate, was die Zahnbildung unterstützt. Andererseits zeigen bukkale Zellen eine erhöhte Expression von BMP-Inhibitoren, eine geringere Proliferation, eine höhere Apoptose und eine langsamere Migration, was die Bildung von Knochen und umgebendem Gewebe begünstigt.

Zusammenfassend schlugen die Autoren ein Modell der Positionierung von Zahnzellen vor, das auf der lingual-bukkalen Achse für die Bildung von Zahn und umgebendem Gewebe basiert. Es wurde festgestellt, dass die Eigenschaften der mesenchymalen Zahnzellen entlang dieser Achse variieren, und das Schicksal des Zahns und der Bildung des umgebenden Gewebes wird von den mesenchymalen Zellen über die WNT/BMP-Signalisierung bestimmt. Ein tieferes Wissen über die molekularen Nuancen der Zahnentwicklung wird weitere Forschungen im Bereich Tissue Engineering und regenerative Medizin anregen, die letztendlich zu Fortschritten bei der stammzellbasierten Zahnregeneration und wirksameren therapeutischen Anwendungen für die Zahnrestaurierung und -reparatur führen können.

Quellen: