Мутация в гене ORAI1 приводит к потере кальция в клетках эмали и тем самым к дефектам ее минерализации. Ученые считают, что ген ORAI1 связан с притоком кальция и раскрывает механизмы, посредством которых приток кальция влияет на функцию клеток и образование зубной эмали. Данное исследование опубликовано в научном журнале Science Signaling.
Актуальность исследования
Кальций имеет решающее значение для многих клеточных функций, в том числе минерализации зубов и костей. Кальций поступает в клетки через белки ORAI, которые образуют поры в плазматической мембране клетки, чтобы обеспечить приток кальция.
«Наше предыдущее исследование показало, что недостатки в модуляции притока кальция или транспорта кальция приводят к порокам развития зубной эмали. Несмотря на эти знания, биология клеток эмали в том, что касается роли передачи сигналов кальция, остается плохо изученной», — говорит Родриго Лакруз (Rodrigo Lacruz).
Исследования показывают, что несколько генов, в том числе ORAI (которые кодируют белки ORAI), участвуют в образовании зубной эмали. Эмаль — твердый внешний слой зубов — сначала образует мягкую гелеобразную матрицу. Белки ORAI помогают клеткам, образующим эмаль, минерализоваться.
Материалы и методы исследования
Мутации в человеческом гене ORAI1 приводят к иммунной дисфункции и иммунным заболеваниям, но люди с мутациями ORAI1 также имеют дефекты зубной эмали. Ученые исследовали случай пациента со сложной историей болезни, включая комбинированный иммунодефицит и мутацию в гене ORAI1. На протяжении всего детства у пациента наблюдался дефект зубной эмали, в результате чего возникали полости зубов и связанные с ними абсцессы. Основываясь на его клинической картине, исследователи пришли к выводу, что мутация ORAI1, вероятно, объясняет дефектную минерализацию эмали.
Результаты научного исследования
Учитывая отсутствие образцов зубов у пациентов с мутациями ORAI1, Лакруз разработал мышиные модели для изучения роли белков ORAI в образовании эмали, наблюдая за зубной эмалью и изучая ее влияние на окружающую среду внутри эмалевых клеток.
Исследователи изучили семейство белков ORAI (ORAI1, ORAI2 и ORAI3) и генетические мутации в соответствующих генах, чтобы понять механизм, с помощью которого кальций модулируется каждым из этих белков. Когда у мышей имелась мутация в гене ORAI1 и, следовательно, имелся дефицит белка ORAI1, поступление кальция в клетки эмали было снижено примерно на 50%, а зубная эмаль была аномальной, включая трещины во внешнем слое. Напротив, мыши с мутациями ORAI2 и дефицитом ORAI2 показали увеличение кальция примерно на 30% в клетках эмали, что не привело к явным дефектам эмали. Это говорит о том, что ORAI1 является доминирующим каналом для модулирования притока кальция в эмалированные клетки.
Чтобы лучше понять, как приток кальция — и наоборот, дефицит кальция — изменяет функционирование клеток эмали, исследователи изучили активность клеток, лишенных ORAI1. Ученые обнаружили, что нарушение регуляции кальция в клетках с дефицитом ORAI1 влияет на их функцию на нескольких уровнях, включая усиление митохондриального дыхания и последующие изменения окислительно-восстановительного баланса. Повышение количества активных форм кислорода может быть вредным для клеток и для защиты белков во внутриклеточной среде.
Выводы
Полученные данные дают основополагающее понимание того, что происходит в клетках эмали и что может помочь в создании путей для исследователей, заинтересованных в регенерации зубной эмали или разработке методов лечения пациентов с дефектами эмали.
Авторы другого исследования установили, что причина возникновения кариеса кроется в иммунной системе.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗМЦ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
