Исследователи из Университета Южной Калифорнии (University of Southern California) обнаружили молекулярный механизм, который помогает клеткам зубов противостоять постоянным механическим нагрузкам и сохранять способность к обновлению тканей на протяжении всей жизни. Результаты работы опубликованы в журнале Bone Research.
Как зубы выдерживают постоянные нагрузки
Зубы и кости ежедневно подвергаются механическим воздействиям. Жевание, надкусывание пищи и движения челюсти создают нагрузки, необходимые для поддержания здоровья тканей. Однако чрезмерное воздействие может повреждать клетки и ускорять дегенеративные процессы.
До сих пор ученые недостаточно понимали, каким образом ткани сохраняют баланс между полезным механическим воздействием и защитой от повреждений.
Для изучения этого вопроса команда под руководством Янга Чая (Yang Chai) из Центра молекулярной биологии черепно-лицевой области использовала резцы мышей, которые растут в течение всей жизни и постоянно испытывают нагрузки во время пережевывания пищи.
Ключевую роль играет фермент KDM6B
Авторы сосредоточили внимание на ферменте KDM6B, который регулирует активность генов с помощью эпигенетических механизмов. Эпигенетика изучает изменения активности генов, не связанные с изменением самой последовательности ДНК.
Выяснилось, что KDM6B активно работает в клетках-предшественниках, отвечающих за образование новых клеток зуба. Когда исследователи отключили ген Kdm6b у мышей, развитие зубов нарушилось. Резцы росли медленнее, дентин становился тоньше, а полость зуба увеличивалась.
Избыточная чувствительность к механическому воздействию приводит к гибели клеток
Дальнейший анализ показал, что отсутствие KDM6B делает клетки чрезмерно чувствительными к механическим нагрузкам. Это связано с повышенной активностью PIEZO1 — механочувствительного ионного канала, который преобразует физическое воздействие в сигналы кальция внутри клетки.
Избыточный приток кальция вызывал гибель клеток-предшественников. Когда ученые уменьшали механическую нагрузку, нарушения значительно ослабевали, что подтвердило защитную роль KDM6B.
Обнаружена новая цепочка молекулярной защиты
Исследователи установили, что KDM6B поддерживает активность белка BMI1, который, в свою очередь, подавляет выработку PIEZO1. При отсутствии KDM6B уровень белка BMI1 снижается, а активность PIEZO1 возрастает, что приводит к нарушению кальциевого обмена и повреждению клеток.
Генетические эксперименты показали, что снижение активности PIEZO1 позволяет восстановить выживаемость клеток и практически вернуть нормальную структуру тканей.
По словам Янга Чая (Yang Chai), KDM6B действует как своеобразный молекулярный «механостат», предотвращая повреждение регенерирующих клеток под действием физических нагрузок.
Значение открытия выходит за пределы стоматологии
Авторы отмечают, что сигнальный путь KDM6B-BMI1-PIEZO1 может играть важную роль не только в зубах, но и в других тканях организма, постоянно подвергающихся механическим воздействиям, включая кости, хрящи и суставы.
Полученные результаты могут помочь в разработке новых подходов к лечению заболеваний опорно-двигательного аппарата и патологий челюстно-лицевой области, связанных с избыточной механической нагрузкой.
Ранее ученые также показали, что процессы восстановления костной ткани тесно связаны с активностью стволовых клеток. Подробнее об этом можно прочитать в материале на mkb11.ru «Стволовые клетки помогают восстанавливать костную ткань».
Литература
Meng L., et al. KDM6B safeguards mineralized tissue homeostasis from mechanical stress through epigenetic control of PIEZO1-mediated mechanotransduction in the mouse incisor // Bone Research. 2026. DOI: 10.1038/s41413-026-00544-2.
University of Southern California. KDM6B safeguards mineralized tissue homeostasis from mechanical stress through epigenetic control of PIEZO1-mediated mechanotransduction in the mouse incisor.