Foto: Universitätszahnklinik Wien
Parodontitis ist eine entzündliche Erkrankung des Zahnhalteapparates und eine der Hauptursachen für Zahnverlust im Erwachsenenalter. Therapie und Regeneration stellen eine große Herausforderung in der Zahnheilkunde dar. Der Zellbiologe Oleh Andrukhov untersucht, wie dentale Stammzellen mit dem Immunsystem interagieren. Ihre Daten zeigen, dass unter anderem Vitamin D3 eine entscheidende Rolle spielt.
Als Eintrittsstelle in den Körper wird die Mundhöhle von besonders vielen verschiedenen Bakterien besiedelt. Die meisten davon sind für den Menschen förderlich, das körpereigene Immunsystem kann sich gegen den weniger nützlichen Rest wehren. Machen sich jedoch bestimmte Bakterien zunutze, ist ein geschwächtes Immunsystem nicht mehr in der Lage, die Erreger zu bekämpfen. Dieser Zustand kann eine Parodontitis verursachen, die unbehandelt zu einer chronischen Entzündung des Zahnhalteapparates und sogar zum Zahnverlust führen kann. Dank Wiener Forscherinnen und Forschern ist das Gesamtbild der Wechselwirkungen, die diesem komplizierten Entzündungsprozess zugrunde liegen, nun um ein Puzzleteil bereichert worden.
Neue Perspektive
„Wir wissen, dass sogenannte dentale mesenchymale Stammzellen (MSCs) eine wichtige Rolle spielen“, sagt Oleh Andrukhov von der Universitätszahnklinik Wien. „Bisher haben wir sie hauptsächlich als nützliches Werkzeug zur Geweberegeneration betrachtet. Sie haben aber auch die Fähigkeit, Immunzellen zu beeinflussen. Sie wirken also immunmodulatorisch.“ Jüngste Studien haben bereits darauf hingewiesen, dass MSCs unterschiedliche immunmodulatorische Fähigkeiten haben. Diese Unterschiede wurden jedoch nie systematisch untersucht. Ein Team aus Postdoktoranden, Doktoranden und Masterstudierenden unter der Leitung des Zellbiologen Oleh Andrukhov hat sich dieser Aufgabe im Rahmen eines fünfjährigen, vom Wissenschaftsfonds FWF geförderten Projekts angenommen. Darüber hinaus stellte die Gruppe die Hypothese auf, dass die Interaktion von dentalen MSCs mit Immunzellen eine wesentliche Rolle bei Parodontitis spielt. Sie untersuchten auch den Einfluss von Vitamin D3 auf diese Wechselwirkung. Der Grund: „Vitamin-D3-Mangel galt lange Zeit als Risikofaktor für Parodontitis.“
Suchergebnisse
Für die Forschung isolierte die Forschungsgruppe Blutzellen von zahn- und körperlich gesunden Probanden sowie mesenchymale Stammzellen (Vorläuferzellen) aus den extrahierten (extrahierten) Zähnen. „Um die Wechselwirkung zwischen Stamm- und Immunzellen und Vitamin D3 untersuchen zu können, haben wir ein eigenes Modell entwickelt“, sagt Andrukhov, der das Parodontal Research Competence Center der Zahnklinik der Universität Wien leitet. Gemeinsam mit seinem Team fand der Forscher ein perfekt abgestimmtes System. „Es gibt eine ständige Wechselwirkung zwischen Immunzellen und dentalen Stammzellen.“ Diese Interaktion wird normalerweise im Gleichgewicht gehalten, hängt aber letztendlich von den lokalen Bedingungen der Mundhöhle ab, insbesondere dem Vorhandensein von entzündlichen (übertragenden) Zytokinen. von Immunzellen). Einerseits aktiviert die Produktion von Zytokinen durch Immunzellen dentale MSCs. Andererseits unterdrücken dentale MSCs die Aktivität von Immunzellen, was zu einer geringeren Zytokinproduktion führt. Ein Gleichgewicht dieser Interaktion könnte für das Fortschreiten der Parodontitis und für die Regeneration von Zahngewebe wesentlich sein.
Einfluss von Vitamin D3
Die Daten zeigten auch, dass diese ausgewogene Interaktion zwischen Immunzellen und dentalen MSCs auf verschiedene Weise durch Vitamin D3 beeinflusst wird. Einerseits hemmt Vitamin D3 die Aktivität mehrerer Immunzellen und reduziert dadurch die Produktion entzündungsfördernder Zytokine. Gleichzeitig hemmt Vitamin D3 auch die immunmodulatorische Aktivität von dentalen MSCs. Diese Eigenschaften von Vitamin D3 werden wiederum durch bakterielle Faktoren gehemmt und durch Zytokine reguliert. Somit beeinflusst Vitamin D3 die lokalen Bedingungen, während seine Bioaktivität durch diese Bedingungen moduliert wird.
Folgeprojekt gestartet
Dies deutet darauf hin, dass Vitamin D3 in höheren Dosen als ergänzende Therapie bei Parodontitis eingesetzt werden könnte, und wiederum könnte die Wirksamkeit von Vitamin D3 durch eine Veränderung der lokalen Umgebung verbessert werden. „Allerdings müssen die optimalen Bedingungen noch untersucht werden“, sagt Andrukhov. In jedem Fall eröffnen die Ergebnisse eine neue Perspektive für zukünftige Forschungsprojekte. „In einem Folgeprojekt untersuchen wir nun, welche Subpopulation von Stammzellen sich am besten für den therapeutischen Einsatz eignet. Damit schließen wir die Lücke zwischen Grundlagenforschung und klinischer Anwendung.“ Langfristiges Ziel des Wissenschaftlers ist es, eine eigene Forschungsgruppe aufzubauen und weiterzuentwickeln.“ Das Gesamtbild, wie sich alles im Mund entwickelt, ist sehr kompliziert und gleichzeitig sehr elegant.
Literatur
Blufstein A., Behm C., Kubin B., Gahn J., Moritz A., Rausch-Fan X., Andrukhov O.: Wirkung von Vitamin D3 auf die osteogene Differenzierung humaner Parodontalligament-Stromazellen bei entzündlichen Erkrankungen, in: Journal Parodontalforschung 2021
Behm C., Blufstein A., Gahn J., Kubin B., Moritz A., Rausch-Fan X., Andrukhov O.: Pleiotrope Effekte von Vitamin D3 auf CD4+ T-Zellen vermittelt durch humane parodontale Ligamentzellen und entzündliche Umgebung, in: Journal of Clinical Parodontology 2020
Behm C., Blufstein A., Gahn J., Nemec M., Moritz A., Rausch-Fan X., Andrukhov O.: Cytokines different the immunomodulation of mesenchymal stem cells of the parodontal ligament, in: Cells 2020
Andrukhov O., Behm C., Blufstein A., Rausch-Fan X.: Immunmodulatorische Eigenschaften mesenchymaler Stammzellen aus Zahngewebe: Beteiligung an Krankheiten und Geweberegeneration, in: World Journal of Stem Cells 2019
Quelle: Universitätszahnklinik Wien, Wissenschaftsfonds FWF