So verändert sich das Zahnfleischgewebe bei einer Parodontitis

Die Forschungsarbeit wurde von Vitor CM Neves – Oberarzt an der Universität Sheffield sowie Honorary Consultant für Parodontologie, Translationale und Regenerative Zahnmedizin am Sheffield Teaching Hospitals NHS Foundation Trust – in Zusammenarbeit mit Wental Zhu vom Karolinska-Institut und Cheng Zhang vom King’s College London geleitet und vom National Institute for Health and Care Excellence, der Academy of Medical Sciences, und dem National Academic Infrastructure for Supercomputing in Schweden gefördert.

Um die Entstehung von Krankheiten zu verstehen, untersuchten die Forscher die biologischen Veränderungen, die beim Übergang von gesundem zu krankem Gewebe auftreten. Dabei konzentrierten sie sich auf das Parodontium, das Zahnhaltegewebe, einschließlich Zahnfleisch und Bänder. Bei einer Parodontitis entzünden sich diese Gewebe und bilden Narbengewebe, was zu Knochenabbau und letztendlich zu Zahnverlust führt. Trotz der weltweiten Auswirkungen dieser Erkrankung ist bisher wenig darüber bekannt, wie diese Transformation auf zellulärer Ebene abläuft.

Mithilfe der sogenannten Einzelzell-RNA-Sequenzierung (scRNA-seq) konnten die Wissenschaftler jede einzelne Zelle eines Gewebes kartieren und die darin aktivierten Gene identifizieren. Im Unterschied zu herkömmlichen Methoden, die Signale über viele Zellen mitteln, zeigt scRNA-seq, wie sich verschiedene Zellen im gesunden und kranken Zustand verhalten und liefert so ein detailliertes Bild davon, wie sich das Zahnfleischgewebe bei der Entstehung einer Parodontitis verändert.

So entstand eine hochauflösende Zellkarte der Zahnfleischerkrankung. Die Ergebnisse zeigen, dass das Zahnfleisch die größte Anzahl an Zellen in einem Zwischenzustand zwischen gesundem Gewebe und erkranktem Granulationsgewebe aufweist. „Dies deutet darauf hin, dass die gezielte Behandlung spezifischer Zahnfleischzellpopulationen dazu beitragen könnte, das Fortschreiten der Erkrankung zu verlangsamen oder zu verhindern“ erläutern die Autorinnen und Autoren.

Das Team identifizierte zudem eine bisher unbekannte Population vaskulärer Stammzellen, die durch das Gen NOTCH3 markiert ist und ausschließlich in erkranktem Gewebe vorkommt. Diese Zellen scheinen zu versuchen, Knochen in Bereichen zu regenerieren, in denen dieser verloren gegangen ist. Die Studie legt jedoch nahe, dass Fibroblasten, Zellen, die normalerweise an der Gewebereparatur beteiligt sind, diesen Regenerationsprozess stören und die Heilungsreaktionen in Richtung der Bildung von erkranktem Gewebe anstatt von Knochen lenken könnten.

„Unsere Ergebnisse verdeutlichen, wie komplex erkranktes Zahnfleischgewebe tatsächlich ist“, resümiert Vitor. "Einige Zellen scheinen die Regeneration zu fördern, während andere sie aktiv behindern. Dieses Verständnis auf Einzelzellebene eröffnet uns neue Möglichkeiten, Therapien zu entwickeln, die die Heilung unterstützen, anstatt nur die Symptome zu lindern.“

Die Daten zeigen, dass dieses Gewebe eine komplexe Mikroumgebung aufweist, die sowohl Zellpopulationen enthält, die die Heilung behindern können, als auch solche, die die Regeneration fördern. „Aktuelle Parodontitistherapien zielen nicht spezifisch auf diese Zellen oder die in der Studie identifizierten biologischen Signalwege ab. Dies verdeutlicht die Möglichkeit, neue Behandlungsansätze zu entwickeln, die die körpereigene Reaktion auf die Erkrankung besser modulieren“, bilanzieren die Forschenden.

„Die Ergebnisse tragen zu einem besseren Verständnis der Granulationsgewebsbildung bei Parodontitis bei und liefern Informationen für die Entwicklung von Materialien zur Modulation spezifischer zellulärer Signalwege, um die Behandlung von Parodontitis zu verbessern“, lautet ihr Fazit.