У зубов и языка оказалось не так много различий

У цихлид из озера Малави эпителий вкусовых сосочков и зубы образуются из одних и тех же предшественников, но отличаются траекториями развития. При формировании зубов в клетках активны костные морфогенетические белки (BMP), а при формировании вкусовых сосочков — нет. Эксперименты на мышах показали, что при искусственной активации генов, которые кодируют лиганды BMP, в предшественниках вкусовых сосочков появляются маркеры клеток в составе зубов. Это означает, что эпителий ротовой полости и языка обладает большей пластичностью, чем считалось ранее. Научная статья опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.

У рыб зубы обновляются всю жизнь. У млекопитающих, за небольшим исключением, всего две смены зубов (у части грызунов постоянно растут резцы, у морских свинок — еще и моляры, а у зайцеобразных все «постоянные» зубы сохраняют способность к росту в течение жизни). После формирования «постоянных» зубов клетки, способные образовывать новые зубы, погибают, поэтому когда эти зубы теряются, им на смену ничего не приходит. Поэтому почти у трети людей к 65 годам вообще не остается собственных зубов (в каждой стране этот процент разный и колеблется от 7 в Египте до 78 в Боснии и Герцеговине). Эту проблему сейчас можно решить только имплантацией.

Скорее всего, у млекопитающих отключены какие-то механизмы регенерации зубов, и в теории их работоспособность можно восстановить. Поэтому сотрудники Королевского колледжа Лондона и Технологического института Джорджии выбрали для изучения организмы, у которых каждый зуб живет всего 20–50 дней — это цихлиды видов Labeotropheus fueleborni, Metriaclima zebra и Petrotilapia chitimba из озера Малави. Ученые следили за развитием эмбрионов рыб, при этом особое внимание уделили активности генов в клетках-предшественницах эпителия ротовой полости. У цихлид из них развиваются и зубы, и вкусовые сосочки — собрания соответствующих рецепторов. У млекопитающих вкусовые сосочки расположены на языке, а зубы — на челюстях, но у цихлид такого пространственного деления нет.

Выяснилось, что при развитии из эпителиальных стволовых клеток зубов в них активируются гены лигандов, которые связываются с костными морфогенетическими белками, а при формировании вкусовых сосочков те же гены молчат. Исследователи выделили пять ниш (анатомических зон) стволовых клеток, из которых у цихлид формируются зубы и вкусовые сосочки, и определили наборы молекул-маркеров каждой ниши. Интересно, что среди этих зон обнаружилась отдельная для кончика зуба. Вероятно, она задает направление роста клеток-предшественниц других частей будущего зуба.

После уточнения характеристик клеток, которые формировали зубы при активации BMP, исследователи провели ряд экспериментов на мышах с выключенным геном фоллистатина — ингибитора BMP. На языке таких мышей формировались углубления, в которых клетки экспрессировали те же гены, что и зачатки зубов цихлид (Dlx1, Msx1, Msx2, Pax9 и Pitx2). По своей активности они были совсем непохожи на клетки вкусовых сосочков, которые в норме формируются в таких местах. Получается, что несмотря на анатомическое разделение вкусовых сосочков и зубов у млекопитающих клетки, из которых они формируются, все равно имеют много общего, а эпителий ротовой полости у зверей обладает большей пластичностью, чем считалось ранее.

Это не означает, что в скором времени из тканей языка можно будет создавать зубные протезы. Однако данные, полученные в ходе описанной работы, однозначно пригодятся в регенеративной медицине.

Пока не будут разработаны действенные методы регенерации зубов человека, установка имплантатов останется единственным средством восстановления их числа. Искусственные зубы, как и настоящие, подвержены разрушению бактериями, поэтому ученые ищут способы снизить его интенсивность. Так, в 2015 году голландцы представили имплантаты с добавкой солей аммония. Эти соли разрушают оболочки микробных клеток.

Светлана Ястребова