Ein neu identifizierter Zelltyp könnte der Schlüssel zur Wiederherstellung beschädigter Speicheldrüsen sein

Wissenschaftler von Scripps Research und dem National Institute of Dental and Craniofacial Research haben einen speziellen Zelltyp entdeckt, der sich in den Speicheldrüsen befindet und wahrscheinlich entscheidend für die Mundgesundheit ist.

Wie die Forscher in beschrieben Zellberichte Am 12. April 2022 arbeitet die neue Art von Speicheldrüsenzelle namens „Ionozyten“ daran, gesunde Konzentrationen geladener Moleküle – Ionen – von Kalium, Kalzium, Chlor und anderen Elektrolyten im Speichel aufrechtzuerhalten. Die Wissenschaftler fanden auch heraus, dass diese Art von Ionozyten einen Schlüsselwachstumsfaktor (Fibroblasten-Wachstumsfaktor 10 oder FGF10) absondert, was darauf hindeutet, dass er eine weitere Rolle bei der Reparatur von Speicheldrüsen nach einer Verletzung spielt.

„Dies sind einzigartige Zellen, und wir hoffen, dass wir durch ihre Untersuchung bessere Behandlungen für die vielen Erkrankungen entwickeln können, die Speicheldrüsen und verwandte Drüsen wie Tränendrüsen betreffen“, sagt Helen Makarenkova, Ph.D., Co-Seniorautorin der Studie. außerordentlicher Professor in der Abteilung für Molekulare Medizin bei Scripps Research.

Speicheldrüsen produzieren Speichel, was den Tieren das Schlucken von Nahrung erheblich erleichtert. Speichel enthält auch Enzyme, die die Verdauung unterstützen, Antikörper und andere Immunelemente zum Schutz vor Infektionen sowie fein abgestimmte Konzentrationen verschiedener Ionen, um die allgemeine Gesundheit von Zähnen und Mundgewebe zu erhalten. Speicheldrüsen können durch krebsbedingte Strahlentherapie im Kopf-Hals-Bereich und andere Erkrankungen einschließlich Autoimmunerkrankungen geschädigt werden.

„Jedes Jahr wird bei Millionen von Amerikanern Mundtrockenheit diagnostiziert, deren genaue Ursachen oft unklar sind“, sagt der Co-Erstautor der Studie, Olivier Mauduit, Ph.D., ein Postdoktorand im Makarenkova-Labor.

Das Team konzentrierte sich zusammen mit Co-Seniorautor Matthew Hoffman, Ph.D., vom National Institute of Dental and Craniofacial Research, zunächst auf ein Wachstumsfaktorprotein namens FGF10, das für die frühe Entwicklung der Speicheldrüsen wichtig ist und ist steht im Verdacht, eine Erhaltungs- und Reparaturfunktion in den Speicheldrüsen von Erwachsenen zu haben. Ziel der Wissenschaftler war es, den Zelltyp zu entdecken, der FGF10 in erwachsenen Speicheldrüsen produziert.

Das Team analysierte große Einzelzellatlanten der Mausgenaktivität und isolierte FGF10-exprimierende Zellen für eine eingehende Genexpressionsanalyse. Auf diese Weise fanden sie heraus, dass, während mesenchymale Zellen, sogenannte Fibroblasten, FGF10 in sehr jungen Mäusen produzieren, ein ganz anderer Zelltyp – eine Art Speichelgang-auskleidender Epithelzelle – die Produktion ab der zweiten Lebenswoche übernimmt.

Die Forscher zeigten, dass diese FGF10-produzierende Epithelzelle molekulare Marker aufweist, die darauf hindeuten, dass es sich um einen Ionozyten handelt, einen evolutionär alten Zelltyp, der die richtigen Mengen an Ionen und verwandten Molekülen in lokalen Geweben aufrechterhält.

Unter den Produkten dieses Ionozyten, so beobachteten sie, befindet sich das Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator Protein (CFTR). Dieses Protein ist vor allem als Ursache der Lungenkrankheit Mukoviszidose bekannt, wenn es durch erbliche Mutation in der Lunge fehlt. Es ist jedoch auch bekannt, dass es eine wichtige Rolle in Speichel- und Tränendrüsen spielt, wo sein Mangel zu einem häufigen, entzündlichen Mund-/Augentrockenheitssyndrom namens Sjögren-Syndrom beiträgt. Die Identifizierung des Zelltyps, der CFTR in der erwachsenen Speicheldrüse produziert, könnte daher zu besseren Therapien für dieses Syndrom führen, sagten die Forscher.

Die Forscher stellten auch fest, dass die FGF10-produzierende Funktion dieses neu identifizierten Ionozyten ihn unter den Ionozyten einzigartig macht.

„Die Tatsache, dass diese Zelle der Produzent von FGF10 in erwachsenen Speicheldrüsen ist, deutet darauf hin, dass sie eine große Rolle bei der Drüsenerhaltung und -reparatur nach einer Verletzung spielen könnte“, sagt Vanessa Delcroix, Ph.D., Co-Autorin der Studie, eine Postdoktorandin in der Makarenkova-Labor.

Obwohl ihre ersten Analysen Mauszellen betrafen, fanden die Forscher Hinweise auf sehr ähnliche Speicheldrüsen-Ionozyten in einem Proteinatlas menschlicher Gewebe.

Die Forscher verfolgen nun weitere Studien, auch in menschlichen Zellen. Ihre Hoffnung ist, dass ein besseres Verständnis der Funktionsweise dieser FGF10-bildenden Ionozyten in der erwachsenen Speicheldrüse angesichts der vielen Ähnlichkeiten zwischen den beiden den Weg für wirksame Therapien für Erkrankungen ebnen wird, die sowohl Speicheldrüsen als auch Tränendrüsen betreffen.