Men răng bị hư hỏng do thiếu canxi trong các tế bào đột biến gen ORAI1
Một nghiên cứu mới đây cho thấy một đột biến trong gen ORAI1 (tên khoa học là ORAI1) ở người và chuột làm cho canxi trong các tế bào men răng bị mất đi, dẫn đến khoáng hóa men răng bị hư hại.
Nghiên cứu này được công bố vào ngày 23 tháng 4 trên tạp chí Khoa học, đã xác định ORAI1 là protein chủ yếu trong canxi và tiết lộ cách mà canxi ảnh hưởng đến chức năng của tế bào và sự hình thành men răng.
Canxi rất quan trọng đối với nhiều chức năng của tế bào, bao gồm khoáng hóa răng và xương. Không những thế canxi xâm nhập vào tế bào thông qua protein ORAI (tên khoa học là ORAI), hình thành lỗ chân lông trong màng sinh chất của tế bào để kích hoạt dòng canxi.
Tiến sĩ Rodrigo Lacruz, Phó giáo sư khoa học cơ bản và sinh học sọ mặt tại Đại học Nha khoa NYU cho biết: Đối với những nghiên cứu trước đây, chúng tôi đã thấy được việc thiếu hụt canxi có thể dẫn tới những tổn thương cho men răng. Mặc dù đã biết những điều này tuy nhiên chúng tôi vẫn chưa xác định được tại sao những biểu hiện sinh học của các tế bào men lại liên quan đến vai trò tín hiệu của canxi.
Một số nghiên cứu cho thấy một số gen, bao gồm ORAI (mã hóa protein ORAI), có liên quan đến sự hình thành men răng, đây là lớp ngoài cùng của răng, được bao bọc bởi một lớp men rất cứng chắc và khỏe mạnh. Không những thế protein ORAI còn giúp đỡ các men hình thành các tế bào để khoáng hóa.
Hiện nay đột biến trong gen ORAI1 ở người xảy ra là do rối loạn chức năng miễn dịch và các bệnh miễn dịch, tuy nhiên nó cũng có thể gây ra khiếm khuyết về men răng. Vì thế trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã điều tra một số bệnh nhân có tiền sử bệnh lý phức tạp, bao gồm suy giảm miễn dịch và bị đột biến gen ORAI1. Qua đó họ nhận thấy trong suốt thời ấu, những bệnh nhân này đều có khiếm khuyết trên men răng, dẫn đến sâu răng nghiêm trọng và liên quan đến áp xe răng (đây là một tình trạng rất nguy hiểm gây tổn hại nghiêm trọng răng). Dựa vào những gì đã thấy trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã đưa ra kết luận rằng đột biến ORAI1 có khả năng làm cho phần khoáng hóa của men bị khiếm khuyết.
Độ phóng đại cao của men răng bằng cách quét kính hiển vi điện tử ở chuột bình thường (bên trái) và chuột có đột biến gen ORAI1 (bên phải).
Hiện tại do mẫu răng của bệnh nhân bị đột biến gen ORAI1 đang bị thiếu hụt, nên Lacruz và các đồng nghiệp đã phát triển mô hình ở chuột nhằm nghiên cứu vai trò của protein ORAI trong việc hình thành men răng, bằng cách quan sát men răng và kiểm tra ảnh hưởng của nó đối với môi trường bên trong tế bào men răng.
Bên cạnh đó nhóm nghiên cứu còn nghiên cứu các dòng protein ORAI (ORAI1, ORAI2 và ORAI3) và các đột biến gen tương ứng để nghiên cứu cách mà canxi được điều chế bởi những protein này. Đối với những con chuột bị đột biến gen ORAI1 (do đó thiếu protein ORAI1), canxi xâm nhập vào tế bào men răng đã giảm đáng kể (khoảng 50%), dẫn đến men răng xảy ra những tình trạng bất thường, bao gồm cả vết nứt ở lớp men răng bên ngoài. Ngược lại, những con chuột bị đột biến ORAI2 (thiếu protein ORAI2), cho thấy sự gia tăng canxi khoảng 30% trong các tế bào men răng, và không gây ra khiếm khuyết men răng rõ ràng. Điều này cho thấy đột biến gen ORAI1 là loại chiếm ưu thế trong việc điều chỉnh dòng canxi vào tế bào men.
Để hiểu rõ hơn về cách hoạt động của dòng canxi và sự thiếu hụt canxi làm thay đổi hoạt động của các tế bào men răng, các nhà nghiên cứu đã kiểm tra hoạt động của các tế bào thiếu protein ORAI1. Và họ đã phát hiện ra sự rối loạn canxi trong các tế bào thiếu protein ORAI1 đã làm ảnh hưởng đến chức năng của chúng ở nhiều cấp độ. Ngoài ra, việc gia tăng các loại oxy phản ứng có thể đã gây bất lợi cho các tế bào và để bảo vệ protein trong môi trường nội bào bị oxy hóa nhiều hơn, một cơ chế gọi là S-glutathionylation (tên khoa học là S-glutathionylation) được thúc đẩy.
Các phát hiện này cung cấp những thông tin cơ bản về những gì xảy ra trong các tế bào men răng, từ đó có thể giúp các nhà nghiên tạo ra một con đường mới và quan tâm đến việc tái tạo men răng hoặc phát triển các liệu pháp điều trị bệnh nhân bị khiếm khuyết men răng.
Lacruz chia sẻ: Từ lâu chúng tôi đã quan sát thấy những tổn thương trong men răng liên quan đến nồng độ canxi bất thường trong các tế bào, nhưng giờ đây chúng tôi đã có thể trình bày chi tiết một cách mới cho vấn đề này xảy ra như thế nào.