كيف تحس الأسنان بالبرودة

المترجم: عدنان احمد الحاجي

قناة أيونية تسمى TRPC5 تعمل كمستشعر جزيئي للبرودة في الأسنان ويمكن أن تكون بمثابة هدف دوائي جديد لعلاج آلام الأسنان.

قد يكون شرب المشروبات الباردة مؤلماً للذين يعانون من تسوس الأسنان.

“ألم الأسنان ألم فريد من نوعه ومؤلم جدًا.”كما يقول ديفيد كلافام، نائب الرئيس وكبير المسؤليين العلميين في معهد هوارد هيوز الطبي (HHMI):

الآن، اكتشف ديفيد وفريق دولي من الباحثين كيف تحس الأسنان بالبرودة وحددوا العناصر الجزيئية والخلوية المسببة لهذا الاحساس بالألم. أفاد الفريق في 26 مارس 2021 ، في مجلة تقدم العلوم Science Advances، أن خلايا الأسنان التي تسمى الخلايا المكونة للأسنان odontoblasts تحتوي على بروتينات حساسة للبرودة موجودة في كل من الفئران والبشر. الإشارات الصادرة عن هذه الخلايا قد تؤدي في النهاية إلى حدوث صدمة ألم في الدماغ.

هذا البحث يقدم تفسيرًا لكيف يمكن أن يخفف العلاج المنزلي القديم من آلام الأسنان، المكون الرئيس في زيت القرنفل، والذي استخدم لعدة قرون في طب الأسنان، يحتوي على مادة كيميائية حاصرة block للبروتين “المستشعر للبرودة”، كما تقول باحثة في الفيزيولوجيا الكهربية كاثرينا زيمرمان Katharina Zimmermann التي قادت البحث في جامعة فريدريش ألكسندر، إرلانغن نورنبرغ Friedrich–Alexander University Erlangen–Nürnberg في ألمانيا.

تطوير أدوية تستهدف هذا البروتين المستشعر للبرودة بشكل أكثر تحديدًا يمكن أن يقضي على حساسية الأسنان تجاه البرودة، كما تقول زيمرمان. “بمجرد أن يكون لديك جزيء يمكن استهدافه، فهناك إمكانية للعلاج.”

قناة اللغز

تتسوس الأسنان عندما تنخر طبقة من البكتيريا والحمض مينا الأسنان، والمينا طبقة أسنان بيضاء صلبة. حين تتآكل المينا، تتشكل حفر تسمى التجاويف. يعاني ما يقرب من 2.4 مليار شخص في العالم – حوالي ثلث سكان العالم – من تجاويف غير معالجة في الأسنان الدائمة ، والتي يمكن أن تسبب ألمًا شديدًا، بما في ذلك الحساسية الشديدة للبرودة.

لم يعرف أحد في الحقيقة كيف تحس الأسنان بالبرودة ، ولكن باحثون طرحوا نظرية رئيسية واحدة. قنوات دقيقة (في الصغر) داخل الأسنان تحتوي سائلًا يتحرك عندما تتغير درجة الحرارة. بطريقة ما، تستطيع الأعصاب أن تستشعر اتجاه هذه الحركة، والتي تعطي اشارة على ما إذا كانت السن ساخنةَ أو باردةً ، كما اقترح بعض الباحثين.

“لا يمكننا استبعاد هذه النظرية” ، ولكن لم يكن هناك أي دليل مباشر عليها، كما يقول كلافام Clapham، اختصاصي البيولوجيا العصبية في مركز جانيليا للأبحاث Janelia Research Campus التابع لمعهد هوارد هيوز الطبي HHMI. من الصعب دراسة حركة السوائل في الأسنان – وبيولوجيا الأسنان بشكل عام. يتعين على الباحثين للوصول إليها قطع المينا – وهي أقوى مادة في جسم الإنسان – وقطع طبقة صلبة أخرى تسمى العاج، وكل ذلك بدون طحن اللب الناعم للأسنان والأوعية الدموية والأعصاب في داخلها. في بعض الأحيان ، “تتداعى الأسنان كلها إلى قطع صغيرة “كما تقول زيمرمان.

زيمرمان وكلافام وزملاؤهما لم يشرعوا في دراسة الأسنان، حيث كانت دراستهم مركزة بشكل أساسي على القنوات الأيونية، وهي مسام موجودة في أغشية الخلايا التي تعمل بمثابة بوابات جزيئية. بعد استشعار الإشارة – وهي رسالة كيميائية أو تغير في درجة الحرارة ، على سبيل المثال – هذه القنوات الأيونية إما أن تنغلق بإطباق أو تنفتح على مصاريعها وتترك الأيونات تتدفق إلى الخلية. ينتج عن ذلك نبضة كهربائية تنطلق مسرعةً من خلية إلى أخرى. وهي طريقة سريعة جدًا لإرسال المعلومات وهي أيضًا ضرورية للدماغ والقلب والأنسجة الأخرى.

منذ حوالي خمسة عشر عامًا، عندما كانت زيمرمان باحثةً في مرحلة ما بعد الدكتوراة في مختبر كلافام ، اكتشف فريق البحث أن قناة أيونية تسمى TRPC5 شديدة الحساسية للبرودة. لكن الفريق لم يعرف في أي مكان في الجسم يبرز تأثير قدرة استشعار البرودة للقناة الأيونية TRPC5. اكتشفوا أنه لم يكن محلها الجلد. الفئران المفتقرة إلى هذه القناة الأيونية لا تزال بإمكانها الاحساس بالبرودة، كما أفاد الفريق في عام 2011 في دورية وقائع الاكاديمية الوطنية للعلوم Proceedings of the National Academy of Sciences .

بعد ذلك، “وصلنا إلى طريق مسدود” ، كما تقول زيمرمان. كان الفريق جالسًا على الغداء ذات يوم يناقش المسألة عندما كنا نفكر فيها أخيرًا. “قال ديفيد،” حسنًا، ما هي الأنسجة الأخرى في الجسم التي تحس بالبرودة؟ “كما تتذكر زيمرمان. كان الجواب الأسنان.

السن بتمامه

اكتشف المؤلف المشارك في الدراسة يوخن لينيرز Jochen Lennerz، أخصائي علم الأمراض في مستشفى ماساتشوستس العام ، بعد فحص عينات من البشر البالغين أن القناة الأبونية TRPC5 موجودة بالفعل في الأسنان – ومن باب أولى تكون موجودة في الأسنان التي فيها تجاويف.

تجربة جديدة أجريت على الفئران أقنعت الباحثين بأن القناة الأيونية TRPC5 تقوم بالفعل بوظيفة مستشعر البرودة. بدلاً من كسر السن وفحص خلاياه بشكل حصري في طبق، نظر فريق زيمرمان إلى الحهاز السني بأكمله: عظم الفك والأسنان وأعصاب الأسنان. وسجل الفريق النشاط العصبي بمجرد ملامسة الأسنان بمحلول مبرد بالثلج. في الفئران العادية، أثار هذا المحلول المتجمد نشاطًا عصبيًا، مما يشير إلى أن السن كان يحس بالبرودة.

ليس الحال كما هو في الفئران التي تفتقر إلى القناة الأيونية TRPC5 أو في الأسنان المعالجة بمادة كيميائية حاصرة للقناة الأيونية. كانت هذه قرينة رئيسية على أن القناة الأيونية يمكن أن تحس بالبرودة ، كما تقول زيمرمان. يبدو أن هناك قناة أيونية أخرى درسها الفريق، وهي قناة TRPA1، تلعب دورًا أيضًا. تتبع الفريق موقع TRPC5 لنوع معين من الخلايا، الخلايا المكونة للأسنان odontoblasts المتواجدة بين اللب والعاج. عندما يعض شخص لديه أسنان مكشوفة العاج (عاج منزوع المينا) على مصاصة الثلج، على سبيل المثال، تلتقط تلك الخلايا المعبأة بالقنوات الأيونية TRPC5 الإحساس بالبرودة و “آه!” تنطلق الإشارة سريعًا إلى الدماغ.

يقول كلافام إن هذا الإحساس الحاد لم يُدرس على نطاق واسع كما درست مجالات العلوم الأخرى. يقول: قد لا يعتبر ألم الأسنان موضوع موضة، “لكنه مهم ويؤثر على الكثير من الناس”.

تشير زيمرمان إلى أن رحلة الفريق نحو هذا الاكتشاف امتدت لأكثر من عقد من الزمن. وتقول إن معرفة وظيفة جزيئات وخلايا معينة أمر صعب. “والبحث الجيد يمكن أن يستغرق وقتًا طويلاً.”