Savčí zuby se zakládají již během embryonálního vývoje jedince a pak je jen otázkou času, kdy se u narozených mláďat prořízne první zub. Způsob, jakým dochází k určení budoucího umístění zubů v čelisti, popsali a vůbec poprvé v reálném čase nasnímali vědci z University of California v San Francisku. Hlavní podíl na tomto objevu má mladý český vědec Mgr. Jan Procházka, Ph.D., který se po několika letech postdoktorálního pobytu ve Spojených státech amerických vrátil do České republiky a svou studii dokončil v Českém centru fenogenomiky ve vědeckém centru BIOCEV.
Důležitou roli v tom, aby se orgány vyvíjely během zárodečného vývoje na správném místě, hrají
morfogeny, signální molekuly, které se difuzně šíří tkání. Jak se morfogeny šíří, vytváří v embryu
koncentrační gradienty – v různé vzdálenosti od zdroje se nachází různá koncentrace těchto látek.
Míra koncentrace pak určuje, jaké druhy specializovaných buněk a následně jaké orgány se na daném
místě vytvoří.
Obecně je přijímána teorie, že signálem pro začátek zubního vývoje během embryogeneze je
interakce epiteliálních buněk ústní dutiny, které produkují protein Sonic Hedgehog (SHH), známý
morfogen, s buňkami mezenchymu, který dává základ horní a dolní čelisti. Vzniká tak dentální lišta,
z které se tvoří zubní pupeny, v nichž už je základ pro budoucí zuby. Co se ale děje ještě předtím
uvnitř samotného epitelu? Podílejí se ještě nějaké další buňky na tvorbě zubního základu? A jak se
případně tyto buňky dostanou na správné místo?
Výzkum ukázal, že prekurzorové epitelové buňky předurčené k tvorbě stoliček se od počátku
nevyvíjí na místě budoucího zubu, jak se doposud vědecká komunita domnívala, neboť do své cílové
destinace migrují až během vývoje. Jan Procházka spolu se svými kolegy zachytil pomocí mikroskopu
vybaveného kamerou, jak buňky, ze kterých se později stanou stoličky, změní během dvou dnů myšího
embryonálního vývoje svou pozici. Tyto buňky se nejdříve seskupí do růžicové struktury v zadní
části ústní dutiny v oblasti čelistního kloubu, tato růžice se posléze rozvolní a buňky putují
směrem k místu, kde z nich později vyroste zub. Další pozorování ukázala, že v místě konečného
usídlení prekurzorových buněk se během tohoto procesu nachází buňky produkující morfogen SHH, který
buňky budoucích stoliček navádí do jejich konečného domova. Když vědci produkci proteinu SHH u myší
zablokovali, cílené putování buněk se narušilo a stejně tak i vývoj zubů.
Zásadním vědeckým poznatkem této studie je, že buňky savčího epitelu, který byl doposud
považován za velmi těsnou a rigidní strukturu, jsou schopné takto cíleného pohybu. Zuby navíc
představují důležitý model pro studium regulace vývoje ostatních orgánů, neboť se u nich široce
uplatňují univerzální vývojové programy. Proto lze předpokládat, že výše popsaná epitelová migrace
je s největší pravděpodobností obecnějším mechanismem tvorby orgánů v celé živočišné říši. Bylo by
pak možné vysvětlit, proč se postavení zubů či jiných orgánů tak liší mezi různými živočišnými
druhy, i když jsou jejich rané buněčné prekurzory totožné.
Pro klinickou praxi není bez zajímavosti, že migrace pozorovaná u prekurzorů stoliček v mnoha
ohledech připomíná chování buněk invazivních nádorů. Hlubší porozumění mechanismu migrace
orgánových prekurzorů během embryonálního vývoje tak může mít zásadní význam i pro studium tvorby
nádorů a jejich invazivního šíření.
Foto: Jan Procházka
Vlevo: Růžicovitá struktura progenitorových buněk před migrací.
Vpravo: Uspořádání buněk v zárodku zubu (již po migraci) je náhodné, a tedy vzniklé
pomícháváním a agregací buněk, a nikoli klonální expanzí malé populace na jednom místě v epitelu,
jak se dříve soudilo.
12 Apr 2016