Исследователи из Токийского медицинского и стоматологического университета (TMDU), Японского агентства медицинских исследований и разработок и Киотского университета обнаружили, что у мышей, которые ели продукты, требующие более высокой силы жевания, увеличивалось образование костей, что влияло на форму челюстных костей.
Токио, Япония. На протяжении всей жизни животного костная ткань скелета постоянно реструктурируется в ответ на изменения прилагаемой силы, например, связанные с упражнениями и движением. Изучение того, как структура челюстной кости изменяется в зависимости от интенсивной жевательной силы или жевательной силы, может пролить свет на механизмы, которые приводят к реконструкции костной ткани.
Масаму Иноуэ и Такехито Оно из Токийского медицинского и стоматологического университета (TMDU) выяснили, как и при каких обстоятельствах происходит реконструкция челюстной кости. Хотя предыдущие исследования показали, что твердость пищи коррелирует со структурой челюсти, еще не было ясно, может ли жевательная сила напрямую влиять на структуру кости. В этом исследовании исследователи обнаружили новую информацию о клеточных и молекулярных изменениях, которые позволяют кости адаптироваться к изменениям механической нагрузки.
Они сделали это, создав новую модель мыши с усиленным жеванием, в которой мышей кормили более твердой пищей (жесткая диета: HD) для увеличения жевательной силы. Они предсказали, что усиление жевания напрямую приводит к изменениям в структуре челюстной кости, используя компьютерное моделирование. Гистологический анализ и анализ экспрессии генов показали, что механическая нагрузка на челюстную кость изменяет экспрессию цитокинов в остеоцитах в кости, что приводит к усиленному формированию кости. Недавно они опубликовали свои выводы в Scientific Reports.
"Хотя существовали доказательства корреляции между вариациями профиля лица и различиями в силе жевания, доказательства причинной связи отсутствовали," говорит Масаму Иноуэ, соавтор. "Кроме того, отсутствие животной модели повышенной жевательной способности затрудняло изучение этой темы в предыдущих исследованиях."
Исследователи обнаружили, что ширина жевательной мышцы, которая имеет решающее значение для жевания, у мышей, получавших HD, увеличивалась. HD привел к большей активации первичной моторной коры головного мозга, которая контролирует жевательные мышцы. Таким образом, HD увеличил жевательную способность и усилие, приложенное к челюстной кости.
Анализ микрокомпьютерной томографии (микро-КТ) in vivo показал, что механическая нагрузка на челюстную кость со стороны HD влияет на ее форму, как это было предсказано компьютерным моделированием. Моделирование также показало, что эти морфологические изменения перераспределяют механическое напряжение, создаваемое в кости HD, указывая на то, что челюстная кость способна адаптировать свою форму к изменениям механической силы.
Кроме того, они обнаружили, что увеличение силы, приложенной к челюстной кости, стимулирует остеоциты производить больше IGF-1, одного из основных факторов роста, который способствует образованию кости. Это изменение привело к образованию кости, что привело к морфологическим изменениям челюстной кости.
"Наши данные показывают, что жевательная сила может вызывать изменения в структуре лица, модулируя функцию клеток, которые регулируют реконструкцию костей," говорит соавтор Томоки Накашима. "Это открытие – что усиление жевания само по себе может напрямую изменить форму челюстной кости – может облегчить разработку методов лечения скелетных аномалий, таких как деформации челюсти."