Kiespijn werkt anders dan gedacht

14 April, 2021 11:42
Kiespijn werkt anders dan gedacht: via zeer gevoelige sensor
Tandheelkunde De crux bij gevoelige tanden blijkt een temperatuurgevoelig kanaaltje. Kauwen op een kruidnagel helpt.

Bron: NRC; Sander Voormolen
5 april 2021
Leestijd 3 minuten

Odontoblasten vormen de eerste schakel bij kiespijn

Kiespijn blijkt heel anders te ontstaan dan tandartsen hebben geleerd. Ontstoken tanden zijn extreem koudegevoelig – in dat gegeven lag de sleutel voor een nieuwe ontdekking door de Duitse elektrofysioloog Katharina Zimmermann. Een speciaal type cellen in kiezen en tanden, de zogeheten odontoblasten, blijkt te dienen als uiterst gevoelige sensor voor beschadigingen of bedreigingen van de tanden. Het onderzoek verscheen eind maart in Science Advances.

Zimmermann en haar team konden aantonen dat odontoblasten op koude reageren via een moleculaire receptor, TRPC5 genaamd. Deze receptor is een ionkanaaltje in de celmembraan, dat bij activatie selectief calciumionen doorlaat. Daardoor verandert de elektrische lading van de cel, waarna dat signaal wordt opgepikt door nabijgelegen zenuwcellen. Die sturen het als pijnsignaal naar de hersenen.

„Het is een alternatief voor de gebruikelijke verklaring van kiespijn, die nooit bewezen is”, zegt Zimmermann in een videogesprek vanuit Erlangen, waar zij werkt als onderzoeker aan de Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Neurenberg. Ze doelt op de zogeheten hydrodynamische theorie van Brännström. Die zegt dat de zenuwuiteinden diep in de tanden en kiezen geprikkeld kunnen raken door veranderingen in de vloeistofstroom door microscopische kanaaltjes in het tandbeen. Let wel, dit zijn fysieke kanaaltjes die je kunt zien door een lichtmicroscoop, in tegenstelling tot de moleculaire kanaaltjes van Zimmermanns alternatief. Temperatuurverandering zou die subtiele stroming beïnvloeden, waardoor de zenuwuiteinden in de tand mechanisch geprikkeld raken.

Simpeler verklaring
„De werking hiervan is echter nog nooit door iemand waargenomen”, zegt Zimmermann. „Ook niet door Brännström zelf. We kunnen Brännströms theorie helaas niet falsifiëren op basis van onze experimenten, maar ons alternatief met een rol voor odontoblasten biedt wel een simpeler en logischer verklaring voor het fenomeen.”

Odontoblasten zijn cruciale cellen. Ze maken dentine (tandbeen) dat bestaat uit een netwerk van collageenvezels, waarin kristallen van hydroxyapatiet stevigheid geven, en waarop de harde buitenste laag van tandglazuur mineraliseert. De odontoblasten hebben lange uitlopers die ver doorlopen in de kanaaltjes van het dentine. Die fungeren mogelijk als voelsprieten die snel een temperatuurverandering aan het tandoppervlak waarnemen.

„Het zijn heel bijzondere cellen”, zegt Zimmermann. „Een paar jaar geleden is ook al ontdekt dat ze onderdeel zijn van het immuunsysteem. Ze scheiden antibacteriële stoffen uit op plaatsen waar het tandglazuur is beschadigd en maken dan ook signaalstoffen aan die andere onderdelen van het immuunsysteem activeren. Zo zijn ze een cruciaal onderdeel van de verdediging tegen infectie.”

Zimmermann vermoedt dat de koudereceptor TRPC5 ook een rol speelt bij de ontstekingspijn. „Deze receptor reageert namelijk ook op waterstofperoxide”, zegt ze. „Bij ontstekingen ontstaan soortelijke reactieve moleculen: vrije radicalen.” Dat verklaart ook waarom het oude huismiddeltje van kauwen op een kruidnagel helpt tegen kiespijn; de stof eugenol in kruidnagels is namelijk een krachtige remmer van TRPC5. „Ook in materiaal dat tandartsen voor vullingen gebruiken zit soms eugenol, vanwege de ontsmettende en verdovende werking van de stof. Nu hebben we ook een moleculaire verklaring hoe dit werkt.”

Zimmermann ontdekte het ionkanaaltje TRPC5 al meer dan 15 jaar geleden, toen zij werkte in het laboratorium van David Clapham van Harvard Medical School. „Destijds waren er nog maar twee andere moleculaire koudereceptoren bekend, TRPM8 en TRPA1. Die twee versterken elkaar in de reactie op koude in de huid, maar ons derde kanaaltje was daar niet bij betrokken. We zaten op een dood spoor, totdat we bedachten dat ook tanden heel gevoelig zijn voor koude.”

Evolutionaire selectie heeft de pijnprikkel uit tanden en kiezen zo sterk gemaakt

Dat bleek raak, TCRP5 was aanwezig in tanden, maar het had nog heel wat voeten in aarde om te bewijzen dat deze receptor hier inderdaad verantwoordelijk was voor de pijnprikkel veroorzaakt door koude. Het lukte uiteindelijk het bewijs rond te krijgen door verschillende genetisch gemodificeerde muizen te maken die elk een van de drie koudereceptoren misten. Zimmermann deed vervolgens proeven met onderkaakjes van de muizen, waarvan de zenuwen nog intact waren en waarin ook nog een snijtand en drie kiezen zaten. Zo kon ze precies de zenuwreactie meten op koude, chemische prikkels of schade aan de tanden. Voor TRPC5, die eerst niet was thuis te brengen, bleek een hoofdrol weggelegd. Zimmermann: „Door muizen te kruisen die verschillende koude-receptoren misten konden we combinaties maken om het helemaal uit te pluizen. Zo zagen we dat bij een muis zonder TRPC5 ongeveer de helft van het pijnsignaal wegviel. Als we daarbovenop ook de TRPA1 blokkeerden verdween het pijnsignaal geheel.”

Een verrassing was dat TRPC5-receptoren veel prominenter waren in de odontoblasten dan in de zenuwuiteinden. Voor Zimmermann een aanwijzing dat dáár de actie plaatsvindt. Bovendien bleek ook dat in beschadigde menselijke tanden de TRPC5-activiteit was toegenomen, wat klopt met de observatie dat ontstoken tanden gevoeliger zijn voor koude.

„Tanden hebben met TRPC5-receptoren in de odontoblasten hun eigen unieke manier om pijn te registreren”, zegt Zimmermann. „Selectiedruk in de evolutie heeft de pijnprikkel uit tanden en kiezen waarschijnlijk zo sterk gemaakt. Een onbeschadigd gebit is namelijk essentieel om goed te kunnen overleven.”

 

Odontoblasten vormen de eerste schakel bij kiespijn

Odontoblasten vormen de eerste schakel bij kiespijn

 

 

Kiespijn blijkt heel anders te ontstaan dan tandartsen hebben geleerd. Ontstoken tanden zijn extreem koudegevoelig – in dat gegeven lag de sleutel voor een nieuwe ontdekking door de Duitse elektrofysioloog Katharina Zimmermann. Een speciaal type cellen in kiezen en tanden, de zogeheten odontoblasten, blijkt te dienen als uiterst gevoelige sensor voor beschadigingen of bedreigingen van de tanden. Het onderzoek verscheen eind maart in Science Advances.

Zimmermann en haar team konden aantonen dat odontoblasten op koude reageren via een moleculaire receptor, TRPC5 genaamd. Deze receptor is een ionkanaaltje in de celmembraan, dat bij activatie selectief calciumionen doorlaat. Daardoor verandert de elektrische lading van de cel, waarna dat signaal wordt opgepikt door nabijgelegen zenuwcellen. Die sturen het als pijnsignaal naar de hersenen.

„Het is een alternatief voor de gebruikelijke verklaring van kiespijn, die nooit bewezen is”, zegt Zimmermann in een videogesprek vanuit Erlangen, waar zij werkt als onderzoeker aan de Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Neurenberg. Ze doelt op de zogeheten hydrodynamische theorie van Brännström. Die zegt dat de zenuwuiteinden diep in de tanden en kiezen geprikkeld kunnen raken door veranderingen in de vloeistofstroom door microscopische kanaaltjes in het tandbeen. Let wel, dit zijn fysieke kanaaltjes die je kunt zien door een lichtmicroscoop, in tegenstelling tot de moleculaire kanaaltjes van Zimmermanns alternatief. Temperatuurverandering zou die subtiele stroming beïnvloeden, waardoor de zenuwuiteinden in de tand mechanisch geprikkeld raken.

Simpeler verklaring

„De werking hiervan is echter nog nooit door iemand waargenomen”, zegt Zimmermann. „Ook niet door Brännström zelf. We kunnen Brännströms theorie helaas niet falsifiëren op basis van onze experimenten, maar ons alternatief met een rol voor odontoblasten biedt wel een simpeler en logischer verklaring voor het fenomeen.”

Odontoblasten zijn cruciale cellen. Ze maken dentine (tandbeen) dat bestaat uit een netwerk van collageenvezels, waarin kristallen van hydroxyapatiet stevigheid geven, en waarop de harde buitenste laag van tandglazuur mineraliseert. De odontoblasten hebben lange uitlopers die ver doorlopen in de kanaaltjes van het dentine. Die fungeren mogelijk als voelsprieten die snel een temperatuurverandering aan het tandoppervlak waarnemen.

„Het zijn heel bijzondere cellen”, zegt Zimmermann. „Een paar jaar geleden is ook al ontdekt dat ze onderdeel zijn van het immuunsysteem. Ze scheiden antibacteriële stoffen uit op plaatsen waar het tandglazuur is beschadigd en maken dan ook signaalstoffen aan die andere onderdelen van het immuunsysteem activeren. Zo zijn ze een cruciaal onderdeel van de verdediging tegen infectie.”

Zimmermann vermoedt dat de koudereceptor TRPC5 ook een rol speelt bij de ontstekingspijn. „Deze receptor reageert namelijk ook op waterstofperoxide”, zegt ze. „Bij ontstekingen ontstaan soortelijke reactieve moleculen: vrije radicalen.” Dat verklaart ook waarom het oude huismiddeltje van kauwen op een kruidnagel helpt tegen kiespijn; de stof eugenol in kruidnagels is namelijk een krachtige remmer van TRPC5. „Ook in materiaal dat tandartsen voor vullingen gebruiken zit soms eugenol, vanwege de ontsmettende en verdovende werking van de stof. Nu hebben we ook een moleculaire verklaring hoe dit werkt.”

Zimmermann ontdekte het ionkanaaltje TRPC5 al meer dan 15 jaar geleden, toen zij werkte in het laboratorium van David Clapham van Harvard Medical School. „Destijds waren er nog maar twee andere moleculaire koudereceptoren bekend, TRPM8 en TRPA1. Die twee versterken elkaar in de reactie op koude in de huid, maar ons derde kanaaltje was daar niet bij betrokken. We zaten op een dood spoor, totdat we bedachten dat ook tanden heel gevoelig zijn voor koude.”

Evolutionaire selectie heeft de pijnprikkel uit tanden en kiezen zo sterk gemaakt

Dat bleek raak, TCRP5 was aanwezig in tanden, maar het had nog heel wat voeten in aarde om te bewijzen dat deze receptor hier inderdaad verantwoordelijk was voor de pijnprikkel veroorzaakt door koude. Het lukte uiteindelijk het bewijs rond te krijgen door verschillende genetisch gemodificeerde muizen te maken die elk een van de drie koudereceptoren misten. Zimmermann deed vervolgens proeven met onderkaakjes van de muizen, waarvan de zenuwen nog intact waren en waarin ook nog een snijtand en drie kiezen zaten. Zo kon ze precies de zenuwreactie meten op koude, chemische prikkels of schade aan de tanden. Voor TRPC5, die eerst niet was thuis te brengen, bleek een hoofdrol weggelegd. Zimmermann: „Door muizen te kruisen die verschillende koude-receptoren misten konden we combinaties maken om het helemaal uit te pluizen. Zo zagen we dat bij een muis zonder TRPC5 ongeveer de helft van het pijnsignaal wegviel. Als we daarbovenop ook de TRPA1 blokkeerden verdween het pijnsignaal geheel.”

Een verrassing was dat TRPC5-receptoren veel prominenter waren in de odontoblasten dan in de zenuwuiteinden. Voor Zimmermann een aanwijzing dat dáár de actie plaatsvindt. Bovendien bleek ook dat in beschadigde menselijke tanden de TRPC5-activiteit was toegenomen, wat klopt met de observatie dat ontstoken tanden gevoeliger zijn voor koude.

„Tanden hebben met TRPC5-receptoren in de odontoblasten hun eigen unieke manier om pijn te registreren”, zegt Zimmermann. „Selectiedruk in de evolutie heeft de pijnprikkel uit tanden en kiezen waarschijnlijk zo sterk gemaakt. Een onbeschadigd gebit is namelijk essentieel om goed te kunnen overleven.”

NVvE Webinar: Help! ik zie zwarte vlekken