Il Peptide Thymosin Alpha-1 Blocca la Ferroptosi per Trattare l'Infiammazione della Polpa Dentale

La pulpite dentale è una delle patologie orali più comuni e dolorose, generalmente trattata con la terapia canalare o l'estrazione del dente. Nonostante la sua diffusione, i meccanismi molecolari che guidano la morte delle cellule della polpa durante l'infiammazione non sono ancora completamente compresi. Questo studio è il primo a caratterizzare sistematicamente la ferroptosi — una forma di morte cellulare ferro-dipendente e guidata da perossidi lipidici — come meccanismo centrale nella pulpite, e a identificare la timosina α1 come potenziale agente terapeutico in grado di contrastarla.

I ricercatori hanno eseguito il sequenziamento dell'RNA a singola cellula (scRNA-seq) su tessuto prelevato da 3 pazienti con pulpite e 3 controlli sani, acquisendo 40.231 cellule (17.814 da polpe infiammate; 22.417 da polpe sane). Il clustering UMAP ha identificato 12 tipi cellulari distinti, tra cui fibroblasti, macrofagi, neutrofili, cellule T, cellule B, plasmacellule, cellule endoteliali, cellule staminali mesenchimali e cellule di Schwann. I fibroblasti predominavano nella polpa sana, ma risultavano marcatamente ridotti nella pulpite, mentre le popolazioni di cellule immunitarie si espandevano in modo sostanziale. Geni correlati alla ferroptosi con espressione differenziale (DE-FRGs), incrociati con il database FerrDB di 484 geni della ferroptosi, sono stati individuati in quasi ogni cluster cellulare; la via della ferroptosi risultava significativamente arricchita nei fibroblasti, nei macrofagi, nelle cellule staminali mesenchimali (MSC), nei neutrofili, nelle cellule di Schwann non mielinizzanti e nelle cellule della polpa dentale (DPC). La fosforilazione ossidativa è risultata la via metabolica co-arricchita più significativa, implicando la disfunzione mitocondriale nell'attivazione della ferroptosi.

Per validare la ferroptosi a livello tissutale, il gruppo di ricerca ha misurato i livelli di ROS e Fe2+ in campioni di polpa umana mediante le sonde fluorescenti DCFH-DA e FerroOrange. Entrambi i marcatori erano significativamente elevati nella pulpite rispetto alla polpa sana (p<0,05). L'immunoistochimica ha confermato una bassa espressione di GPX4 (il principale soppressore della ferroptosi) e un'alta espressione di PTGS2 (marcatore della ferroptosi) nel tessuto con pulpite, coerentemente con una ferroptosi attiva. Nelle DPC stimolate con LPS in vitro, il sequenziamento dell'RNA ha identificato 68 geni della ferroptosi con espressione differenziale, con GPX4 che mostrava un'espressione notevolmente bassa all'analisi della heatmap.

La timosina α1 (Tα1) a 1 μg/mL è stata selezionata sulla base di saggi di proliferazione CCK8 che mostravano una promozione ottimale della crescita delle DPC a 24 ore. Nelle DPC stimolate con LPS, il trattamento con Tα1 ha aumentato significativamente l'espressione proteica di GPX4 e della catena leggera della ferritina (FTL) e ha ridotto l'espressione di PTGS2 (p<0,05). I livelli intracellulari di Fe2+, misurati tramite fluorescenza FerroOrange, sono stati significativamente ridotti da Tα1, in modo paragonabile all'inibitore della ferroptosi ferrostatina-1. La citometria a flusso con JC-10 ha mostrato che il rapporto di fluorescenza rosso/verde — misura del potenziale di membrana mitocondriale — è stato significativamente ripristinato da Tα1 nelle DPC stimolate con LPS (p<0,05). Il silenziamento del gene PTMA (che codifica il precursore della Tα1) ha invertito questi effetti protettivi, confermando la specificità della via molecolare. Tα1 ha inoltre ridotto significativamente l'espressione di TNF-α, IL-1β e IL-6 nelle DPC stimolate con LPS (p<0,05).

In un modello di pulpite su ratto, il PTMA è stato somministrato sia tramite spugna di gelatina posizionata nel sito di esposizione della polpa, sia mediante iniezione diretta nella polpa. Entrambe le modalità di somministrazione hanno ridotto significativamente l'infiltrazione di cellule infiammatorie e l'espressione di PTGS2, e hanno aumentato l'espressione di GPX4 rispetto ai controlli trattati solo con LPS (p<0,05). I livelli di Fe2+ nella polpa dei ratti erano significativamente più elevati nel gruppo LPS rispetto ai controlli, e entrambe le vie di somministrazione del PTMA hanno ridotto significativamente l'accumulo di Fe2+. Il sequenziamento dell'RNA delle DPC trattate con Tα1 rispetto a quelle trattate solo con LPS ha confermato un'ampia inversione dei pattern di espressione dei DE-FRGs. Questi risultati convergenti in vitro, in vivo e trascrittomici stabiliscono un legame meccanicistico tra timosina α1, soppressione della ferroptosi e risoluzione della pulpite, aprendo una potenziale strada per terapie peptidiche di preservazione della polpa dentale.