L'innervazione dentale consente ai denti di rilevare pressione, temperatura e infiammazione, che sono tutti cruciali per l'uso e il mantenimento dell'organo dentale. Il mancato rilevamento del dolore dentale associato alla carie dentale e al trauma porta alla progressione della malattia. Pertanto, una corretta innervazione è un requisito per la normale crescita, funzione e cura dei denti.
Mentre la maggior parte degli organi sono completamente funzionali e innervati dal momento della nascita, lo sviluppo dei denti si estende nella vita adulta, con l'innervazione dei denti e la mineralizzazione che si verificano in concerto durante le fasi postnatali1,2. È interessante notare che la polpa dentale (DP) mesenchyme inizialmente secerne segnali repellenti durante l'embriogenesi per impedire l'ingresso dell'assone nell'organo dentale in via di sviluppo, che successivamente si sposta alla secrezione di fattori attrattivi come il dente si avvicina all'eruzione3,4. Durante le fasi postnatali, gli assoni afferenti del nervo trigeminale (TG) penetrano dentro e in tutto il dente intorno al momento in cui inizia la deposizione della dentina (rivisto a Pagella, P. et al.5). Diversi studi in vivo hanno dimostrato che le interazioni neuronale-mesenchymal guidano l'innervazione dentale nei topi (rivisti a Luukko, K. et al.6),ma sono disponibili pochi dettagli dei meccanismi molecolari.
Le co-culture cellulari forniscono ambienti controllati in cui gli investigatori possono manipolare le interazioni tra popolazioni neuronali e mesenchimale. Gli esperimenti di co-cultura consentono di approfondire i percorsi di segnalazione che guidano l'innervazione e lo sviluppo dei denti. Tuttavia, molti dei metodi convenzionali utilizzati per studiare le cellule in co-cultura presentano sfide tecniche. Per esempio, la colorazione viola cristallina della crescita di neurite può non macchiare specificamente le cellule di Schwann incluse nelle dispersioni dei pacchetti TG, e ci possono essere picchi di intensità del colore con risposte relativamente piccole7. Le camere microfluidiche offrono un'opzione interessante, ma sono considerevolmente più costose dei filtri transwell8,9 e consentono solo lo studio delle risposte neuronali alle secrezioni DP. Per affrontare questi problemi, abbiamo sviluppato un protocollo che consente: a) precisa colorazione e imaging della crescita di TG neurite in risposta alle secrezioni DP, b) modificazione genetica delle cellule DP e/o neuroni TG per studiare percorsi di segnalazione specifici, e c) indagine delle risposte delle cellule DP a fattori secreti dai neuroni TG. Questo protocollo offre la possibilità di studiare con precisione diverse caratteristiche dell'innervazione dei denti nell'ambiente controllato di un saggio di co-cultura in vitro.