Molekulare Mechanismen zahnärztlicher Kunststoffe in humanen oralen und intestinalen Zellen

• Antragsteller: Dr. Joachim Volk
• Fachliche Zuordnung: Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 51134548

Alle zahnärztlichen Kunststoffe setzen nach der Polymerisierung neben (Ko)monomeren insbesondere auch Initiatoren der Polymerisierungsreaktion in die Mundhöhle frei. Der molekulare Wirkmechanismus dieser organischen Inhaltsstoffe auf zellulärer Ebene ist bisher kaum bekannt. Geringe Konzentrationen des Komonomers 2-Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) und der Initiatoren Campherchinon (CQ) und Dibenzoylperoxid (DBPO) beeinflussten in verschiedenen Zelltypen die zelluläre Redoxhomöostase. Die Ergebnisse unseres z.Z. noch laufenden DFG-Projektes zeigten, dass CQ apoptotischen Zelltod und CQ und DBPO oxidative Schäden an der genomischen DNA in humanen oralen Keratinozyten induzieren. Ausserdem beeinflussen beide Initiatoren den Zellmetabolismus über Redox-sensitive Modulationsmechanismen unter Beteiligung des Transkriptionsfaktors Nrf2 (low level effect). Wir postulieren, dass eine solche Modifikation (Beeinträchtigung) der Redoxhomöostase sich auf die Zusammensetzung der extrazellulären Matrix (EZM) und damit auf die Gewebshomöostase auswirken kann. Das Ziel dieses Folgeantrags ist es zu untersuchen, (1) ob die durch zahnärztliche Materialien induzierten Änderungen in der Expression von relevanten Komponenten zur Abwehr von oxidativen Stress und von Bestandteilen der EZM sich maßgeblich im Monolayer und 3D (dreidimensionalen)-EZM-Kokulturmodell unterscheiden und (2) in wie weit sich eine Material-induzierte Aktivierung der Redox-sensitiven Transkriptionsfaktoren auf die Expression von Bestandteilen der EZM auswirkt. Dazu werden wir vergleichend im gewebenahen Kokulturmodell, aufgebaut mit humanen Zellen der oralen Mukosa (Fibroblasten, Keratinozyten), und in Zellmonolayern den Einfluss von CQ, DBPO und HEMA auf zur Aufrechterhaltung des oralen Gewebes beitragende (Gewebshomöostase-relevante) zelluläre Parameter untersuchen. Mit etablierten zell- und molekularbiologischen Methoden werden wir Material-beeinflusste Proliferation, Differenzierung und Apoptose sowie die Expression von Bestandteilen der EZM (Membranrezeptoren, Matrix-Metalloproteinasen und deren Inhibitoren, Zytokine etc.) und des oxidativen Stoffwechsels (Nrf2, NFkB und deren Zielgene) analysieren. Unsere Ergebnisse werden neue Erkenntnisse über den durch zahnärztliche Materialien modulierten oxidativen Zellstoffwechsel und die Bedeutung für die Gewebshomöostase liefern. Die Identifizierung und Aufklärung dieser Wirkmechanismen von Komonomeren/Initiatoren ergibt wichtige Daten für die Einschätzung von klinischen Risiken und für die Entwicklung biokompatibler Alternativen zu den bisher klinisch verwendeten Kunststoff-modifizierten Biomaterialien.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Werner Geurtsen