Biologische Aktivität und Modulation des initialen oralen Biofilms (Pellikel)
Final Report Abstract
Die Pellikel ist der initiale Proteinfilm, der sich auf allen oral exponierten Festkörperoberflächen ausbildet. Enzyme sind elementare funktionelle und strukturelle Komponenten der Pellikel. Im Rahmen des vorliegenden Projektes wurde die biologische Aktivität der In-situ-Pellikel erstmalig systematisch untersucht. An der Pellikeloberfläche sind folgende Enzyme in aktiver Konformation immobilisiert: Amylase, Lysozym, Peroxidase, Glycosyltransferasen, Carboanhydrasen, AST, ALT, Transglutaminase und alkalische Phosphatase. Als enzymatische Hauptkomponenten der Pellikel können Amylase, Lysozym, Peroxidase und Glycosyltransferasen angesehen werden. Enzyme tragen somit maßgeblich zu den protektiven Eigenschaften der Pellikel bei (Lysozym, Peroxidase). Sie begünstigen aber auch den bakteriellen Metabolismus (Amylase, Glycosyltransferasen). Die in der Pellikel vorhandenen Enzyme zeigen bereits nach einer Pellikelbildungszeit von 3 min volle Aktivität, so dass die sofortige biologische Funktion dieses Proteinfilms auf den Zahnoberflächen sichergestellt ist. Topische und zeitabhängige Unterschiede der Pellikeldicke haben nur einen marginalen Einfluss auf die an der Pellikeloberfläche exponierte Enzymaktivität. Die in der Pellikel immobilisierten Enzyme zeigen im Vergleich zu den freien Speichelenzymen einen erhöhten Km-Wert und somit eine reduzierte Affinität zum Substrat. Mit Hilfe der Gold- Immunolabelling-Technik konnte gezeigt werden, dass die untersuchten Enzymproteine randomisiert in der Pellikel verteilt sind, insbesondere gelang mit dieser Technik die Differenzierung von drei Isoformen der bakteriellen Glycosyltransferase (GTF B, C, D) in der Pellikel. Nicht oder lediglich in Spuren finden sich proteolytische Enzyme, saure Phosphatase und Urease in der Pellikel, was die Selektivität des initialen Bioadhäsionsprozesses illustriert. Für die intrinsische Maturation der Pellikel sind also vor allem vernetzende Enzyme relevant. Die enzymatische Aktivität der Pellikel wird durch Nahrungsbestandteile und gängige Mundpflegemaßnahmen kaum beeinträchtigt. Eine Ausnahme bildet die Peroxidase, die durch Polyphenole und Peroxide irreversibel inaktiviert wird, die Erneuerung der Peroxidaseaktivität wird durch den „Turnover“ der Pellikel sichergestellt. Die Möglichkeiten der gezielten Anreicherung protektiver Enzyme in der Pellikel sind aufgrund der Selektivität des Proteinadsorptionsprozesses limitiert, vor allem die Anreicherung von Lysozym aber auch von Glucoseoxidase und Peroxidase erscheint jedoch Erfolg versprechend. Unterstützend auf die Immobilisation von Lysozym wirken dabei ein polylphenolhaltiger, antibakteriell wirksamer Tee (Cistus) sowie auch Distelöl. Handelsübliche enzymatische Mundspülungen sind demgegenüber zur therapeutischen Akkumulation von Enzymen in der Pellikel wenig effektiv im Gegensatz zu enzymatischen Zahnpasten.
Publications
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