Kaaries sihikul: looduslikud polüfenoolid häirivad bakterite kinnitumise mehhanismi

Kaaries algab tavaliselt sellest, et Streptococcus mutans kleepub kindlalt emailile ja moodustab biokile (hambakattu), eritades happeid, mis söövitavad hammast. Paljude grampositiivsete bakterite kinnitumise võti on ensüüm sortase A (SrtA): see „õmbleb“ adhesiinvalgud rakuseina (LPXTG motiiv), muutes need tõelisteks ankruteks. Wyomingi ülikooli meeskond teatas, et vahtra looduslikud polüfenoolid pärsivad S. mutans SrtA-d ja vähendavad oluliselt hambakatu teket, kusjuures tugevaim inhibiitor on (-)-epikatehhiingallaat (EKG), mis on tuntud ka rohelisest/mustast teest. See avab tee ohutumate suuvee ja muude hügieenitoodete väljatöötamisele, eriti lastele, kus alkohol ja karmid antiseptikumid on ebasoovitavad. Uuring avaldati ajakirjas Microbiology Spectrum.

Uurimismeetodid

Autorid läksid „arvutustest hamba rakendusmudelini“:

1. In silico molekulaarne modelleerimine näitas, et vahtra polüfenoolid seonduvad S. mutans SrtA aktiivse saidiga.
2. In vitro (ensüüm) – puhastatud SrtA-d testiti in vitro ja kinnitati, et seda inhibeerivad mitmed vahtraühendid.
3. In vitro (biokile) – testiti, kas need ühendid pärsivad S. mutans biokilede kinnitumist ja kasvu "plasthammastel" ja hüdroksüapatiidist ketastel (emailimudel). Võrreldi üksikute polüfenoolide, sealhulgas EKG ja populaarse EGCG efektiivsust. See rada (dokkimine → ensüüm → "emaili" pind) võimaldab meil siduda molekulaarse sihtmärgi reaalse biokile vastase efektiga.

Peamised tulemused

• Mehhanism: Vahtra polüfenoolid pärsivad SrtA-d, mis raskendab adhesiinide "õmblemist" rakuseina külge – bakterid klammerduvad hambapinnale nõrgemini ja moodustavad nõrgema biokile.
• Mõju emailimudelitele: Hüdroksüapatiidist ketastel ja „plasthammastel“ vähendasid sellised ühendid S. mutans'i biokile kontrollrühmaga võrreldes oluliselt.
• Koostis ja võrdlus: EKG oli kõige tugevam inhibiitor; EGCG (mida sageli kasutatakse hambaravitoodetes) toimis samuti, kuid oluliselt vähem – see viitab sellele, et EGCG varasem „tagasihoidlik“ mõju võis olla tingitud molekuli mitteoptimaalsest valikust.
• Ohutus ja kättesaadavus: EKG on suhteliselt kergesti kättesaadav ja odav toidupolüfenool, mistõttu sobib see suuvetesse ja hambapastadesse lisamiseks pigem biofilmivastase lisandina kui „bakterite hävitajana“.

Tõlgendamine ja kliinilised järeldused

See töö rõhutab nihet strateegialt „hävita kõik” strateegiale „bakteritest nende ankrute eemaldamine”. Praktikas tähendab see järgmist:

• Kaariese ennetamisel võiks söödavaid polüfenoole testida fluoriidi ja mehaanilise puhastuse abiainetena, rõhuasetusega adhesiooni/katu vähendamisel;
• lastel ja tundlikel rühmadel on võimalus kasutada mittetoksilisi suuvesi (oluline, sest lapsed neelavad suuvett sageli alla);
• Nahahooldustoodete arendajad peaksid kaaluma EKG-d kui EGCG tugevamat alternatiivi.

Piirangud: in silico/in vitro näidatud; kliinilise efektiivsuse, koostise stabiilsuse ja normaalsele suumikrofloorale avalduva mõju kohta andmed puuduvad – kõik see nõuab prekliinilisi ja randomiseeritud uuringuid. Siiski muudab järjepidevus „sihtmärk → ensüüm → biokile emailil” edasise arenduse veenvaks.

Autorite kommentaarid

• Miks vaher ja mis projekti käivitas? Meeskond märkas, et Listeria ei moodustanud mõnel puiduliigil, eriti vahtral, peaaegu üldse biokile, mis viis ideeni vahtra polüfenoolidest ja nende sihtmärgist, ensüümist sortase A. Seejärel kandsid nad selle idee üle mehhanismiga seotud S. mutansile.
• Peamised teadmised mehhanismi ja uudsuse kohta: Wyomingi Ülikooli doktor Mark Gomelsky sõnul inhibeerivad vahtrasiirupi polüfenoolid „S. mutansis sortase, vähendades bakterite hambapinnale kinnitumise tõenäosust“, millel on pigem biofilmi vastane kui „tapjav“ toime.
• „Liiga sujuva“ sobivuse kohta: „ Mõnes mõttes oli see uuring peaaegu liiga lihtne... kõik läks nii, nagu me ennustasime,“ ütleb Gomelsky, nimetades seda 35-aastase karjääri jooksul haruldaseks kogemuseks.
• EKG versus EGCG. Tugevaim inhibiitor oli (-)-epikatehhiingallaat (EKG); EGCG toimib samuti, aga palju nõrgemalt. Seega autorid järeldavad: EGCG ainete „mõõdukad” mõjud võivad olla tingitud vähem optimaalse ühendi valikust.
• Praktiline vaatenurk ja ohutus. Autorid näevad EKG-d ja teisi söödavaid polüfenoole suuhügieenivahendite (loputusvedelikud, pastad) lisanditena: looduslikud, taskukohased, mittetoksilised – eriti olulised lastele, kes võivad loputusvedelikku alla neelata.
• Mis edasi: Meeskond arendab juba ülikooli idufirma kaudu taimsetel polüfenoolidel põhinevaid tooteid; artikli esimene autor on doktor Ahmed Elbakush.

Uuringu juhi Mark Gomelsky (Wyomingi Ülikool) sõnul: „See oli peaaegu liigagi lahe: ennustused leidsid kinnitust nii ensüümi kui ka hambamudeli puhul.“ Ta rõhutab, et EKG-d ja teisi söödavaid SrtA-vastaseid polüfenoole võiks potentsiaalselt lisada hügieenitoodetele, et ennetada hambaauke, eriti laste toodetes. Meeskond arendab juba selliseid tooteid ülikooliga seotud idufirma kaudu; artikli esimene autor on doktor Ahmed Elbakush.