Kariess krustpunktā: dabiskie polifenoli izjauc baktēriju piestiprināšanās mehānismu

Kariess parasti sākas ar Streptococcus mutans stingri piestiprināšanos pie emaljas un bioplēves (zobu aplikuma) veidošanos, izdalot skābes, kas grauž zobu. Daudzu grampozitīvu baktēriju piestiprināšanās atslēga ir enzīms sortāze A (SrtA): tas "iešuj" adhezīna proteīnus šūnas sienā (LPXTG motīvs), pārvēršot tos par īstiem enkuriem. Vaiomingas Universitātes komanda ziņoja, ka dabiskie polifenoli no kļavas lapas kavē S. mutans SrtA un ievērojami samazina aplikuma veidošanos, un spēcīgākais inhibitors ir (-)-epikatehīna gallāts (EKG), kas labi pazīstams arī no zaļās/melnās tējas. Tas paver ceļu drošākiem mutes skalošanas līdzekļiem un citiem higiēnas līdzekļiem, īpaši bērniem, kur alkohols un spēcīgi antiseptiķi nav vēlami. Pētījums ir publicēts žurnālā " Microbiology Spectrum".

Pētījuma metodes

Autori pārgāja “no aprēķiniem uz zoba lietišķo modeli”:

1. Molekulārā modelēšana in silico parādīja, ka kļavu polifenoli saistās ar S. mutans SrtA aktīvo centru.
2. In vitro (enzīms) — attīrīts SrtA tika testēts in vitro un apstiprināts, ka to inhibē vairāki kļavu savienojumi.
3. In vitro (bioplēve) — pārbaudīts, vai šie savienojumi kavē S. mutans bioplēvju piestiprināšanos un augšanu uz "plastmasas zobiem" un uz hidroksiapatīta diskiem (emaljas modelis). Tika salīdzināta atsevišķu polifenolu, tostarp EKG un populārā EGCG, efektivitāte. Šis ceļš (piesaiste → enzīms → "emaljas" virsma) ļauj mums sasaistīt molekulāro mērķi ar reālu anti-bioplēves efektu.

Galvenie rezultāti

• Mehānisms: Kļavu polifenoli kavē SrtA, kas apgrūtina adhezīnu “iesiešanos” šūnu sienā — baktērijas sliktāk pieķeras zoba virsmai un veido vājāku bioplēvi.
• Ietekme uz emaljas modeļiem: uz hidroksiapatīta diskiem un “plastmasas zobiem” šādi savienojumi ievērojami samazināja S. mutans bioplēvi salīdzinājumā ar kontroles grupu.
• Sastāvs un salīdzinājums: EKG bija visspēcīgākais inhibitors; EGCG (bieži lieto zobārstniecības produktos) arī iedarbojās, bet ievērojami mazāk spēcīgi, kas liecina, ka EGCG iepriekšējā "pieticīgā" iedarbība varētu būt saistīta ar neoptimālu molekulas izvēli.
• Drošība un pieejamība: EKG ir pārtikas polifenols, kas ir relatīvi viegli pieejams un lēts, tāpēc to var iekļaut mutes skalojamos līdzekļos un zobu pastās kā antibioplēves piedevu, nevis “baktēriju iznīcinātāju”.

Interpretācija un klīniskie secinājumi

Darbs pastiprina pāreju no stratēģijas "nogalināt visu" uz stratēģiju "atbrīvot baktērijas no to enkuriem". Praksē tas nozīmē:

• Kariesa profilaksē ēdamos polifenolus varētu testēt kā fluorīda un mehāniskās tīrīšanas palīgvielas, uzsverot adhēzijas/aplikuma samazināšanu;
• bērniem un jutīgām grupām būs pieejams logs netoksiskiem mutes skalošanas līdzekļiem (svarīgi, jo bērni bieži norij mutes skalošanas līdzekļus);
• Ādas kopšanas līdzekļu izstrādātājiem vajadzētu apsvērt EKG kā spēcīgāku alternatīvu EGCG.

Ierobežojumi: pierādīts in silico/in vitro; nav datu par klīnisko efektivitāti, formulas stabilitāti un ietekmi uz normālu mutes dobuma mikrobiotu — tam visam būs nepieciešami preklīniski un randomizēti pētījumi. Tomēr konsekvence “mērķis → enzīms → bioplēve uz emaljas” liek domāt par tālāku izstrādi.

Autoru komentāri

• Kāpēc kļava un kas aizsāka projektu? Komanda ievēroja, ka Listeria uz dažām koksnes sugām, īpaši kļavas, gandrīz neveido bioplēvi, kas noveda pie idejas par kļavu polifenoliem un to mērķi – enzīmu sortāzi A. Pēc tam viņi šo ideju pārnesa uz ar mehānismu saistītajām S. mutans.
• Galvenās atziņas par mehānismu un jaunumu: Saskaņā ar Marka Gomelska, Vaiomingas Universitātes doktora, teikto, kļavu polifenoli “kavē sortāzi S. mutans, samazinot baktēriju piestiprināšanās iespējamību pie zoba virsmas”, kam ir antibioplēves, nevis “iznīcinoša” iedarbība.
• Par "pārāk vienmērīgo" pielāgošanos: " Savā ziņā šis pētījums bija gandrīz pārāk viegls... viss izdevās, kā mēs paredzējām," saka Gomeļskis, nosaucot to par retu pieredzi 35 gadu ilgajā karjerā.
• EKG salīdzinājumā ar EGCG. Spēcīgākais inhibitors bija (-)-epikatehīna gallāts (EKG); EGCG arī darbojas, bet daudz vājāk. Tādēļ autoru secinājums: EGCG līdzekļu "mērenā" iedarbība varētu būt mazāk optimāla savienojuma izvēles sekas.
• Praktiskā perspektīva un drošība. Autori uzskata, ka mutes dobuma higiēnas līdzekļi (skalošanas līdzekļi, pastas) ir dabisks, pieejams, netoksisks – īpaši svarīgi bērniem, kuri var norīt skalošanas līdzekli.
• Kas tālāk: Komanda jau izstrādā uz augu polifenoliem balstītus produktus, izmantojot universitātes jaunuzņēmumu; raksta pirmais autors ir Ahmeds Elbakušs, PhD.

Pētījuma vadītājs Marks Gomelskis (Vaiomingas Universitāte) apgalvo: “Tas bija gandrīz pārāk glīti: prognozes apstiprinājās gan enzīmā, gan zobu modelī.” Viņš uzsver, ka EKG un citus ēdamus anti-SrtA polifenolus varētu pievienot higiēnas līdzekļiem, lai novērstu kariesu, īpaši pediatriskajās līnijās. Komanda jau izstrādā šādus produktus, izmantojot ar universitāti saistītu jaunuzņēmumu; raksta pirmais autors ir doktors Ahmeds Elbakušs.