Die Adhäsion von Speichelproteinen und Mundbakterien auf der Zahnoberfläche mit der Bildung von Zahnplaque ist der erste Schritt für die Entwicklung von Zahnkaries und Periodontalerkrankungen. Bisher gilt die mechanische Entfernung der Plaque als Mittel der Wahl zur Prävention. Chemische Substanzen kommen ergänzend hinzu; durch selektive Hemmung von Mundbakterien greifen sie aber häufig in das orale Ökosystem ein.
Eine Alternative könnte ein Gemisch aus Exo- und Endopeptidasen sein, das unter dem Markennamen Krillase® zum chemischen Abbau komplexer proteinhaltiger Strukturen angeboten wird. Krillase® wird aus antarktischem Krill (Euphausia superba) extrahiert. Ein entscheidender Vorteil der natürlichen Enzymkombination ist die Coexistenz verschiedener Proteasen bei stark reduzierter Autolysegefahr. Krillase® wurde versuchsweise eingesetzt für die Versorgung eitriger Wunden.
Die vorliegende Studie soll die Eignung von Krillase® zur Plaque-Kontrolle prüfen. Untersucht werden:
1. Einfluss auf die Lebensfähigkeit der Mundbakterien:
Zellsuspensionen von S. mutans, S. sanguis, A. naeslundii und Candida albicans werden mit Krillase®-Lösung (1 U/ml) bzw. A-Puffer (Kontrolle) aerob bei 37°C für 15, 45 und 75 Min. inkubiert. Ein aliquoter Teil wird für 48 Stunden bebrütet; die gebildeten Kolonien werden ausgezählt.
Ergebnis: Die Testproben und die jeweiligen Kontrollen zeigen keine Unterschiede, d. h. die Enzymmischung beeinflusst die Lebensfähigkeit der geprüften Bakterienstämme nicht.
2. Einfluss auf die bakterielle Adhäsion an poröse, mit Paraffin-stimuliertem Speichel überzogene Hydroxyapatitkügelchen als Modell für die Zahnoberfläche:
Zellsuspensionen von S. mitis, S. sanguis, S. Gordonii und A. naeslundii werden mit Krillase®-Lösung (0,1-2 U/ml) bzw. A-Puffer (Kontrolle) und den Hydroxyapatitkügelchen gemischt und aerob bei 37°C unter Schütteln 5, 15, 30 und 60 Min. inkubiert. Die Kügelchen werden radioaktiv markiert und die Zahl der anhaftenden Bakterien aus der gemessenen Radioaktivität berechnet.
Ergebnis: Krillase® reduziert die bakterielle Adhäsion um >= 70%, abhängig von der Inkubationszeit und der Aktivität der Enzymmischung.
3. Einfluss auf die in vitro Bildung von Plaque:
Speichelproben werden auf Glasplättchen aufgetragen, bei 37°C für 48h inkubiert, mit Wasser abgespült und für weitere 15 Min. bei 37°C mit Krillase® (1,4-32 U/ml) bzw. A-Puffer (Kontrolle) behandelt. Die Oberflächen werden mit einer dünnen Au/Pd-Schicht überzogen und Art und Ausmaß der Adhäsion über elektronenmikroskopische Bilder ermittelt. Zusätzlich wird der Einfluss der Oberflächenenergie des Substrats auf die Plaquebildung und -entfernung untersucht.
Ergebnis: Krillase®-Lösung hebt die Adhäsion der Plaque an die Oberfläche der Glasplättchen auf; das Ausmaß korreliert mit der Enzymaktivität der Lösung. Die Benetzbarkeit der Oberfläche spielt für die Wirkung von Krillase® keine Rolle.
4. Einfluss auf die in vivo-Bildung von Plaque:
15 Gebissträger mit klinisch gesunder Mundschleimhaut werden nach professioneller Reinigung der künstlichen Zähne angehalten, sie während der folgenden bei-den Tage wie üblich zu tragen, jedoch ausser der oberflächlichen Entfernung von Speiseresten keine Reinigung vorzunehmen. Am 3. Tag wird das Gebiss in Krillase®-Lösung (1 U/ml) bei 25°C unter leichtem Schütteln bis zu 20 Min. inkubiert. Ein aliquoter Teil der Flüssigkeit wird für 48 Stunden bebrütet; die gebildeten Kolonien werden ausgezählt. Der Vorgang wird nach einer Woche wiederholt mit Hitze-inaktivierter Krillase® (Kontrolle).
Ergebnis: Aktive Krillase® beschleunigt die Freisetzung von Plaque-Bakterien.
5. Einfluss auf die Bildung von Membranen aus Speichelprotein auf Silikonplättchen:
Die Adsorptionskinetik von Speichel (mit Pufferlösung verdünnt auf 10 Vol%) an eine hydrophile Oberfläche (Silikonplättchen) nach Menge (mg/m2) und Schichtdicke (Å) und der Einfluss einer Zugabe von Krillase® (0,14 U/ml) nach 95 Min. wird mit Hilfe der Ellipsometrie bestimmt. Temperatur: 25°C.
Ergebnis: Die initiale Adsorption erreicht nach <1h ein Plateau von ca. 5 mg/m2 bzw. 250 Å. Die Entfernung nur lose anhaftender Moleküle durch Auswaschen führt zu einem mäßigen, die Zugabe von Krillase® nochmals zu einem raschen Abfall. Es folgt ein gradueller Abfall auf den Endwert von 0,4 mg/m2 nach 15h und <10 Å nach knapp 4h.
Die Enzymmischung Krillase® ist nach den Ergebnissen dieser Studie in der Lage, sowohl die Plaque-Bildung zu hemmen als auch bereits bestehende Plaque zu entfernen. Da sie nicht mikrobizid wirkt und somit keine Beeinträchtigung der Mundflora erwarten lässt, erscheint Krillase® für die Plaque-Kontrolle interessant. Der nächste Schritt wäre die Entwicklung von Applikationsformen für klinische Studien.