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Unterschiedliche Proteine im Speichel von Personen mit und ohne Karies

Der Speichel hat vielfältige Funktionen, und Eigenschaften wie die Pufferkapazität und die Speichelflussrate spielen für die Kariesentstehung eine Rolle. Speichel enthält zwar vergleichsweise wenig Protein, aber es ist denkbar, dass er bei Menschen mit Karies eine andere Zusammensetzung hat als bei kariesfreien Personen. Da Speichel leicht zu gewinnen ist, wäre dies eine gute Möglichkeit, das Kariesrisiko zu erfassen. Untersuchungen von Speichelproben weisen tatsächlich darauf hin, dass das Proteinmuster und die Enzymaktivitäten sich unterscheiden. Auch der Spiegel an sekretorischem Immunglobulin A zeigte Unterschiede.

Proteine im Speichel als Biomarker?

Speichel wird von mehreren Speicheldrüsen produziert. Er besteht aus Wasser, Proteinen, Peptiden, Elektrolyten, Mineralien und Mikroorganismen, die eine wichtige Rolle für die Funktion des Speichels und die Aufrechterhaltung der oralen Homöostase spielen. Speichel ist wichtig für die Befeuchtung, Wundheilung und den allgemeinen Schutz der Zähne und der Mundhöhle. Er unterstützt das Kauen, die Sprache, die Verdauung sowie  die Wahrnehmung von Geschmack.

Speichel enthält etwa zwei Milligramm Protein pro Milliliter. Die Art und Menge dieser Proteine kann unter verschiedenen systemischen und pathologischen Bedingungen variieren. Sie können schützend wirken und z. B. kariogene Bakterien hemmen sowie Mineralisierungs- und Demineralisierungsprozesse beeinflussen. Andere Proteine fördern dagegen die Kolonisierung und Vermehrung von Karieserregern.

Eine Reihe dieser Proteine könnte als Biomarker eingesetzt werden, um das Kariesrisiko zu bestimmen. Ein wichtiger Bestandteil ist beispielsweise sekretorisches Immunglobulin A (sIgA), das die Adhäsion von Mikroorganismen hemmt und deren Toxine und Enzyme neutralisiert. Die Konzentrationen ändern sich mit dem Alter – vermutlich ein Grund dafür, dass Kinder, die wenig sIgA haben, anfälliger für Zahnkaries sind. Bestimmte Proteasen sind dagegen am Abbau von Dentin beteiligt.

Um Unterschiede festzustellen, wurde in dieser Studie die Expression von Speichelproteinen bei 33 ansonsten gesunden Kariespatienten und 10 Kontrollpersonen miteinander verglichen. Der Speichel wurde durch ein- und zweidimensionale Gelelektrophorese analysiert. Die Protease-Aktivität wurde mittels Gelatine- und Casein-Zymographie untersucht. Außerdem wurde die Konzentration an sIgA im Speichel ermittelt.

Speichel von Kariespatienten zeigt veränderte proteolytische Eigenschaften

Der Speichel von Personen mit Karies zeigte im Vergleich zu dem kariesfreier Personen eine verringerte Proteolyse von Casein und eine erhöhte Proteolyse von Gelatine – wahrscheinlich aufgrund von Metalloproteasen und Cathepsinen.

Die durchschnittlichen sIgA-Konzentrationen im Speichel betrugen bei Personen mit Karies 41,89 ± 14,82 ng/ml im Vergleich zu 33,53 ± 11,59 ng/ml in der Kontrollgruppe und waren signifikant höher (p < 0,018). Dies was auch in der zweidimensionalen Gelelektrophorese erkennbar. Der Spiegel an sIgA verändert sich mit dem Alter, während der Schwangerschaft, bei hormonellen Veränderungen, durch Medikamente und im Zusammenhang mit anderen Erkrankungen. Ob er bei Karies erhöht oder erniedrigt ist, bleibt unklar, denn andere Studien weisen auf einen niedrigeren sIgA-Spiegel bei Karies hin. Die Autoren weisen darauf hin, dass dies an unterschiedlichen Methoden der Probengewinnung liegen könnte.

In der zweidimensionalen Gelelektrophorese waren unterschiedliche Muster der Proteinexpression erkennbar. Bei den unterschiedlich exprimierten Proteinen könnte es sich um sIgA, Cystatine, Albumin, Amylase und andere Prolin-reiche Proteine handeln, die teilweise miteinander interagieren. Um dies genauer zu beurteilen, wären massenspektrometrische Untersuchungen erforderlich.

Fazit

Diese Studie zeigt, dass Speichelproteine und -antikörper bei Patienten mit Karies in anderen Konzentrationen vorliegen als bei Patienten ohne Karies. Somit könnten diese zur Frühdiagnostik von Karies genutzt werden.

Die Studie zeigt das Potenzial zur Identifizierung von Veränderungen im Kariesgeschehen auf. Es ist jedoch eine große populationsbasierte Analyse erforderlich, um diese Ergebnisse zu validieren, damit sie als Instrument zur Ermittlung des Kariesrisikos eingesetzt werden kann.

Quellen:
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Khan ZM1, Waheed H2, Khurshid Z3, Zafar MS4,5, Moin SF1, Alam MK6; faraz.moin@uok.edu.pk; mkalam@ju.edu.sa 

1National Center for Proteomics, University of Karachi, Karachi 75270, Pakistan; 2Dow College of Biotechnology, Dow University of Health Sciences, Karachi 75270, Pakistan; 3Department of Prosthodontics and Dental Implantology, College of Dentistry, King Faisal University, Al Ahsa 31982, Saudi Arabia; 4Department of Restorative Dentistry, College of Dentistry, Taibah University, Al Madinah, Al Munawwarah 41311, Saudi Arabia; 5Department of Dental Materials, Islamic International Dental College, Riphah International University, Islamabad, Pakistan; 6Preventive Dentistry Department, College of Dentistry, Jouf University, Saudi Arabia.

Differentially Expressed Salivary Proteins in Dental Caries Patients.

Biomed Res Int. 2021 Oct 14;2021:5517521. doi: 10.1155/2021/5517521.

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