| Jessica Drews: Konzentration Lektin-spezifischer Speichelglykane im Verlauf einer experimentellen Gingivitis |
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Aus den Instituten für Laboratoriumsmedizin und Pathobiochemie
in Zusammenarbeit mit der
Abteilung für Zahnerhaltung und Präventivzahnmedizin
des Zentrums für Zahnmedizin
Campus Virchow-Klinikum
der Medizinischen Fakultät der Charité –
Universitätsmedizin Berlin
DISSERTATION
Konzentration Lektin-spezifischer Speichelglykane
im Verlauf einer experimentellen Gingivitis
zur Erlangung des akademischen Grades
Doctor medicinae dentariae
(Dr. med. dent.)
vorgelegt der Medizinischen Fakultät der Charité –
Universitätsmedizin Berlin
von
Frau Jessica
Drews
aus Berlin
Dekan:
Prof. Dr. med. M. Paul
Gutachter:
1. Priv.-Doz. Dr. A. Kage
2. Prof. Dr. Dr. L. Stößer
3. Prof. Dr. M. Hannig
Datum der Promotion: 27. Oktober 2005
meinen Eltern
Abstract – Deutsch –
Speichelglykane können einerseits spezifisch an bakterielle Lektine binden und damit deren Adhäsion an orale Oberflächen vermitteln, andererseits eine Antiadhäsion bedingen. Sie stellen ein Schutzsystem für orale Oberflächen dar. Bei vorhandener Karies bzw. Parodontitis ist die Konzentration bestimmter Glykokonjugate verändert. Ziel dieser Studie war es, die Reaktivität der Glandulae majores bzgl. ihrer Sekretion von Glykanen in Abhängigkeit einer experimentellen Gingivitis zu ermitteln. 14 gesunde Probanden enthielten sich 9 Tage der Mundhygiene. Neben der Erhebung des PBI und QH wurde drüsenspezifischer Speichel gewonnen. Die Konzentrationen an die Lektine ´PNA´, ´GS1´, ´VVA´, ´SNA´ und ´AAA´ bindender Komponenten und deren drüsenspezifische Sekretionsraten wurden bestimmt. Bei allen Probanden stiegen PBI und QH im Versuchsverlauf signifikant an. Gleiches galt für die Speichelmenge nach Stimulation sowie zum Ende der Kontrollreihe. Die Konzentrationen der verschiedenen Glykane verhielten sich unabhängig von der Speichelmenge und unabhängig voneinander. Meist ergab sich eine erhöhte Glykansekretion spezifisch für das untersuchte Lektin. Neben dem Konzentrationsgefälle der einzelnen Drüsen war auch eine Verschiebung nach erfolgter Stimulation zu beobachten. Da genetische und externe Einflüsse für diese Studie weitgehend ausgeschlossen werden konnten bzw. als konstant einzuordnen waren, darf die Veränderung als Reaktion auf die orale Bakterienbelastung angesehen werden. Der Rückgang bestimmter terminaler Strukturen könnte als Folge der vermehrten Synthese anderer, in Bezug auf die veränderte Bakterienflora effektiverer Speichelbestandteile eingeordnet werden. Basierend auf dem Modell, dass freie Glykane die Adhäsion von Mikroorganismen inhibieren können, ließe sich die gemessene Reaktion der Speicheldrüsensekretion als ein gesteigerter Schutzmechanismus im Sinne einer ´first line of defence´ interpretieren. Dieser könnte z.B. in Bezug auf Prophylaxe und Therapie genutzt werden.
Eigene Schlagworte:
Speichel, Drüsenspezifisch, experimentelle Gingivitis, Lektine, Glykanstrukturen
Abstract – English –
Salivary glycans can bind specificly to bacterial lectins. Consequently, bacterial adhesion to oral surfaces is mediated or inhibited by glycans. It is known that the concentration of certain glycans changes in the presence of caries or periodontitis. Therefore this study examines the reactivity of the major salivary glands with respect to the secretion of glycans as conditioned by an experimentally induced gingivitis. 14 healthy subjects refrained from all oral hygiene measures for 9 days. On 5 days a plaque and bleeding index as well as pure glandula saliva with and without stimulation were obtained. The collected salivary samples were examined for their concentration of certain structures that bind to the lectins ´PNA´, ´GS1´, ´VVA´, ´SNA´ and ´AAA´. All subjects developed a gingivitis as measured by the plaque and bleeding index. Salivary flow increased after stimulation and compared to baseline at the end of the trial. The concentration of glycans was neither related to one of the glands nor to the salivary flow. Besides to the differentials of concentration after stimulation there was no symmetrical development between the concentrations of salivary lectin-specific components compared one lectin to another. Genetic and external influences could be largely excluded or considered to be stable during the trial. Therefore the observed results can be regarded as a reaction to the increased bacterial load. The decrease of certain terminal structures in saliva might be explained by a raised synthesis of other components, which are more effective in defending the body against bacterial adhesion. The observed changes in salivary secretion might be interpreted as a mechanism in order to protect the human organism within the meaning of a ´first line of defence´. This mechanism would be able to respond more quickly than the immune system and might be used in future, for example, for preventive and therapeutical strategies.
Keywords:
Headwords: saliva, pure glandula saliva, experimental gingivitis, lectins, glycan pattern
Inhaltsverzeichnis
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1.
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2. Einleitung
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3. Literaturübersicht
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3.1. Allgemeines
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3.1.1. Mikroorganismen im oralen System
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3.2. Erkrankungen der Mundhöhle
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3.3. Bakterielle Bindungsmechanismen
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3.4. Abwehrmechanismen der Mundhöhle
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3.5. Ziel der Untersuchung
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4. Material und Methoden
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4.1. Vorbereitende Maßnahmen
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4.2. Klinischer Teil
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4.2.1. Bestimmung der Hygienestaten
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4.2.1.1. Plaqueindex nach QUIGLEY & Hein (= QH)
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4.2.1.2. Papillenblutungsindex nach MÜHLEMANN & SON (= PBI)
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4.2.2. Gewinnung der Speichelproben
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4.2.2.1. Beschaffung der Apparatur zur Speichelabnahme
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4.2.2.2. Konstruktion der Apparatur zur drüsenspezifischen Speichelgewinnung
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4.2.2.3. Vorgehensweise bei der Speichelabnahme
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4.3. Labortechnischer Teil
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4.3.1. Behandlung der Speichelproben
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4.3.2. Labortechnische Durchführung
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4.3.3. Statistische Qualitätskontrolle
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4.4. Statistischer Teil
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5. Ergebnisse
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5.1. Struktur der Stichproben
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5.2. Klinische Befunde
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5.3. Labortechnische Befunde
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5.3.1. Betrachtung der Speichelkonzentrationen
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5.3.1.1. inhibitorische Glykanstrukturen gegenüber Lektin ´PNA´
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5.3.1.2. inhibitorische Glykanstrukturen gegenüber Lektin ´GS1´
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5.3.1.3. inhibitorische Glykanstrukturen gegenüber Lektin ´VVA´
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5.3.1.4. inhibitorische Glykanstrukturen gegenüber Lektin ´SNA´
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5.3.1.5. inhibitorische Glykanstrukturen gegenüber Lektin ´AAA´
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5.3.2. Betrachtung der Sekretionsraten
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5.3.2.1. inhibitorische Glykanstrukturen gegenüber Lektin ´PNA´
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5.3.2.2. inhibitorische Glykanstrukturen gegenüber Lektin ´GS1´
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5.3.2.3. inhibitorischen Glykanstrukturen gegenüber Lektin ´VVA´
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5.3.2.4. inhibitorische Glykanstrukturen gegenüber Lektin ´SNA´
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5.3.2.5. inhibitorische Glykanstrukturen gegenüber Lektin ´AAA´
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6. Diskussion
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6.1. Auswahl der Probanden
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6.2. Vorbereitung der Probanden
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6.3. Validität der Untersuchung
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6.3.1. Validität der klinischen Untersuchung
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6.3.2. Validität der labortechnischen Untersuchung
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6.4. Methodik der klinischen Untersuchungsparameter
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6.5. Methodik der Speicheluntersuchung
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6.5.1. Methodik der Speichelgewinnung
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6.5.2. Methodik der Bestimmung der Glykanstrukturen
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6.6. Ergebnisse
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6.6.1. Speichelmenge
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6.6.2. Glykosylierung
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6.6.2.1. Adhäsion versus Antiadhäsion
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6.6.2.2. Mundhygiene und Glykosylierung
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6.6.2.3. Mögliche Ursachen für Unterschiede im Glykosylierungsmuster
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6.6.2.4. Lektin-spezifische Glykokonjugate der Glandula parotidea versus Glandulae submandibulares /-linguales
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6.7. Schlussfolgerung
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6.8. Perspektiven
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Literaturverzeichnis
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Anhang
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Abkürzungen
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Danksagung
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Erklärung
Tabellen
Bilder
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Abbildung 1: schematische Darstellung der Karies-Ätiologie nach KÖNIG 1987
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Abbildung 2: links: Adhäsion von Glykanen direkt oder über eine Glykosyltransfease-Kopplung an die Zahnoberfläche ### S.mutans bindet spezifisch über Glykan-bindende Proteine, die so genannten Lektine; rechts: direkte, initiale Adhäsion von S.mutans an ´Pellicle´-Proteine aufgrund von Oberflächenadhäsinen, z.B. SAI/II = AgI/II, ### Akkumulation von S.mutans durch Speichelkomponenten oder wie hier beispielsweise angezeigt durch Lektine, Glykane und Glykosyltransferasen; ### die Entstehung eines pathogenen Biofilms nimmt ihren Lauf (umgezeichneter Ausschnitt aus Hajishengallis & Michalek 1999).
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Abbildung 3: Übersicht der histologischen Struktur einer Speicheldrüse - umgezeichnet nach WM Edgar & DM O`Mullane, 1996, ´Saliva and Oral Health´ -
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Abbildung 4: Strukturen der Haupttypen von N-Glykanen (Kornfeld & Kornfeld 1985)
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Abbildung 5: Versuchsverlauf: Binnen 2 Wochen wurde an 5 Tagen jeweils der Speichel abgenommen und der QH sowie der PBI bestimmt.
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Abbildung 6: Darstellung der Speichelsauger der Apparatur zur drüsenspezifischen Speichelgewinnung: Für diese Studie kamen Sauger zur Gewinnung des Unterzungensekrets der Glandulae submandibulares /-linguales (siehe Abbildung links oben, inkl. des modifizierten Abformlöffels) und zur Gewinnung des Parotissekrets (siehe Abbildung rechts unten) zum Einsatz. Die Darstellung zeigt des Weiteren Sauger für den Bereich des Unterkiefervestibulums (siehe Abbildung links unten) sowie einen im Oberkieferabformlöffel integrierten Sauger zur Gewinnung des vestibulären und palatinalen Sekrets der Glandulae minores des Mundraums, die jedoch keine Anwendung fanden.
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Abbildung 7: Darstellung der sich in Aktion befindlichen Apparatur zur drüsenspezifischen Speichelgewinnung: Der Proband sitzt entspannt auf dem Stuhl der zahnärztlichen Einheit, die Apparatur ist über die ableitenden Silikonschläuche mit dem Probanden und zur Gewinnung des Unterdrucks mit dem Suktur der Einheit verbunden.
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Abbildung 8: „Lektinbindungs-Inhibitionstest“: links: Biotinylierte Lektine binden spezifisch an immobil an eine Mikrotiterplatte fixierte Glykoproteine. Der quantitative Nachweis der Anlagerung erfolgt über das Streptavidin-Peroxidase-System. rechts: Speichelglykoproteine inhibieren durch Bindung der Lektine über ihre spezifischen Glykananteile deren Anlagerung an die Festphasen-glykoproteine.
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Abbildung 9: Schema der räumlichen Aufteilung einer Mikrotiterplatte bei der Durchführung eines kompetitiven „Lektinbindungs-Inhibitionstests“, wobei jede Probe doppelt und in zwei Verdünnungen gemessen wurde. Die Kontrolle wurde doppelt unverdünnt und in 1:3 Verdünnung aufgetragen. Zehn Proben entsprechen jeweils dem unstimulierten oder stimulierten Speichel aller Drüsen eines Probanden an allen Tagen.
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Abbildung 10: schematischer Ablauf des „Lektinbindungs-Inhibitionstests“
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Abbildung 11: Standardkurve am Beispiel von SNA: OD: die optische Dichte , %std.: der Prozentwert des Standards
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Abbildung 12: graphische Darstellung der Schwankungen um den Medianwert des modifizierten Plaqueindex nach QUIGLEY & HEIN an den entsprechenden Versuchstagen; Signifikanzen: p < 0,05 ⇒ * , p < 0,01 ⇒ ** , p < 0,001 ⇒ ***
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Abbildung 13: graphische Darstellung der Schwankungen um den Medianwert des modifizierten PBI an den entsprechenden Versuchstagen; Signifikanzen: p < 0,05 ⇒ * , p < 0,01 ⇒ ** , p < 0,001 ⇒ ***
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Abbildung 14: graphische Darstellung der Speichelmengen in g/20 Minuten der Glandula parotidea an den fünf Untersuchungstagen im Vergleich vor und nach Stimulation des Speichelflusses; Signifikanzen: p < 0,05 ⇒ * , p < 0,01 ⇒ ** , p < 0,001 ⇒ ***
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Abbildung 15: graphische Darstellung der Speichelmengen in g/20 Minuten der Glandulae submandibulares /-linguales an den fünf Untersuchungstagen im Vergleich vor und nach Stimulation des Speichelflusses; Signifikanzen: siehe oben
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Abbildung 16: graphische Darstellung der kalkulatorischen Gesamtspeichelmengen in g/20 Minuten an den fünf Untersuchungstagen im Vergleich vor und nach Stimulation des Speichelflusses; Signifikanzen: p < 0,05 ⇒ * , p < 0,01 ⇒ ** , p < 0,001 ⇒ ***
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Abbildung 17: vergleichende Darstellung der Konzentrationen der Glandulae submandibulares /-linguales von Peanut Agglutinin im unstimulierten und stimulierten Zustand im Verlauf der Versuchsreihe; Signifikanzen: p < 0,05 ⇒ * , p < 0,01 ⇒ ** , p < 0,001 ⇒ ***
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Abbildung 18: vergleichende Darstellung der Konzentrationen der Glandulae submandibulares /-linguales von Bandeira simplicifolia Agglutinin im unstimulierten und stimulierten Zustand im Verlauf der Versuchsreihe; Signifikanzen: p < 0,05 ⇒ * , p < 0,01 ⇒ ** , p < 0,001 ⇒ ***
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Abbildung 19: vergleichende Darstellung der Konzentrationen der Glandulae submandibulares /-linguales von Sambucus nigra Agglutinin im unstimulierten und stimulierten Zustand im Verlauf der Versuchsreihe; Signifikanzen: p < 0,05 ⇒ * , p < 0,01 ⇒ ** , p < 0,001 ⇒ ***
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Abbildung 20: vergleichende Darstellung der Sekretionsraten der Glandulae submandibulares /-linguales von Peanut Agglutinin im unstimulierten und stimulierten Zustand im Verlauf der Versuchsreihe; Signifikanzen: p < 0,05 ⇒ * , p < 0,01 ⇒ ** , p < 0,001 ⇒ ***
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Abbildung 21: vergleichende Darstellung der Sekretionsraten der Glandulae submandibulares /-linguales von Bandeira simplicifolia Agglutinin im unstimulierten und stimulierten Zustand im Verlauf der Versuchsreihe; Signifikanzen: p < 0,05 ⇒ * , p < 0,01 ⇒ ** , p < 0,001 ⇒ ***
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Abbildung 22: vergleichende Darstellung der Sekretionsraten der Glandulae submandibulares /-linguales von Sambucus nigra Agglutinin im unstimulierten und stimulierten Zustand im Verlauf der Versuchsreihe; Signifikanzen: p < 0,05 ⇒ * , p < 0,01 ⇒ ** , p < 0,001 ⇒ ***
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Abbildung 23: vergleichende Darstellung der Sekretionsraten des kalkulatorischen Gesamtspeichels von ´SNA´ im unstimulierten und stimulierten Zustand im Verlauf der Versuchsreihe; Signifikanzen: p < 0,05 ⇒ * , p < 0,01 ⇒ ** , p < 0,001 ⇒ ***
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Abbildung 24: vergleichende Darstellung der Sekretionsraten des kalkulatorischen Gesamtspeichels von Anguilla anguilla Agglutinin im unstimulierten und stimulierten Zustand im Verlauf der Versuchsreihe; Signifikanzen: p < 0,05 ⇒ * , p < 0,01 ⇒ ** , p < 0,001 ⇒ ***
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Abbildung 25: vergleichende Darstellung der Sekretionsraten der Glandula parotidea von Anguilla anguilla Agglutinin im unstimulierten und stimulierten Zustand im Verlauf der Versuchsreihe; Signifikanzen: siehe unten
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Abbildung 26: vergleichende Darstellung der Sekretionsraten der Glandulae submandibulares /-linguales von Anguilla anguilla Agglutinin im unstimulierten und stimulierten Zustand im Verlauf der Versuchsreihe; Signifikanzen: p < 0,05 ⇒ * , p < 0,01 ⇒ ** , p < 0,001 ⇒ ***
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| XDiML DTD Version 4.0 | Zertifizierter Dokumentenserver der Humboldt-Universität zu Berlin | HTML-Version erstellt am: 13.04.2006 |