Biologische Aktivität und Modulation des initialen oralen Biofilms (Pellikel)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Pellikel ist der initiale Proteinfilm, der sich auf allen oral exponierten Festkörperoberflächen ausbildet. Enzyme sind elementare funktionelle und strukturelle Komponenten der Pellikel. Im Rahmen des vorliegenden Projektes wurde die biologische Aktivität der In-situ-Pellikel erstmalig systematisch untersucht. An der Pellikeloberfläche sind folgende Enzyme in aktiver Konformation immobilisiert: Amylase, Lysozym, Peroxidase, Glycosyltransferasen, Carboanhydrasen, AST, ALT, Transglutaminase und alkalische Phosphatase. Als enzymatische Hauptkomponenten der Pellikel können Amylase, Lysozym, Peroxidase und Glycosyltransferasen angesehen werden. Enzyme tragen somit maßgeblich zu den protektiven Eigenschaften der Pellikel bei (Lysozym, Peroxidase). Sie begünstigen aber auch den bakteriellen Metabolismus (Amylase, Glycosyltransferasen). Die in der Pellikel vorhandenen Enzyme zeigen bereits nach einer Pellikelbildungszeit von 3 min volle Aktivität, so dass die sofortige biologische Funktion dieses Proteinfilms auf den Zahnoberflächen sichergestellt ist. Topische und zeitabhängige Unterschiede der Pellikeldicke haben nur einen marginalen Einfluss auf die an der Pellikeloberfläche exponierte Enzymaktivität. Die in der Pellikel immobilisierten Enzyme zeigen im Vergleich zu den freien Speichelenzymen einen erhöhten Km-Wert und somit eine reduzierte Affinität zum Substrat. Mit Hilfe der Gold- Immunolabelling-Technik konnte gezeigt werden, dass die untersuchten Enzymproteine randomisiert in der Pellikel verteilt sind, insbesondere gelang mit dieser Technik die Differenzierung von drei Isoformen der bakteriellen Glycosyltransferase (GTF B, C, D) in der Pellikel. Nicht oder lediglich in Spuren finden sich proteolytische Enzyme, saure Phosphatase und Urease in der Pellikel, was die Selektivität des initialen Bioadhäsionsprozesses illustriert. Für die intrinsische Maturation der Pellikel sind also vor allem vernetzende Enzyme relevant. Die enzymatische Aktivität der Pellikel wird durch Nahrungsbestandteile und gängige Mundpflegemaßnahmen kaum beeinträchtigt. Eine Ausnahme bildet die Peroxidase, die durch Polyphenole und Peroxide irreversibel inaktiviert wird, die Erneuerung der Peroxidaseaktivität wird durch den „Turnover“ der Pellikel sichergestellt. Die Möglichkeiten der gezielten Anreicherung protektiver Enzyme in der Pellikel sind aufgrund der Selektivität des Proteinadsorptionsprozesses limitiert, vor allem die Anreicherung von Lysozym aber auch von Glucoseoxidase und Peroxidase erscheint jedoch Erfolg versprechend. Unterstützend auf die Immobilisation von Lysozym wirken dabei ein polylphenolhaltiger, antibakteriell wirksamer Tee (Cistus) sowie auch Distelöl. Handelsübliche enzymatische Mundspülungen sind demgegenüber zur therapeutischen Akkumulation von Enzymen in der Pellikel wenig effektiv im Gegensatz zu enzymatischen Zahnpasten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Distribution of pellicle bound amylase and lysozyme on different materials. J Dent Res, 2006; 86 (B) Suppl. #801 : 140 (IADR Pan European Federation Meeting.13.09.-16.09.2006, Dublin, Ireland), Kurzvortrag
Huber K, Hannig C, Wasser M, D´Haen J, Lambrichts I, Hannig M
- Influence of different restorative materials on lysozyme and amylase activity of the salivary pellicle in situ. J Biomed Mater Res A. 2006 78: 755-761
Hannig C, Wasser M, Becker K, Hannig M, Huber K, Attin T
- Influence of different restorative materials on lysozyme and amylase activity of the salivary pellicle. J Dent Res, 2006; 86 (B) Suppl. #800 : 140 (IADR Pan European Federation Meeeting.13.09.-16.09.2006, Dublin, Ireland), Kurzvortrag
Hannig C, Wasser M, Huber K, Hannig M, Attin T
- Neue Strategien in der Kariesprävention und Behandlung initial-kariöser Läsionen. Vortrag, 15. Deutscher Kongress für Präventive Zahnheilkunde, Dresden, 17.11.2006
Hannig M
- Bioadhesion on dental surfaces. Vortrag. Microscopy Conference 2007/ 33 rd Conference of DGE, Saarbrücken, 06.09.2007
Hannig M
- Der initiale orale Biofilm - pathogen oder protektiv? Oralprophylaxe 29, 73-83, 2007
Hannig M, Hannig C
- Detection of salivary alphaamylase and lysozyme exposed on the pellicle formed in situ on different materials. J Biomed Mater Res A 2007; 83:98-103
Hannig C, Huber K, Lambrichts I, Gräser J, D´Haen J, Hannig M
- Die dentale Pellikel und ihre physiologische Bedeutung. Vortrag. Symposium, Deutscher Zahnärztetag, Düsseldorf, 22.11.2007
Hannig M
- Does a dental biofilm, free of bacteria, exist in situ? Parodontologie & Implantologie Orale 2007; 26: 187-200
Hannig M, Hannig C
- Materialoberflächen und bakterielle Biofilme. Vortrag, 39. Jahrestagung der AfG, Mainz 11.1.2007
Hannig M
- Nondestructive visualisation of protective proteins in the in situ pellicle. Clin Oral Investig 2007; 11: 211-216
Deimling D, Hannig C, Hoth-Hannig W, Schmitz P, Schulte-Mönting J, Hannig M
- Detection and activity of peroxidase in the in situ formed enamel pellicle. Arch Oral Biol 2008; 53: 849-858
Hannig C, Spitzmüller B, Knausenberger S, Hoth-Hannig W, Hellwig E, Hannig M
- Effects of Cistus-tea on bacterial colonization and enzyme activities of the in situ pellicle. J Dent 2008; 36: 540-545
Hannig C, Spitzmüller B, Al-Ahmad A, Hannig M
- Electron microscopic detection and activity of Glucosyltransferase B, C, and D in the in situ formed pellicle. BIOFILMS III in München, Oktober 2008, Kurzvortrag
Hannig C, Ruggeri A, Al-Khayer B, Schmitz P, Spitzmüller B, Deimling D, Huber K, Hoth-Hannig W, Bowen WH, Hannig M
- Electron microscopic detection of Glucosyltransferase B, C, and D in the in situ formed pellicle. Arch Oral Biol 2008; 53: 1003-1010
Hannig C, Ruggeri A, Al-Khayer B, Schmitz Ph, Deimling D, Huber K, Hoth-Hannig W, Bowen WH, Hannig M
- Innovative Strategien beim Biofilm-Management. Vortrag, Innsbrucker Prophylaxetage und 16. Deutscher Kongress für Präventive Zahnheilkunde, Innsbruck, 28.11.2008
Hannig M
- Intraoral Bioadhesion. Ringvorlesung im Rahmen des Graduiertenkolleg 1326, Homburg, 28.5.2008
Hannig M
- Intrinsic enzymatic crosslinking and maturation of the in situ pellicle. Arch Oral Biol 2008, 53: 416-422
Hannig C, Spitzmüller B, Miller M, Hellwig E, Hannig M
- Intrinsische enzymatische Vernetzung und Reifung der In-situ-Pellikel. Jahrestagung der Arbeitsgemeinschaft für Grundlagenforschung, Mainz, Januar 2008. Kurzvortrag
Hannig C, Spitzmüller B, Miller M, Hellwig E, Hannig M
- Peroxidase in der Insitu-Pellikel. Kurzvortrag auf der DGZ-Jahrestagung in Würzburg, Juni 2008
Hannig C, Spitzmüller B, Knausenberger S, Hoth-Hannig W, Hellwig E, Hannig M
- Vortrag an der Universitätszahnklinik in Zürich: Die Pellikel - Funktion und Enzymologie, 29.02.2008
Hannig C
- Biofilm formation and novel strategies in biofilm management. Gastvorlesung, School of Dentistry, Health Science University of Hokkaido, 2.6.2009, Ishikari-Tobetsu, Japan
Hannig M
- Biofilm research and novel approaches for biofilm management. Gastvorlesung, Graduate School of Dental Medicine, Hokkaido University, 3.6.2009, Sapporo, Japan
Hannig M
- Characterisation of lysozyme activity in the in situ pellicle using a fluorimetric assay. Clin Oral Invest 2009; 13:15-22
Hannig C, Spitzmüller B, Hannig M
- Enzyme in der Pellikel – eine Synopsis. Deutsch Zahnärztl Z 2009, 64: 533-547
Hannig C, Hannig M
- The oral cavity - a key system to understand substratum-dependent bioadhesion in man. Clin Oral Invest 2009; 13: 123-139
Hannig C, Hannig M
- Transaminases in the acquired pellicle – short communication. Arch Oral Biol 2009; 54: 445-448
Hannig C, Spitzmüller B, Hannig M
- Efficacy of enzymatic mouth rinses for immobilisation of protective enzymes in the in situ pellicle. Arch Oral Biol 2009
Hannig C, Spies B, Spitzmüller B, Hannig M
- Efficacy of enzymatic tooth-pastes for immobilisation of protective enzymes in the in situ pellicle
Hannig C, Spitzmüller B, Lux HC, Altenburger M, Al-Ahmad A, Hannig M
