Analytik von Metaboliten beim Abbau zahnärztlicher Restaurationsmaterialien
Final Report Abstract
(Ko)Monomere können aus kunststoff-basierten Zahnmaterialien (z.B. Komposits) eluiert werden und in den Organismus gelangen. Aus dem Nachweis der Bildung von Kohlendioxid aus den (Ko)Monomeren TEGDMA, HEMA, BisGMA und UDMA wird die Existenz von zwei Stoffwechselwegen postuliert. 1. der Valinweg, mit Bildung von L-Malat und 2. der Epoxyweg, mit Bildung von Pyruvat. Es konnte gezeigt werden, dass beim Abbau dieser Methacrylate in menschlichen Zellen tatsächlich L-Malat and Pyruvat sowohl in der extra- und intrazellulären Flüssigkeit zu verschiedenen Zeiten gebildet werden. Es konnte femer gezeigt werden, dass zwischen 0,5 h und 6 h nach der Inkubation mit HEMA und >4 h nach der Inkubation mit TEGDMA mehr Pyruvat gebildet wird als L-Malat. Somit wird der Valin-Stoffwechselweg zu 5%, der Epoxystoffwechselweg aber zu 95% beim Abbau dieser zahnärztlichen (Ko)Monomere beschritten. Weiter konnte gezeigt werden, dass (Ko)Monomere in vivo zu Methacrylsäure metabolisiert werden können. Diese karm dann weiter oxidiert werden zur toxischen 2,3- Epoxymethacrylsäure durch Cytochrom P450 (CYT450) Enzyme. Die Subform CytP450-2E1 kann Fremdstoffe (Xenobiotika) zu toxischen Epoxiden metabolisieren. Orale Zellen sind am stärksten nach der Freisetzung von Inhalts Stoffen aus Komposits exponiert. Es konnte ferner gezeigt werden, dass Gingiva Fibroblasten (HGF), humane Pulpafibroblasts (HPF) und humane Tumor Buccale Keratinocyten (SqCC/Yl) das Enzym CYP450-2E1 exprimieren können und im Stoffwechsel dieser zahnärztlichen (Ko)Monomere das toxische 2,3-Epoxymethacrylsäure bilden können. Die höchste Expression von CYP450-2E1 wurde in Lebermikrosomen gefunden mit höchster Bildung an 2,3-Epoxymethacryläure. Eine TEGDMA Verabreichung mit der Schlundsonde beim Meerschweinchen erbrachte ein Metabolitenmuster im Urin von 11 % unverändertes TEGDMA, 1.5% Methacrylsäure und 35% Triethylenglycol. Eine BisGMA Verabreichung mit der Schlundsonde beim Meerschweinchen erbrachte ein Metabolitenmuster im Urin von 10 % unverändertes BisGMA, 2.2 % MA und 60 % Bisphenol-A-bis(2,3-dihydroxypropyl)ether. Die höchsten Gehalte an (Ko)Monomer BisGMA bzw. der BisGMA-Metabolite im Meerschweinchen-Urin, nach Verabreichung physiologischer menschlicher Dosen, lagen unter den bekannten toxischen Dosen. Die Ergebnisse zeigen, dass im Vergleich zur Methacrylsäure, das hauptsächlich über den Valinweg abgebaut wird, die Abbauprodukte Triethylenglycol und Bisphenol-A-bis(2,3-dihydroxypropyl)ether vorwiegend unverändert ausgeschieden werden. Aufgrund der gemessenen hohen Reaktionskonstanten k für Methylmethacrylat (kMMA > 1-3 mg/l·sec) kann eine Epoxidierung für Methylmethacrylat ausgeschlossen werden. Methacrylat wird innerhalb von 30 Sekunden zur 2,3-Epoxymethacrylsäure umgewandelt. Aufgrund der geringen Konzentration der Bildung des toxischen Metaboliten 2,3-Epoxymethacrylsäure beim Abbau kunststoff-basierter Zahnmaterialien, sowie der hohen Instabilität und der schnellen Verstoffwechselung/Reaktivität wird das Risiko einer gesundheitlichen Belastung als sehr gering angesehen.
Publications
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