В новом исследовании обнаружено, что натуральный кленовый полифенол подавляет бактерии, вызывающие кариес.
Новое исследование, опубликованное в журнале Microbiology Spectrum, подчеркивает потенциал использования натурального соединения из клена для борьбы с бактериями, вызывающими кариес: Streptococcus mutans.
Это соединение, галлат эпикатехина, является мощной и безопасной альтернативой традиционным средствам для борьбы с зубным налётом. Его природная распространенность, доступность и отсутствие токсичности делают его особенно перспективным для включения в средства по уходу за полостью рта, такие как ополаскиватели, предлагая более безопасный вариант для маленьких детей, которые часто случайно проглатывают ополаскиватель.
Новое исследование стало ответвлением исследований природных соединений, которые подавляют образование биопленки у Listeria monocytogenes — пищевого патогена.
Как это часто бывает в науке, исследователи сделали неожиданное наблюдение, что Listeria легко образует биопленки на растительных материалах, включая большинство видов древесины, но, по-видимому, избегает определенных видов, особенно клена .
Это возбудило любопытство исследователей. Они выделили из клена полифенольные соединения, которые подавляют прикрепление листерий и образование биопленки. Они также определили свою цель: сортазу А, фермент, прикрепляющий адгезины к клеточной стенке бактерий.
При ингибировании сортазы А эти адгезины не закрепляются в клеточной стенке бактерий, что снижает способность листерий прикрепляться к поверхностям и образовывать биоплёнки. Это открытие побудило исследователей изучить, существуют ли подобные механизмы у родственных бактерий.
Сортаза А у вида Streptococcus, родственного Listeria из типа Bacillota, оказалась весьма схожей. Один из видов, Streptococcus mutans, особенно выделялся тем, что вызывал кариес зубов , или образование полостей.
«Поскольку S. mutans вызывает кариес, образуя биопленки (налет) на зубах и выделяя кислоту, разрушающую зубную эмаль , мы задались вопросом: могут ли полифенолы клена также подавлять образование биопленок S. mutans? Этот вопрос побудил нас провести это исследование», — сказал соавтор исследования Марк Гомельский, доктор философии, профессор микробиологии имени Марты Гиллиам и директор программы по микробиологии в Университете Вайоминга.
Сначала исследователи использовали компьютерное моделирование, чтобы выяснить, могут ли полифенолы клена связываться с ферментом сортазой А из S. mutans, и обнаружили, что это так.
Затем они очистили сортазу А в лабораторных условиях и подтвердили, что эти соединения подавляют её активность в пробирке. Наконец, они оценили, блокируют ли полифенолы клена образование S. mutans биоплёнок на пластиковых зубах и дисках из гидроксиапатита (заменителя настоящей зубной эмали), и обнаружили, что они действуют и там.
«В каком-то смысле это исследование показалось мне даже слишком простым. Всё сложилось именно так, как мы и предполагали. Это редкий случай в науке, и, пожалуй, первый за мою 35-летнюю исследовательскую карьеру», — сказал Гомельский.
«Мы обнаружили, что несколько полифенолов, присутствующих в древесине или соке клена, могут ингибировать фермент сортазу в S. mutans, что, в свою очередь, предотвращает прикрепление этой вызывающей кариес бактерии к поверхностям зубов».
Интересно, что наиболее мощным ингибитором оказался (-)-эпикатехин галлат (ЭКГ), соединение, также присутствующее в зелёном и чёрном чае , хотя в чае его содержание гораздо выше, чем в кленовом соке. Употребление зелёного чая давно связывают с уменьшением риска развития кариеса, а его основной полифенол, (-)-эпигаллокатехин галлат (ЭГКГ), используется в стоматологических продуктах.
Исследователи обнаружили, что ЭГКГ действительно подавляет биоплёнки S. mutans, но он далеко не так эффективен, как ЭГКГ. Это наводит на интригующую мысль о том, что умеренный эффект, наблюдаемый при использовании стоматологических средств на основе ЭГКГ, может быть обусловлен использованием неоптимального соединения, а не более активного ЭГКГ.
«Наши результаты показывают, что ЭХГ или другие съедобные полифенолы с антисортазной активностью можно добавлять в стоматологические средства для профилактики кариеса посредством антибиопленочного механизма», — сказал Гомельский.
Это отличается от традиционных подходов, основанных на уничтожении бактерий спиртом, дезинфицирующими средствами или эфирными маслами, или фторидами для реминерализации эмали. Антибиоплёночный подход с использованием пищевых полифенолов особенно привлекателен для маленьких детей. Например, маленьким детям нельзя использовать обычные ополаскиватели для полости рта, поскольку они могут их проглотить и получить токсический эффект.
«Более безопасная альтернатива, такая как ополаскиватель для полости рта, содержащий эффективную дозу съедобного полифенола, могла бы обеспечить защиту без вредных побочных эффектов».
Гомельский сообщил, что они активно разрабатывают стоматологические продукты на основе растительных полифенолов через стартап, основанный студентами Университета Вайоминга и первым автором этого исследования, доктором философии Ахмедом Эльбакушем.