Mineralkomposite eine neue M\u00f6glichkeit zur t\u00e4glichen Pflege der Z\u00e4hne und der Mundschleimhaut<\/p>
Mineralkomposite zur t\u00e4glichent Pflege der Z\u00e4hne und der Mundschleimhaut und Heraufsetzung der Widerstandkraft des Wirtes gegen Virusinfektionen<\/p>
Eine Zuf\u00fchrung von Mineralkompositen mit hohem kolloidalen Anteil \u00fcber das t\u00e4gliche Z\u00e4hneputzen f\u00f6rdert nach den nachfolgend vorgelegten Ergebnissen die Vitalit\u00e4t der Mundschleimhaut und setzt dadurch auch die Widerstandkraft gegen Virusinfektionen herauf.<\/p>
1. Einleitung<\/p>
Die Mundh\u00f6hle verbindet die Au\u00dfenwelt mit dem K\u00f6rperinneren. Sie steht \u00fcber den Rachen in Verbindung mit der Lunge und dem Magen-Darm Trakt. Der Mund-Nasen- und Rachenraum ist die Eintrittspforte vieler Krankheitserreger. Die Mundschleimhaut ist die erste Barriere gegen eindringende Viren, Pilze und Bakterien. Um dieser Funktion gerecht zu werden, sind in die bindegewebige Eigenschicht der Mundschleimhaut Abwehrzellen (Lymphozyten, Makrophagen) eingelagert. Weitere Aufgaben der Mundschleimhaut sind der Schutz vor mechanischen, chemischen und thermischen Einfl\u00fcssen sowie die Sekretabsonderung, um die Mundh\u00f6hle anzufeuchten, die Nahrung gleitf\u00e4hig zu machen und ihre chemische Aufspaltung einzuleiten. Der die Mundschleimhaut \u00fcberziehende Schleim ist ein wichtiger Bestandteil der Barrierefunktion.<\/p>
Die Mundschleimhaut ist bekanntlich widerstandsf\u00e4hig gegen chemische oder physikalische Noxen. Trotzdem sind Ver\u00e4nderungen der Mundschleimhaut relativ h\u00e4ufig. Sie bereiten dem praktischen Zahnarzt jedoch oft Schwierigkeiten bei der Erkennung, da sie in sehr zahlreichen Formen auftreten k\u00f6nnen und sich trotz verschiedener Ursachen oft \u00e4hneln. Ursachen k\u00f6nnen physikalische Irritationen, aber auch allergische oder toxische Reaktionen auf Nahrungsbestandteile oder auf aus Dentalwerkstoffen heraus gel\u00f6ste Inhaltsstoffe sein. Ebenfalls k\u00f6nnen Folgen von systemischen Erkrankungen, Vitaminmangel oder Nebenwirkungen von Arzneimitteln die Mundschleimhaut schw\u00e4chen. Reaktionen, die zur Lockerung der kollagenen Strukturen des Weichgewebes beitragen, beg\u00fcnstigen infekti\u00f6s bedingte Entz\u00fcndungen der Mundschleimhaut. Erreger sind Bakterien (z.B. Borrelia vincentii, Fusobacterium nucleatum), Viren (z.B. HSV-1 und 2, Coxsackie-Virus, Epstein-Barr-Virus, Influenza-Virus, Erreger von Erk\u00e4ltungskrankheiten, Cytomegalie-Virus und HIV) und Pilze (z.B. Candida albicans). Diese Infektionen k\u00f6nnen zu einer Stomatitis f\u00fchren, die oft harmlos verl\u00e4uft, im ung\u00fcnstigen Fall aber die Kau- und Schluckfunktion stark eingeschr\u00e4nkt. Am h\u00e4ufigsten treten viral bedingte Entz\u00fcndungen der Mundschleimhaut auf.<\/p>
Virale Infektionen der oberen Atemwege geh\u00f6ren zu den h\u00e4ufigsten Erkrankungen \u00fcberhaupt. Im Mittel erk\u00e4lten sich Erwachsene zwei- bis f\u00fcnfmal im Jahr, Kinder im Vorschulalter sogar vier- bis achtmal. Als Krankheitsverursacher sind \u00fcber 200 sehr verschiedene Viren aus unterschiedlichen Virusfamilien beschrieben, die alle zu \u00e4hnlichen Symptomen f\u00fchren. Die Vielzahl verschiedener Viren und ihrer Subtypen erkl\u00e4rt, warum Menschen so h\u00e4ufig an einer virusbedingten Erk\u00e4ltung erkranken k\u00f6nnen. Im Gegensatz zu einer Infektionen mit Influenzaviren nimmt die typische Erk\u00e4ltung einen eher milden Verlauf, da die f\u00fcr diese Erkrankung als Krankheitsverursacher festgestellten Viren sehr stark an den Menschen als ihren Reservoirwirt angepasst sind. Auf Grund der Vielzahl der m\u00f6glichen Erreger gibt es keine Therapie, die spezifisch am Erreger angreift und auch keine Impfung.<\/p>
Besonders bei \u00e4lteren Menschen und bei Probanden mit geschw\u00e4chtem Immunsystem ist die Mundschleimhaut nicht mehr ausreichend vital. Deshalb ist bei diesen Probandengruppen eine Infektion oft mit einer erh\u00f6hten Freisetzung von Entz\u00fcndungsmediatoren wie TNF-\u03b1 und IL-1\u00df, gefolgt von den Matrixmetalloproteinasen verbunden, die die Entz\u00fcndung verst\u00e4rken (Zyba 2010).<\/p>
Einer hohen Vitalit\u00e4t der Mundschleimhaut kommt daher bei der Vorbeugung von Infektionen und Entz\u00fcndungen gro\u00dfe Bedeutung zu.<\/p>
Eine Gesundheitsf\u00f6rderung durch polymere Mineralstoffe ist lange bekannt. Zeolithe (z. B. Klinoptilolith) und Tonminerale (z.B. Montmorillonit) sind h\u00e4ufig eingesetzte nat\u00fcrliche siliciumreiche Minerale. Am besten belegt ist der Einsatz in Form von Heilerde. Von ihrer Anwendung in Form von Heilerde sind folgende gesundheitlich relevante Effekte der polymeren Minerale bekannt.
1. Schonung der Schleimhaut
2. Ausschwemmung von Schadstoffen bei umwelt- und ern\u00e4hrungsbedingten Dysbalancen
3. Versorgung mit Spurenelementen.<\/p>
Der Nachweis, ob solche in Heilerden enthaltenen polymeren Minerale die Vitalit\u00e4t und damit die Abwehrkraft der Mundschleimhaut gegen Virusinfektionen f\u00f6rdern k\u00f6nnen, ist schwierig. In jeder menschlichen Zelle finden viele biologische Reaktionen parallel statt, die zu einem komplexen Netzwerk zusammengef\u00fcgt sind. Um einen Einfluss der Mineralstoffe und Minerale auf solche komplexen Stoffwechselvorg\u00e4nge nachweisen zu k\u00f6nnen, bedarf es aufw\u00e4ndiger zellul\u00e4rer Nachweissysteme. Nach unseren Erfahrungen sind die Sauerstoffaufnahme und der N\u00e4hrstoffverbrauch (insbesondere Glucoseverbrauch) gute Indikatoren f\u00fcr die Stoffwechselaktivit\u00e4t der Zellen. In einer Perfusionszellkultur kann der Glucoseverbrauch zum Nachweis einer prophylaktischen Wirksamkeit genutzt werden (P\u00f6rksen und J\u00fclich, 2010).<\/p>
Zum Nachweis der Zellvitalit\u00e4t eignet sich der Neutralrot-Test. Der Test beruht auf der Aufnahme des Farbstoffs Neutralrot in die Lysosomen vitaler Zellen. Der leicht kationische Farbstoff (bei pH 7,4 ungeladen) gelangt durch Endozytose und Diffusion in die Zellen und wird dort an anionische Reste der lysosomalen Membran gebunden. Neutralrot besitzt die Eigenschaft, dass es in saurem Milieu zum Ion wird und sich rot f\u00e4rbt. In den Lysosomen liegt ein pH-Wert von unter f\u00fcnf vor und der Farbstoff kann als Ion das Lysosom nicht mehr verlassen (Ionenfalle).
In gesch\u00e4digten Zellen ist die F\u00e4higkeit vermindert, Neutralrot aufzunehmen und zu binden. Tote Zellen werden nicht angef\u00e4rbt, da sie keine intakten Lysosomen mehr besitzen.<\/p>
Zum Nachweis der antiviralen Wirkung wurde als ein leicht handhabbares Modellvirus das Polio-Impfvirus gew\u00e4hlt. Das Virus wird in der Regel durch den Mund in den K\u00f6rper aufgenommen und vermehrt sich anschlie\u00dfend im Darm. Bei Impfviren handelt es sich Mutanten, die sich in Nervenzellen nicht vermehren k\u00f6nnen und daher ein gefahrloseres Arbeiten gestatten.<\/p>
2. Methodik
2.1 Perfusionszellkultur<\/p>
Zellen: FL, Herkunft: USA, ATCC, CCL 62, Katalognummer RIE 81, Lieferant: biometec GmbH
Medium: DMEM ohne Phenolrot mit 1000mg\/l Glucose und 110 mg\/l Na-Pyruvat (Gibco), modifiziert mit 200mM L-Glutamin, 1M Hepes, 5U Penicillin\/5mg Streptomycin\/ml (Sigma) und 10 % FKS (Biochrom KG, Berlin)
Ausschaltung der Zellteilung: Zuerst wurde aus 2mg Mitomycin C (Sigma) gel\u00f6st in 0,1ml DMSO und 1,9 ml PBS eine Mitomycin C-Stamml\u00f6sung hergestellt und in 50\u00b5l-Aliquoten eingefroren. Zur Mitosehemmung wurde das Zellkulturmedium vom konfluent gewachsenen Zellrasen der FL-Zellkultur abgegossen, durch 5ml Kulturmedium mit 50\u00b5l Mitomycin-Stamml\u00f6sung ersetzt und 2 Std.\/37oC inkubiert. Danach wurde 3 x mit PBS (ohne Ca , Mg , PAA) gewaschen, die Zellen mit Trypsin\/EDTA (Sigma) abgel\u00f6st, die Zellzahl bestimmt und auf eine Konzentration von 4 x 105\/ml mit Zellkulturmedium eingestellt.
Kultivierung auf den Zelltr\u00e4gern: Je 1ml Zellsuspension wurde auf die Zelltr\u00e4ger (13mm runde, Thermanox-Pl\u00e4ttchen (Nunc Inc, Naperville, IL USA) in einem Minusheet-Zellhaltersystem (Minucells & Minutissue Vertriebs GmbH, Bad Abbach) in einer Mikrokulturwanne eine 24-well-Zellkulturplatte (Nunc GmbH & CoKg, Wiesbaden) pipettiert, 24 Stunden kultiviert (37oC, 5%CO2, 97% Luftfeuchte) und dann jeweils 6 Zelltr\u00e4ger in eine Perfusionszellkammer aufrecht eingestellt.
Zellkammern: Minucells & Minutissue, Typ 1301, Temperierung auf etwa 37 \u00b0C (Heizplatte: MEDAX, Typ 12501)
Fliessrate: 4,5 \u00b5l\/min (Pumpe: Ismatec IPC-N 8)
Gas: Low-Gas Typ 110741-S (5 % Kohlenstoffdioxid, 20 % Sauerstoff, Rest Stickstoff), Air Liquide
Zugabe der Testsubstanzen: Die Testsubstanzen wurden in einer Konzentration von 5 % im Perfusionsmedium suspendiert.
Bestimmung der Glucosekonzentration: Mit dem Beckmann-Analyser in Messintervalle: 12 h \/- 1h
Die Untersuchungen wurden in der analysio GmbH Greifswald von Herrn J. P\u00f6rksen durchgef\u00fchrt.<\/p>
2.2. Einfluss der Minerale auf die Vitalit\u00e4t von FL-Zellen<\/p>
200 \u00b5l einer FL-Zellsuspension wurden in eine 96 Lochplatte (Greiner Labortechnik GmbH) pipettiert. Die Zellen wurden 24 h in einer Gasatmosph\u00e4re mit 5 % CO2 inkubiert. Die Zellen wurden dann 3 x mit 100 \u00b5l PBS gewaschen und dann f\u00fcr 2 h mit den Kontroll- und Testsubstanzen inkubiert. Die Anzahl vitaler Zellen wurde mit der Neutralrotmethode nach Lindl u.Bauer (1994) bestimmt.<\/p>
2.3. Einfluss auf die Abwehrkraft gegen Virusinfektionen<\/p>
Eine Polioimpfvirus-Suspension (Titer 107) wurde in einer Reihe auf der Basis 10 verd\u00fcnnt. Danach wurden 100\u00b5l dieser Suspension zu 100 \u00b5l einer FL-Zell-Suspension gegeben, die 40 mg\/l der polymeren Minerale enthielt. Die Inkubation erfolgte in einer Gas-Atmosph\u00e4re mit 5 % Sauerstoff. Die Zahl der \u00fcberlebenden Zellen ohne CPE wurde mit der Neutralrot-Methode (s. 2.2.) bestimmt. Die Untersuchungen wurden im Hygieneinstitut Greifswald des Landeshygieneinstituts durchgef\u00fchrt.<\/p>
2.4.- Testsubstanzen
Mineralkomposit: Die Dispersion amphiphiler polymerer Minerale f\u00fchrt zu spontan aggregierenden supramolekularen Strukturen aus Doppelschichten der amphiphilen Molek\u00fcle. Diese Strukturen sind sehr flexibel, da sich die Bausteine leicht gegeneinander bewegen k\u00f6nnen. Die „Weichheit“ ist ein Charakteristikum solcher Komposite, die ihre Verwendung als besonders schonende Putzk\u00f6rper f\u00fcr die Zahnpflege interessant macht. .Das Mineralkomposit wurde entsprechend der DP-Anmeldung 10 2012 023 612.3 hergestellt.<\/p>
Neben dem Mineralkomposit wurden vergleichsweise 3 Geopolymere untersucht, die sich in ihren Eigenschaften stark unterscheiden:<\/p>
Bentonit MX 80: Der Bentonit stammt aus der Lagerst\u00e4tte Wyoming USA. Das Hauptmineral Montmorillonit hat eine Elementarzelle mit folgender Zusammensetzung (Ca0,07Na0,22Ko,o4)(Al1,54Fe3 0,17Mg0,26)(Al0,05Si3,95\u00b010 I (OH)2).<\/p>
Bentonit hat eine hohe Ionenaustauschkapazit\u00e4t und eine gro\u00dfe spezifische Oberfl\u00e4che. Die intrakristalline Ausdehnungskraft ist hoch.<\/p>
Kaolin: Die Probe stammt aus der Lagerst\u00e4tte Kemmlitzer Rhyolith und enth\u00e4lt als Hauptminerale Kaolinit, Quarz und einen kleinen Anteil von 3-Schicht-Silikaten. Die Kationenaustauschkapazit\u00e4t ist um eine Zehnerpotenz, die spezifische Oberfl\u00e4che fast um zwei Zehnerpotenzen niedriger als beim Bentonit. Die intrakristalline Ausdehnungskraft ist gering.<\/p>
Kolloidale Fraktion: Aus einer Dispersion von MixedLayer-reichen Tonmineralen wurde die Fraktion < 30 \u00b5m mittels Zentrifuge (1000 Umdrehungen\/min, 10 min) sedimentiert. Der kolloidreiche \u00dcberstand \u00fcber dem Sediment wurde abpipettiert. Von dem \u00dcberstand wurden von 5 % Vol. dem Medium der Perfusionszellkultur zugesetzt.<\/p>
3. Ergebnisse<\/p>
Im Gegensatz zu Bentonit und zum Ausgangsmaterial Mixed-Layer erh\u00f6ht die aus den Mixed-Layern gewonnene Fraktion mit hohem kolloidalem Anteil den Glucoseverbrauch in einer Perfusionszellkultur um etwa 20 %.<\/p>
Abb. 1 siehe S. 5 http:\/\/www.mineralkomposit.de\/pages\/wissenschaft.php<\/p>
Glucoseverbrauch in einer Perfusionskultur mit menschlichen Zellen (FL-Zellen) unter dem Einfluss von polymeren Mineralstoffen<\/p>
Eine durch den Indikator Glucoseverbrauch nachgewiesene erh\u00f6hte Stoffwechselaktivit\u00e4t der Zellen f\u00fchrt zu einer erh\u00f6hlten Zellvitalit\u00e4t. Wie mit dem Neutralrottest nachgewiesen wurde, ist die Anzahl vitaler Zellen unter dem Einfluss der quellf\u00e4higen Minerale MixedLayer-reiches Mineralkomposit und Bentonit signifikant erh\u00f6ht (Abb. 2).<\/p>