Согласно результатам исследований, у людей, не страдающих кариесом, повышен уровень аргинина в слюне. Отмечается также, что применение зубных паст с аргинином способствует улучшению микробиома полости рта. В связи с чем ученые предположили, что аргинин может играть важную роль в профилактике кариеса.

В результате ряда лабораторных экспериментов обнаружили, что L-аргинин тормозит рост патогенов и формирование бактериальных биопленок в ротовой полости, влияет на объем бактериальной массы, образованной разными бактериальными штаммами, тем самым поддерживая здоровье зубов.

«Аргинин может использоваться в качестве фармацевтического агента, препятствующего формированию патогенных биопленок и защищающего зубы от кариеса», — говорят ученые.

Авторы исследования: д.м.н. Хелиан Хуанг и к.м.н. Кеке Чанг. Д-р Хуанг работал над исследованием в то время, когда получал докторскую степень в Академическом центре Стоматологии в Амстредаме, также он работает в Стоматологическом коллеже Западного Китая в Ченжду и в Институте здоровья полости рта Истмена при университете Рочестера в Нью-Йорке. Д-р Чанг получает докторскую степень в Стоматологическом коллеже Западного Китая и занимает исследовательскую должность в Медицинском университете Венжу в Китае.

Снижает бактериальную массу

Нарушение баланса между минерализацией эмали и ростом бактериальных биопленок приводит к формированию кариеса, как утверждают авторы. В многочисленных исследованиях подтверждается, что фтор оказывает профилактический эффект, укрепляя твердые ткани зубы. Однако нельзя сказать, что это вещество в полной мере защищает от кариеса, поскольку не влияет на жизнедеятельность патогенных бактерий.

Аргинин вырабатывается из слюнных желез. Согласно исследованию, у людей, не страдающих кариесом, существенно повышен уровень свободного аргинина в слюне, а также активнее действует система аргениндезиминазы, разрушающая зубной налет, по сравнению с группой контроля. Система аргининдезиминазы способствует выделению орнитина, аммиака и углекислого газа из аргинина, а также выработке аденозинтрифосфата. Кроме того, система способствует поддержанию кислотно-щелочного баланса в ротовой полости.

Исследователи также говорят о взаимосвязи между образованием щелочей и уровнем аргинина, а также прогрессированием кариеса. Было обнаружено, что аргинин воздействует на способность бактерий к образованию биопленок и их жизнедеятельности.

В другой работе, рассматривавшей метаболизм аргинина, также заключили, что аминокислота может негативно влиять на бактериальные биомассы. Изучив результаты прошлых исследований, авторы текущей работы поставили перед собой цель детально рассмотреть эффекты аргинина и определить механизм его действия.

Авторы культивировали полимикробные биопленки из материалов слюны, стимулируемой парафильмом, взятой у одного участника, не страдающего кариесом, и 3 участников с кариесом. У первого участника никогда не было признаков кариеса, пломб или удаленных зубов. У участников группы контроля наблюдалась по крайней мере одна кариозная полость.

Далее в образцы добавили раствор с 0,8% аргинина. В результате отметили существенное уменьшение бактериальной биомассы: в течение первых 24 часов – на 56,6%, в течение 48 часов – на 51,3%, 72 часов – на 74,1%.

Ученые подтвердили воздействие аргинина на рост полимикробных биопленок на примере 0,8% и 1,6% раствора. Также сообщалось, что у участника 1 группы отметили более существенное снижение объема бактериальной массы (68-85%), по сравнению с представителями контрольной группы (42,7-75,5%).

В добавление были сделаны снимки с помощью сканирующего микроскопа с конфокальным лазером через 48 часов после начала эксперимента с использованием 1,6% раствора аргинина. На снимках показано, что толщина биопленок значительно уменьшилась (p < 0,001), также уменьшилось число экзополисахаридов/бактерий (p = 0,004).

В работе рассмотрели скорость роста и образование биопленок на примере 4 штаммов бактерий ротовой полости: Streptococcus mutans и S. Sobrinus – основных кислотопродуцирующих патогенов, считающихся главными возбудителями кариеса, S. sangunis и S. gordonii – побуждающих выработку аммиака из аргинина с помощью системы аргининдезиминазы.

Авторы отслеживали планктонный рост 4 бактериальных штаммов in vitro в среде из сердечно-мозгового экстракта с добавлением раствора аргинина с разной концентрацией (от 0 до 1,6%). По результатам заключили, что раствор аргинина оказывает слабое негативное воздействие на все 4 штамма, при этом подавляет образование биопленок S. mutans.

В следующем лабораторном эксперименте было показано, что при добавлении 1,6% раствора аргинина, бактериальная масса S. Mutans существенно снижается (p < 0.001). Дальнейшие эксперименты показали, что 0,4% раствор также оказывает ингибирующее воздействие на биомассу этого штамма (p = 0.02), как и 0,2% раствор аргинина снижает объем бактерий S. Mutans (p = 0.008). Сканирование с помощью микроскопа с конфокальным лазером подтвердило выводы, о том, что при добавлении аргинина в бактериальную среду, патогены формируют более тонкие биопленки (p < 0.001), а также снижается число экзополисахаридов/бактерий других штаммов (p = 0.004).

«Исследование подтверждает гипотезу о воздействии аргинина на рост биомассы полимикробных биопленок в ротовой полости на разных этапах жизнедеятельности бактерий, причем как у представителей группы, не подверженных кариесу, так и у людей с кариозными полостями. Аргинин оказывает слабое воздействие на планктонный рост mutans, S. sobrinus, S. sangunis, S. Gordonii. При этом даже 0,2% раствор аргинина существенно снижает массу бактериальных биопленок S. Mutans. В связи с чем можно предположить, что профилактический эффект аргинина связан именно с подавлением формирования пленок этого штамма бактерий».

Лабораторные эксперименты не эквивалентны фактическим условиям

Авторы работы указывают на тот факт, что исследование проводилось не на реальной человеческой модели. Биопленки, формируемые одним бактериальным штаммом, в действительности встречаются редко. Однако изучить механизм действия аргинина проще было именно на такой модели.

Тем не менее, в эксперименте рассматривали биопленки разного возраста, полученные от участников двух групп – людей, не подверженных кариесу, и пациентов с текущим кариесом. Причем действие аргинина наблюдалось в обеих группах, что может свидетельствовать от универсальном эффекте вещества.

В других работах сообщалось о том, что аргинин обладает противовирусным действием в отношении вирусов в оболочках, как простой герпес и вирус гриппа.

«На основании результатов нашей работы, а также других сообщений о благотворном воздействии аргинина на бактериальный состав, уровень кислотно-щелочного баланса и разрушающем влиянии на бактериальные биопленки в ротовой полости, мы полагаем, что аргинин потенциально может применяться для создания препаратов и продуктов, поддерживающих здоровье полости рта», -говорят авторы работы.