Когда бактерии в полости рта расщепляют сахар из пищи, они выделяют кислоты, которые постепенно разрушают зубную эмаль и вызывают кариес. Эти микроорганизмы существуют не поодиночке, а образуют плотные, похожие на налет структуры, известные как «зубные биопленки», которые прочно прикрепляются к поверхности зубов. Внутри этих биопленок выработка кислоты может ускоряться, усиливая повреждение.
Исследователи обнаружили, что аргинин – аминокислота, которая естественным образом присутствует в слюне, – играет важную роль в снижении риска развития кариеса. Некоторые полезные бактерии используют специальную систему для преобразования аргинина в щелочные соединения, помогающие нейтрализовать вредные кислоты. При увеличении доступности аргинина такие защитные бактерии размножаются активнее, в то время как кислотопродуцирующим микроорганизмам становится сложнее выживать. Предыдущие лабораторные исследования также показывали, что аргинин способен изменять общий состав зубных биопленок.
Чтобы подтвердить, происходят ли эти эффекты в реальных условиях человеческого рта, команда ученых под руководством Юми К. Дель Рей и профессора Себастьяна Шлафера из Орхусского университета в Дании провела клиническое исследование. В нем приняли участие 12 человек с активным кариесом. Каждому изготовили специальные зубные протезы, которые позволяли собирать неповрежденные биопленки с обеих сторон челюсти. Участников просили погружать протезы в раствор сахара на 5 минут, а затем немедленно – либо в дистиллированную воду (в качестве плацебо), либо в раствор аргинина на 30 минут. Процедура повторялась трижды в день в течение четырех дней, причем аргинин всегда применялся для одной и той же стороны.
«Цель состояла в том, чтобы изучить влияние обработки аргинином на кислотность, тип бактерий и углеводную матрицу биопленок от пациентов с активным кариесом», – объясняет профессор Себастьян Шлафер. Для измерения кислотности внутри биопленок исследователи использовали специальный pH-чувствительный краситель. Оказалось, что биопленки, обработанные аргинином, демонстрировали заметно более высокий уровень pH – то есть более низкую кислотность – через 10 и 35 минут после воздействия сахара. «Наши результаты выявили различия в кислотности биопленок, причем обработанные аргинином были значительно лучше защищены от закисления», – отмечает первый автор работы Юми К. Дель Рей.
Команда также изучила структурные компоненты биопленок. Оказалось, что под воздействием аргинина в них уменьшилось общее количество углеводов на основе фукозы, которые, как считается, способствуют образованию «кислотных карманов», удерживающих разрушительные кислоты у поверхности зуба. Кроме того, изменилось распределение углеводов, содержащих галактозу: они стали менее многочисленными у основания биопленки и более концентрированными ближе к ее поверхности. Такая реорганизация может ограничивать накопление кислоты рядом с эмалью.
Анализ бактериальной ДНК показал, что обработка аргинином привела к значительному сокращению популяции стрептококков группы mitis/oralis. Эти бактерии активно производят кислоту, но слабо генерируют щелочь. В то же время аргинин незначительно увеличил присутствие стрептококков, которые лучше метаболизируют эту аминокислоту, что дополнительно способствовало повышению pH внутри биопленки. В совокупности эти данные демонстрируют, что аргинин делает зубные биопленки менее вредными.
Кариес поражает людей всех возрастов по всему миру. Ученые предполагают, что добавление аргинина в такие продукты, как зубная паста или ополаскиватели для рта, могло бы помочь защитить людей, особенно склонных к развитию кариеса. Поскольку аргинин – это природная аминокислота, вырабатываемая организмом и содержащаяся во многих пищевых белках, она считается безопасной и может подходить для использования даже в детских средствах гигиены.
