Zusammenfassung
Sauerampferkraut aus den oberirdischen Teilen von Rumex acetosa L. wird traditionell gegen entzündliche Erkrankungen der Mundhöhle verwendet. Die
vorliegende Studie untersuchte den Einfluss eines Proanthocyanidin-angereicherten
hydroalkoholischen Extraktes (RA1) auf die Adhäsion von Porphyromonas gingivalis , eines Bakteriums, welches ein zentraler Mitverursacher der chronischen und aggressiven
Parodontitis darstellt. Ein weiteres Ziel der Untersuchungen war die Identifizierung
von bioaktiven Leitstrukturen mit antiadhäsiver Aktivität und die Benennung der für
die antiadhäsiven Effekte verantwortlichen molekularen Mechanismen. Der vollständig
quantifizierte Extrakt RA1 (5-15 µg/ml) reduzierte die bakterielle Adhäsion von P. gingivalis an humanen KB-Mundschleimhautzellen in vitro dosisabhängig bis zu 90 %. Dies wurde sowohl in einem durchflusszytometrischen Test
als auch mittels Konfokaler Laser Scanning Mikroskopie belegt. Die In-vitro -Datensätze konnten auch in einem In-situ -Modell an Buccalschleimhaut der Maus bestätigt werden. Die Kombination phytochemischer
Methoden mit funktionellen Adhäsionsassays identifizierte für die aus RA1 isolierten
Naturstoffen 1 bis 15 Epicatechin-3-O-gallat-(4β,8)-epicatechin-3’-O-gallat (syn. Procyanidin B2-di-gallat,
Verbindung 8) als stark antiadhäsives Proanthocyanidin, welches als funktionelle Leitsubstanz
des Extraktes angesehen wird. Struktur-Wirkungsbeziehungen zeigten, dass eine mindestens
einfache Galloylierung von Flavan-3-olen für eine antiadhäsive Wirkung notwendig ist.
Die Aktivität der Verbindungen wird durch Trihydroxylierung im B-Ring und durch Oligomerisierung
weiter gesteigert.
Als molekularer Angriffspunkt für diese Wirkstoffe wurde der bakterielle Virulenzfaktor
Arginin-Gingipain identifiziert, ein zentraler Virulenzfaktor von P. gingivalis , der neben der bakteriellen Adhäsion des Pathogens an der Wirtszelle auch proteolytischen
Abbau von Wirtsproteinen, Modulation der immunologischen Wirtsabwehr und Reifung weiterer
bakterieller Virulenzfaktoren induziert.
Aus diesen Untersuchungen zeigt sich ein ausreichendes Potenzial von Sauerampferextrakt
zur weiteren präklinischen und klinischen Entwicklung zu zytoprotektiven Mundhygieneprodukten.
Abstract
Hydroalcoholic extracts from Rumex acetosa L. for prophylaxis of periodontitis: Inhibition of the bacterial adhesion and virulence
factors of Porphyromonas gingivalis
The aerial parts of Rumex acetosa L. have been used in traditional European medicine for inflammatory diseases of the
mouth epithelial tissue. The following study aimed to investigate the influence of
a proanthocyanidin-enriched extract from R. acetosa against the adhesion of Porphyromonas gingivalis , a pathogen strongly involved in chronic and aggressive periodontitis. A further
goal was to define the bioactive lead structures responsible for a potential antiadhesive
activity and to characterize the underlying molecular mechanisms of the antiadhesive
effects.
An extract of R. acetosa (RA1) with a defined mixture of flavan-3-ols, oligomeric proanthocyanidins and flavonoids,
was used. Its impact on P. gingivalis adhesion to KB cells was studied by flow cytometry, confocal laser scanning microscopy
and in situ adhesion assay using murine buccal tissue. RA1 and its compounds 1 to 15 were further investigated for additional effects on gingipain activity, hemagglutination
and gene expression by RT-PCR.
RA1 (5 to 15 µg/mL) reduced P. gingivalis adhesion in a dose-dependent manner to about 90 %. Galloylated proanthocyanidins
were confirmed to be responsible for this antiadhesive effect with epicatechin-3-O-gallate-(4β,8)-epicatechin-3’-O-gallate
(syn. procyanidin B2-di-gallate) being the lead compound. Ungalloylated flavan-3-ols
and oligomeric proanthocyanidins were inactive. RA1 and the galloylated proanthocyanidins
strongly interact with the bacterial virulence factor Arg-gingipain, while the corresponding
Lys-gingipain was hardly influenced. RA1 inhibited also hemagglutination.
In conclusion, the proanthocyanidin-enriched extract RA1 and its main active constituent
procyanidin B2-di-gallate protect cells from P. gingivalis infection by inhibiting bacterial adhesion to the host cell. RA1 and procyanidin
B2-di-gallate appear to be promising candidates for future cytoprotective preparations
for oral mouth care products.
Schlüsselwörter
Rumex acetosa L. - Sauerampferkraut - Adhäsion - Zytoprotektion - Parodontitis -
Porphyromonas gingivalis
- Proanthocyanidine
Keywords
Rumex acetosa L - Adhesion - Cytoprotection - Periodontitis -
Porphyromonas gingivalis
- Proanthocyanidins