Speeksel, speekselklieren en mondgezondheid

Uit deze algemene inleiding kunnen de volgende conclusies worden getrokken:

Everything that a scientist does is a function of what others have done before him; the past is embodied in every new conception and even in the possibility of it being conceived at all. (Medawar, 1979.)

Belangrijk is dat eenieder zich bewust is van het belang van speeksel, niet alleen voor de mond maar voor de gehele mens, en het gegeven dat deze vloeistof zo complex is dat het maken van een enkel effectief werkend speekselsubstituut onbegonnen werk is. Het beste tot nu toe ontwikkelde speekselsubstituut is nog steeds een ‘slap aftreksel’ van de wondere vloeistof die speeksel is. Ondanks de enorm toegenomen kennis van het secretieproces, de speekselklieren, de structuur, eigenschappen en functies van speekseleiwitten, blijft er nog veel te ontdekken, zeker ten aanzien van de eigenschappen en de multifunctionaliteit van speeksel. De essentie van het belang van speekselonderzoek voor het verkrijgen van meer inzicht in het functioneren van de mens, zeker gezien de grote diversiteit van functies die speeksel herbergt, is kort en bondig geformuleerd door Jenkins (1978):

Een ervaring die vrijwel iedereen bij zichzelf kan waarnemen is, dat bij het zien uitpersen van een grapefruit of citroen in de mond dun-vloeibaar speeksel verschijnt. Zonder dat er nog iets geproefd is, heeft het geheugen het grapefruit- of citroensap direct vertaald als sterk zuur (pavlov-effect). Hierop worden de speekselklieren, vooral de gl. parotideae, aangezet tot afgifte van dun-vloeibaar speeksel met een hoge concentratie van bicarbonaat dat zuurneutraliserend werkt en daarmee de ontkalking van tandglazuur tegengaat. Anderzijds resulteert het nuttigen van zoet snoepgoed in een langzaam verlopende, maar langdurige afgifte van viskeus, slijmerig speeksel, waardoor dorstgevoelens worden versterkt.

In speeksel zijn diverse eiwitsystemen aanwezig die infecties in of via de mondholte bestrijden door de kolonisatie van micro-organismen te remmen. Het mechanisme van antimicrobiële activiteit kent grote verschillen. Zo komen antibacteriële speekseleiwitten voor die alleen een bacterieaggregerende functie hebben, bijvoorbeeld mucinen, agglutinine en prolinerijk glycoproteïne (PRG). Andere eiwitten remmen microbiële enzymsystemen, bijvoorbeeld cystatinen, TIMPs en SLPI. Weer andere eiwitten bezitten enzymatische activiteit, zoals lactoperoxidase, lysozym, chitinase en EP-GP. Ten slotte zijn er ook microbicide eiwitten die een micro-organisme lyseren door het celmembraan poreus te maken, zoals lactoferricine en chromogranine A. Dit impliceert dat bij een tekort aan speeksel, door een speekselklieraandoening, door verwijdering van de speekselklieren (zie hoofdstuk 16), door een systemische ziekte (zie hoofdstuk 17) of door medicijngebruik (zie hoofdstuk 19), de kans op orale infecties toeneemt. Elk van de speekselklieren blijkt een specifieke set van afweersystemen te bevatten (tabel 6.7). Met andere woorden: goed functionerende speekselklieren – in combinatie met een goede mondhygiëne – zijn zeer belangrijk om de kans op het ontwikkelen van mondinfecties tot een minimum te beperken.

Het onderzoek naar natuurlijke antimicrobiële peptiden is de afgelopen vijftien jaar stormachtig geweest. Meer dan 900 peptiden zijn inmiddels beschreven. In figuur 7.7 staat schematisch voor histatine-5 weergegeven hoe de dodende werking van de AMP’s zou kunnen plaatsvinden. Daar de AMP’s zo veel van elkaar verschillen in structuur, treden er variaties op in werkingsmechanisme. Omdat AMP’s weinig cytotoxisch zijn, niet of nauwelijks resistentie oproepen en snel en effectief werkzaam zijn met een brede werkingsspecificiteit, vormen ze een aantrekkelijke klasse van verbindingen, van waaruit nieuwe antibiotica kunnen worden ontwikkeld. Om hun effectiviteit en selectiviteit te verhogen kunnen AMP’s gekoppeld worden aan moleculen die binden aan specifieke micro-organismen, zodat ze slechts een enkel soort micro-organisme herkennen.

Uit de hier besproken antimicrobiële peptiden is gebleken dat deze speekselpeptiden een veel bredere werking en toepassing kunnen hebben dan alleen in de mondholte. Ook bij de bestrijding van dierlijke en plantaardige ziekten kunnen ze worden gebruikt, maar tevens bij de bestrijding van multiresistente micro-organismen zoals MRSA (Welling e.a., 2007) en als conserveringsmiddel in voedingsstoffen.

Kenmerkend voor humaan totaalspeeksel is de aanwezigheid van twee soorten mucinen: het hoogmoleculaire (MUC5_B = MG-1) en het laagmoleculaire (MUC7 = MG-2) mucine. MUC5_B is afkomstig uit alle (sero)muceuze speekselklieren. MUC7 lijkt niet in alle personen aanwezig te zijn in palatinaal speeksel. Beide soorten mucinen verschillen in biochemische eigenschappen en hebben waarschijnlijk verschillende functies.

MUC5_B is verantwoordelijk voor de visco-elastische eigenschappen van speeksel en speelt een belangrijke rol bij de lubricatie (Stokes en Davies, 2007). MUC5_B bindt sterk aan tandglazuur en kan dan ook worden beschouwd als een tandpelliclecomponent. In die hoedanigheid beschermt MUC5_B de gebitselementen tegen demineralisatie door zuuraanvallen. MUC5_B bindt niet aan de meest voorkomende orale bacteriën. Alleen Haemophilus (para)influenzae en Helicobacter pylori zijn in staat MUC5_B te binden.

MUC7 bindt echter aan het merendeel van de orale micro-organismen en kan deze met medewerking van S-IgA doen aggregeren. Beide mucinen kunnen door micro-organismen gebruikt worden als voedingssubstraat. Vooral eindstandige siaalzuurresiduen worden in de mondholte snel afgesplitst door bacterieel sialidase/neuraminidase, vooral bij slechte mondhygiëne.

Humane speekselmucinen verschillen sterk van alle bekende dierlijke speekselmucinen. Met name de koolhydraatketens zijn complexer en meer heterogeen. In het algemeen blijkt dat de speekselmucinen een vitale rol spelen bij het gezond houden van zowel de gebitselementen als de mucosale weefsels. Zij beschermen alle orale weefseloppervlakken tegen mechanische beschadiging, zuurinwerking en proteolytische afbraak door micro-organismen.

Uit de studies van de groeifactoren is duidelijk geworden dat de speekseleiwitten niet alleen hun functies uitoefenen in de mondholte, ten behoeve van de orale mucosa en gebitselementen, maar dat verschillende speekselcomponenten ook van essentieel belang zijn voor de differentiatie en groei van andere perifere weefsels en organen. Zij vertonen hierin een hormoonachtige werking.

Zowel EGF als NGF wordt vooral gesynthetiseerd in de gl. submandibularis van de muis. Zij bevinden zich binnen de GCT-cellen in dezelfde secretiegranules en worden gelijktijdig onder invloed van alfa-adrenerge stimuli gesecreteerd in speeksel. Opvallend is dat beide groeifactoren in een beschermde, complexe structuur worden gesecreteerd, zodat ze het transport door het maag-darmkanaal overleven en als biologisch actieve peptiden worden opgenomen in de bloedbaan. Vandaar worden ze verspreid in het lichaam en hechten aan doelcellen die een receptor bezitten op hun plasmamembraan:

Beide groeifactoren stimuleren hun doelcellen tot groei en celdeling, wat vergezeld gaat van verhoogde activiteit van ornithinedecarboxylase, en van verhoogde synthese van DNA, RNA en eiwit. In adrenerge neuronen induceert NGF daarnaast nog specifiek de biosynthese van noradrenaline.

De speekselgroeifactoren EGF en NGF zijn vooral in het embryonale en neonatale stadium van groot belang voor de goede ontwikkeling en differentiatie van de doelweefsels.

Uit deze opsomming van de functies van speeksel bij de spijsvertering is duidelijk dat speeksel hiervoor essentieel is, zoals enkele eeuwen geleden al beschreven werd door Chomel (1770):

Moleculairbiologische technieken zoals de recombinant-DNA-techniek en genklonering worden steeds vaker routinematig gebruikt, voor onder andere productie van humane eiwitten zoals insuline en groeihormoon, en voor de ontwikkeling van veilige vaccins. Synthese van glycoproteïnen met deze methode is echter nog altijd een groot probleem. Voor de synthese van kleine (niet-geglycosyleerde) eiwitten en peptiden is organisch-chemische synthese een goed alternatief. In principe kan met deze techniek elk gewenst eiwitdomein in relatief grote hoeveelheden worden gesynthetiseerd. Organisch-chemisch synthese van peptiden is een belangrijk hulpmiddel bij onderzoek naar de structuur-functierelatie van eiwitten. Daarnaast biedt deze techniek de mogelijkheid tot grootschalige synthese van peptiden voor biomedische toepassingen.

De nieuwe ontwikkelingen op het gebied van de celbiologie (onder andere weefselregeneratie, stamcelonderzoek, gentransfer en micro-arraytechniek) zijn veelbelovend. Hierdoor kunnen toepassingen op onder andere het terrein van weefselherstel en de vroege diagnostiek van maligniteiten op korte termijn worden verwacht.

Uit de onderzoeksgegevens van speeksel van de oudere mens kan geconcludeerd worden dat:

In ieder geval dient de droge-mondklacht serieus te worden genomen en niet te worden afgedaan met ‘het hoort nu eenmaal bij het ouder worden’ en ‘u moet ermee leren leven’, of ‘een droge mond is niet levensbedreigend’. Als de arts en tandarts de klacht serieus nemen, kan naar een doelmatige therapie worden gezocht, waarmee dit voor de patiënt vaak lastige euvel kan worden verholpen of verlicht.

Speeksel speelt een cruciale rol in de mondgezondheid. Om de gebitselementen gezond te houden moet er zowel kwantitatief als kwalitatief voldoende speeksel in de mondholte zijn. De speekselsecretiesnelheid is van belang voor het wegspoelen van resten van voedingsmiddelen. Bovendien is de bicarbonaatconcentratie hoger van speeksel dat met een hoge snelheid wordt gesecreteerd, en daarmee ook het zuurneutraliserende vermogen. Om cariës te voorkomen is het daarnaast belangrijk dat voldoende afweersystemen in de mondholte aanwezig zijn om de grote diversiteit aan orale micro-organismen goed in evenwicht te houden. Om cariogene micro-organismen te onderdrukken is een goede mondhygiëne verder van groot belang en een beperking van het aantal zoetmomenten per dag. Door een goede combinatie van mondhygiëne, voedingsgedrag en speeksel is de kans op het ontstaan van tandcariës sterk te reduceren, of zelfs te voorkomen. Daarnaast zijn antimicrobiële peptiden (AMP’s, zoals histatinen) in ontwikkeling, die selectief cariogene micro-organismen kunnen doden (Szynol e.a., 2004 en 2006) of aggregeren (zoals agglutinine en afgeleide peptiden, zie paragraaf 6.10) (Kelly en Lehner, 2007). Ook antimicrobiële (fosfo)peptiden uit melk, bijvoorbeeld caseïcinen uit caseïne, waaronder kappacine, zijn in staat om cariogene bacteriën in een biofilm te doden (Dashper e.a., 2007; Kanekanian e.a., 2008). Een N-eindstandig peptide, afgeleid van statherine (paragraaf 10.3.4) bindt sterk aan tandglazuur, reduceert demineralisatie en kan worden ingezet voor de bestrijding van zowel tandcariës als tanderosie (Kosoric e.a., 2007).

Uit een vervolgstudie onder volwassen patiënten met tanderosie blijkt dat bij het merendeel het erosieproces na zes jaar is voortgeschreden, omdat ze ondanks de voorlichting hun eet- en drinkgewoonten niet hebben aangepast. (Lussi en Schaffner, 2000).

Lokale applicatie van fluoridegels reduceert niet alleen in vitro, maar ook in vivo tanderosie (Jones e.a., 2002). De aangezuurde fluoridegel reduceert de tanderosie meer dan de neutrale gel. Bij patiënten met hyposialie moeten echter bij voorkeur neutrale mondverzorgingsproducten worden toegepast, omdat dit de therapietrouw van de patiënten bevordert (zure producten zijn voor hen vaak pijnlijk) en omdat deze patiënten de remineraliserende eigenschappen van speeksel ontberen. Aanbevolen wordt om een individueel aangepast preventieprogramma op te stellen, waarin adviezen over dieet- en drinkgewoonten, een optimaal fluorideregime, stimulatie van de speekselsecretiesnelheid en het gebruik van bufferende middelen en vooral een persoonlijke motivatie om de tanden niet-destructief te poetsen een plaats hebben (Lussi e.a., 2006).

Op grond van de experimentele gegevens kunnen de volgende conclusies worden getrokken:

Om hypersalivatie te reduceren kunnen de volgende aanbevelingen worden gedaan:

De in dit hoofdstuk beschreven richtlijnen zijn onvolledig en dienen vooral als aandacht richtend te worden beschouwd. Benadrukt moet worden dat veel behandelingen van speekselklachten bij patiënten wel verlichting kunnen geven zonder echt curatief te werken. Aanvullingen en verbeteringen vanuit de praktijk zijn zeker te geven en worden door de auteurs zeer op prijs gesteld.

Vanzelfsprekend dienen de door de tandarts te nemen maatregelen altijd te berusten op een goed begrip en inzicht, dit vooral om overmatige medische handelingen (polypragmasie) te voorkomen. Naast kennis van zaken zal iedere behandeling voor een belangrijk deel moeten zijn gefundeerd op een goed inzicht in de wensen en karaktereigenschappen van de individuele patiënt. Het is van groot belang dat de behandelaar weet waar wel of niet een goed resultaat van de behandeling is te verwachten en vooral ook waar een eventuele medicamenteuze of afwachtende therapie vertragend werkt op een noodzakelijke chirurgische ingreep. Ten aanzien van de medicamenteuze behandeling is een goed overleg tussen huisarts/specialist en tandarts uiteraard nodig.

Inzicht in en kennis van de betekenis van speeksel voor de mondgezondheid dragen bij tot een optimale behandeling van patiënten met orale klachten die berusten op afwijkingen in speeksel. Wanneer de inhoud van dit boek hieraan een bijdrage heeft geleverd dan heeft het aan zijn doel beantwoord.

Omdat het onderzoeksgebied van de tandheelkunde slechts een klein onderdeel vormt van het medisch onderzoek, spelen nieuwe ontwikkelingen op medisch-biotechnologisch terrein zich meestal niet in eerste instantie af binnen de tandheelkunde. Duidelijk is echter wel dat de nieuwe ontwikkelingen ook redelijk snel hun toepassingen gaan vinden binnen de tandheelkunde. Op de volgende gebieden zijn op niet al te lange termijn doorbraken te verwachten:

In 1987 poneerden Levine e.a. in een review het volgende:

‘Kennis van de structuur en functie van de speekselglycoproteïnen zullen de logische basis vormen voor de ontwikkeling van speekselsubstituten, hetzij voor de versterking van de beschermende kwaliteiten van de tandpellicle, hetzij voor de modulatie van tandplaquevorming. De taak van oligosacharideketens van glycoproteïnen moet als een sleutel worden beschouwd in de samenstelling van speekselsubstituten voor toepassing bij patiënten met xerostomie. Daarnaast zouden oligosachariden de selectieve vasthechting van ‘niet-pathologische’ flora zoals van S. sanguis kunnen bevorderen.’

Tabak schreef in 1989 over de toekomstige ontwikkeling van speekselsubstituten:

Nu, bijna twintig jaar later, zijn de geschetste mogelijkheden van de biotechnologie dichtbij gekomen. Met andere woorden: het is de verwachting dat in de nabije toekomst speekselsubstituten zullen worden gemaakt die op geleide van de onderliggende afwijking de volgende ingrediënten zouden kunnen bevatten:

Mandel (1993) heeft in de jaren negentig beschreven dat de commercialisering de belangrijkste ontwikkeling op het gebied van speekselonderzoek is. Financiële ondersteuning via de industrie ontsluit ook de weg naar nieuw onderzoek. De belangstelling voor nieuwe ontwikkelingen in de bereiding van mondspoeldranken en speekselsubstituten neemt voortdurend toe, vooral omdat de toepassing van speekseleiwitten en hun modificaties mondoverstijgend lijkt te zijn. Speekselgroeifactoren zijn ook van belang voor de ontwikkeling en het herstel van weefsels buiten de mondholte (zie hoofdstuk 11). Peptide-antibiotica (zie hoofdstuk 7) kunnen overal in ons lichaam worden toegepast waar infecties zijn. Het hoogmoleculaire mucine MUC5_B komt ook in de luchtwegen en het darmlumen voor. Lactoferrine komt meer in moedermelk voor dan in speeksel. Uit deze opsomming blijkt dat moleculair mondonderzoek als basis kan dienen voor onderzoek elders in ons lichaam.

De huidige mondspoelvloeistoffen geven alleen tijdelijk verlichting van mondklachten, maar dienen niet als geneesmiddel. Het enige speekselsubstituut dat geregistreerd staat als geneesmiddel is Saliva Orthana^®. Deze orale vloeistof is in de jaren zeventig van de vorige eeuw ontwikkeld door het gezamenlijk onderzoek in de orale biochemie van de RUG en de VU (prof. dr. E.J. ’s Gravenmade en prof. dr. P.A. Roukema). Inmiddels zijn onder andere in de sectie Orale Biochemie nieuwe wegen geopend om mondspoeldranken samen te stellen, waardoor bescherming van de orale weefsels beter wordt gewaarborgd. Allereerst is gelet op de stromingseigenschappen van speekselmucinen, waardoor zij zich in de mondholte kunnen verspreiden over de verschillende weefseloppervlakken. Hierbij werd gevonden dat sublinguale mucinen (MUC5_B) naast viskeuze ook elastische eigenschappen hebben (zie hoofdstuk 8). Op grond van deze bevinding werden natuurlijke en synthetische polymeren geselecteerd op hun visco-elastische eigenschappen. Vooral de natuurlijke gommen (zoals guargom en xanthaangom) en de polyacrylzuren blijken geschikt te zijn als basis van speekselsubstituten. Naar aanleiding van dit gegeven is een nieuwe formule opgesteld voor een speekselsubstituut met xanthaangom, dat onder de naam Xialine^® verkrijgbaar is.

In het bijzonder geeft de bevinding dat speeksel van nature rijk is aan ontstekingsremmende en antimicrobiële eiwitten, zoals cystatinen, defensinen, cathelicidine en histatinen, richting aan de ontwikkeling van een nieuwe generatie mondspoelvloeistoffen, die niet slechts bevochtigend werken, maar ook beschermende biologische activiteit hebben. Het op grote schaal produceren van cystatinen (met behulp van recombinant-DNA) en histatinen (door middel van peptidesynthese) is al mogelijk gebleken. Het is aannemelijk dat deze producten in de nabije toekomst een toepassing zullen vinden in mondspoelvloeistoffen en speekselsubstituten, die bij voorkeur worden toegesneden op de specifieke speekselinsufficiëntie van de individuele patiënt.

Daarnaast is voor de biotechnologie ook van belang het speeksel van de medicinale bloedzuiger Hirudo medicinalis, dat antibloedstollings- en antizwellingseiwitten bevat (zie hoofdstuk 28). Het antitrombotische eiwit hirudine staat in de belangstelling in verband met genetische manipulatie (Fackelman, 1991; Ribeiro en Francischetti, 2003). Daarnaast bevat speeksel van de muskiet Aedes aegypti purinenucleotidase, dat ook betrokken is bij de vertering van bloed van de gastheer (Ribeiro en Valenzuela, 2003). Ook de plasminogeenfactor van vleermuisspeeksel, die fibrine sneller oplost dan humaan plasminogeen, is biotechnologisch van belang (Gardell e.a., 1991). De antibloedstollingsfactor van speeksel van de teek kan een belangrijke toepassing krijgen door genetische manipulatie (Waxman e.a., 1990). Ook andere eiwitten zijn aanwezig in speeksel van bloedzuigende insecten, zoals biogeen aminebindend eiwit (Andersen e.a., 2003).

Kortom, in de komende jaren zal de belangstelling voor speeksel vanuit de farmaceutische industrie alleen nog maar toenemen, vooral gezien de potentieel mondoverstijgende functionele eigenschappen van de speekseleiwitten.

Ook het toonaangevende onderzoeksinstituut NIH (National Institutes of Health) uit de Verenigde Staten van Amerika heeft de laatste jaren een toenemende belangstelling getoond voor speekselonderzoek. Dit heeft onder andere geresulteerd in subsidies voor het opzetten van een aantal centra voor protenomics- en genomicsonderzoek, in subsidies voor de toepassing van deze methodieken ten behoeve van de vroegdiagnostiek van aandoeningen (o.a. orale carcinomen, syndroom van Sjögren, parodontaal verval) en subsidies voor een systematische aanpak van speekselklierproblematiek door bundeling van dierexperimentele, klinische en mathematische kennis (modelvorming). Met andere woorden: speeksel(klier)onderzoek staat meer in de (inter)nationale belangstelling dan lang het geval is geweest.

Het speeksel van insecten is veel complexer dan vroeger werd gedacht. Er komen honderden biologisch actieve eiwitten en peptiden in voor. Insectenspeeksels kunnen daardoor worden opgevat als een vloeistof vol met farmaceutisch interessante eiwitten en peptiden. In het bijzonder is aandacht gegeven aan de stoffen die betrokken zijn bij het tegengaan van de bloedstolling, de pijngewaarwording en ontstekingen. Niet minder interessant is het om na te gaan hoe de insectenspeeksels de overleving van hun pathogenen bevorderen in de omgeving van de gastheer waarin diverse afweersystemen aanwezig zijn. Vandaar dat door de nieuwe biotechnologie de componenten van insectenspeeksels steeds meer voor farmaceutische doeleinden worden toegepast.