Onderzoek naar speekseleiwitten: van eigenschappen naar functies

Door E.C.I. Veerman W. van 't Hof
op 9 oktober 2020
Afbeelding

E.C.I Veerman, W. van ’t Hof

Thema: Speeksel & Mondgezondheid

Samenvatting. Speeksel doet meer dan alleen een bijdrage leveren aan de voedselvertering. Het is belangrijk voor de gezondheid van de mondholte en daarmee indirect van het hele lichaam. In de jaren 1970-80 zijn de belangrijkste eiwitten en peptiden in speeksel geïdentificeerd en gekarakteriseerd. Zo zijn de mucinen MUC5B en MUC7, de prolinerijke eiwitten, cystatinen en histatinen inmiddels tot op de aminozuurvolgorde en molecuulstructuur bekend. De daarmee samenhangende fysische eigenschappen geven een indicatie hoe deze eiwitten hun beschermende functie uitoefenen. Maar soms zet deze informatie de wetenschap juist op het verkeerde been doordat de relatie tussen eigenschap en functie niet per se eenduidig is. Daarnaast worden soms onverwachte eigenschappen ontdekt die wetenschappers dwingen de vertaalslag van fysische eigenschap naar fysiologische functie kritisch te herwaarderen. In sommige gevallen heeft dit ertoe geleid dat de (mogelijke) functie van deze eiwitten tegenwoordig in een heel ander licht wordt gezien.
Veerman ECI, Hof W van ’t. Onderzoek naar speekseleiwitten: van eigenschappen naar functies
Ned Tijdschr Tandheelkd 2020; 127: 525-531
doi: https://www.doi.org/10.5177/ntvt.2020.10.20037

Inleiding

Speeksel is een vloeistof die ten onrechte weinig aanzien heeft in de wetenschap: “Saliva lacks the drama of blood, the sincerity of sweat and the emotional appeal of tears” (Mandel, 1990). Als iemand van buiten het onderzoeksveld wordt gevraagd naar het nut en de functies van speeksel zal deze hooguit denken aan een rol in de spijsvertering, een beschermende rol van speeksel komt niet in de gedachten op. Nu is het weliswaar zo dat speekselamylase zetmeel afbreekt en zo een bijdrage levert aan de vertering van ons voedsel, maar het gaat wat ver om dat als primaire rol van speeksel te beschouwen. Immers, het overgrote deel van de tijd bevat ons speeksel maar tamelijk weinig amylase. Pas als we eten verandert het beeld dramatisch: de oorspeekselklieren (glandulae parotidae), die in rust nauwelijks actief zijn, worden door de kauwbewegingen en smaakprikkels aangezet tot de secretie van een grote hoeveelheid dun-waterig speeksel dat rijk is aan amylase. De rest van de tijd zijn het voornamelijk de grote speekselklieren, onderkaaksspeekselklieren (gl. submandibularis) en de ondertongspeekselklieren (gl. sublingualis) die de speekselproductie verzorgen (afb. 1). Het speeksel dat deze klieren uitscheiden bevat weinig amylase en heeft een kenmerkende dikke consistentie. Speeksel is in de mond aanwezig als een visco-elastische dunne gel die een belangrijke rol speelt in de bescherming van de harde en zachte mondweefsels tegen onder andere slijtage, uitdroging, agressieve voedingsbestanddelen en infecties. Het belang van speeksel wordt pijnlijk duidelijk wanneer de speekselklieren uitvallen, bijvoorbeeld als bijwerking van medicijnen, bij auto-immuunziekten (ziekte van Sjögren) of door radiotherapie in het hoofd-halsgebied. Tandartsen zien in die patiënten een gebit dat ten prooi valt aan een snel voortschrijdend cariësproces (rampant caries) als er geen rigoureuze voorzorgsmaatregelen worden genomen. De patiënten zelf ondervinden dagelijks de gevolgen van een droge mond: pijn in de mond, droge keel, problemen met eten, smaakverlies, moeite met spreken en slapeloosheid. Dit illustreert overduidelijk dat speeksel veel meer doet dan alleen maar een bijdrage leveren aan de vertering van voedsel.

Afb. 1. Anatomische ligging van de 3 grote speekselklieren in de mond. Behalve de grote speekselklieren zijn in de mondholte zeer veel kleine speekselkliertjes aanwezig in de mucosa van de tong, de lippen, de wangen en het verhemelte.
Illustrator: Maartje Kunen, Medical Visuals

Zoals ook in het artikel ‘Het belang van speeksel voor de mondgezondheid; van Haddock tot histatine’ wordt aangegeven (Bikker, 2020), is speeksel is belangrijk voor de gezondheid van de mondholte en daarmee indirect van het hele lichaam. De milde omstandigheden in de mondholte bevorderen de groei van miljoenen aerobe en anaerobe bacteriën, die samen een complex en stabiel ecosysteem vormen. De mond is daarmee een reservoir vol potentiële pathogenen, dat in min of meer open verbinding staat met de slokdarm, de luchtwegen en, via de creviculaire pockets, met de bloedbaan, van waaruit vitale organen en weefsels geïnfecteerd kunnen raken. Speeksel speelt een sleutelrol bij de homeostase van deze complexe orale microflora en voorkomt overgroei met pathogene species. Dit wordt duidelijk wanneer de klarende werking van speeksel is geblokkeerd, bijvoorbeeld bij patiënten die zijn opgenomen op de intensive care (IC). Binnen enkele weken treedt bij een meerderheid van deze patiënten een verschuiving op in de samenstelling van de orale flora: relatief onschuldige gram-positieve bacteriën worden verdrongen door langzaam groeiende virulentere gram-negatieve soorten die, tenzij preventief antibiotica worden toegediend, de luchtwegen infecteren. Dit onderstreept dat speeksel, als poortwachter van de mond, ook van belang is voor de algemene gezondheid.

In de jaren 1970 en 1980 zijn de belangrijkste eiwitten en peptiden in speeksel geïdentificeerd en functioneel gekarakteriseerd (tab.1). Van veel speekseleiwitten is de exacte biologische functie tot op de dag van vandaag echter onduidelijk gebleven. Vertaling van biochemische eigenschappen die in de reageerbuis worden gemeten, naar real-life biologische functies is niet eenvoudig gebleken en heeft in sommige gevallen geresulteerd in verkeerde concepten. Een voorbeeld is de vermeende beschermende rol van sommige speekseleiwitten in verband met cariës. Onder invloed van de wijdverbreide cariësproblematiek in de jaren 1970 is het onderzoek uit die periode vooral gefocust geweest op de rol van speekseleiwitten bij de bescherming van tandglazuur. Voor een aantal speekseleiwitten is een dergelijke rol geclaimd op basis van het feit dat ze in in vitro-experimenten affiniteit vertoonden voor hydroxyapatiet, de minerale fase van tandglazuur. De waarneming dat sommige van deze potentiële pellicle eiwitten ook voorkomen in andere beschermende secreten, zoals tranen, maakt een functie specifiek voor de mond minder waarschijnlijk en heeft sindsdien het onderzoek van deze eiwitten meer in de richting van een algemeen-beschermende rol gestuurd. De meest in het oog springende worden in deze bijdrage besproken (zie ook bijdrage van Bikker, 2020 in deze editie).

Tabel 1. Overzicht van speekseleiwitten en functies.

Mucinen

Speeksel en andere slijmerige substanties hebben altijd op de verbeelding gewerkt van onderzoekers. In 1865 werd voor het eerst ontdekt dat de heldere, viskeuze Schleimstoffe, die inmiddels waren omgedoopt tot hun moderne naam ‘mucinen’, zijn samengesteld uit een eiwitdeel dat geconjugeerd is met een suikerdeel. Doordat de complexe mucinen tamelijk onhandelbaar zijn heeft het tot de opkomst van geavanceerde zuiverings- en analysetechnieken in de twintigste eeuw geduurd voordat systematisch onderzoek naar hun biochemische componenten gedetailleerde resultaten opleverde. Het is duidelijk geworden dat speeksel 2 genetisch verschillende mucinen bevat, MUC5B, een hoog-moleculair mucine, en MUC7, een laag-moleculair mucine (afb. 2). MUC5B behoort tot de familie van gel-vormende mucinen, de belangrijkste bestanddelen van de slijmlagen waarmee de mucosa in het hele lichaam bedekt zijn. Deze slijmlagen beschermen de zachte weefsels tegen uitdroging en mechanische beschadiging (lubricatie) en vormen een barricade tegen bacteriën. MUC7 heeft nauwelijks slijmvormende eigenschappen en komt alleen in speeksel voor. Het bindt aan een breed scala aan bacteriën, waarmee het grote, onoplosbare, aggregaten vormt die gemakkelijk kunnen worden doorgeslikt, waarna de bacteriën in het maagzuur onschadelijk worden gemaakt. MUC7 bestaat uit een enkele eiwitketen waaraan een groot aantal kleine, negatief geladen suikerketens zijn aangehecht, die als borstelharen naar buiten steken.

a

b

Afb. 2. Speeksel bevat 2 genetisch verschillende mucinen: MUC5B, een hoog-moleculair mucine (a), en MUC7, een laag-moleculair mucine (b).
Illustrator: Frans Hessels

MUC5B is opgebouwd uit eiwitdomeinen waar koolhydraatzijketens aan zijn gebonden, afgewisseld met ‘naakte’, niet-geglycosyleerde eiwitdomeinen. De suikerketens aan MUC5B zijn uitzonderlijk divers: geschat wordt dat er op het molecuul honderden verschillende zijketens zijn, vaak vertakt en met ketenlengtes variërend van 2 tot meer dan 40 suikermoleculen. De lengte van een volledig uitgestrekt MUC5B loopt uiteen van 1 tot meer dan 5 μm, wat dicht in de buurt komt van die van een gemiddelde lichaamscel (10 μm). Direct na secretie uit de cel, ontvouwen de opgevouwen MUC5B kluwens zich tot reusachtige, netwerken van mucineketens die fysiek met elkaar verstrengeld zijn in grote, supramoleculaire aggregaten. In submandibulair/sublinguaal speeksel is meer dan 65% van het totale MUC5B onderdeel van dergelijke onoplosbare aggregaten, gecomplexeerd met antimicrobiële eiwitten, met name lysozym, secretie-IgA, MUC7 en speekselagglutinine. Op deze manier is een extra verdedigingslaag gecreëerd die beschermt tegen microbiële invasie. In tegenstelling tot MUC7, bindt MUC5B vrijwel geen bacteriën. Daarentegen bindt MUC5B wel een scala aan virussen, waaronder HIV, norovirus en het influenzavirus. Deze virussen gebruiken specifieke suikerketens die aanwezig zijn op de buitenkant van hun doelcel, als aanhechtingsplaats om de cel te infecteren. Dergelijke suikerketens komen ook voor in het rijke koolhydraatrepertoire van het MUC5B molecuul, waardoor het kan functioneren als een lokaas voor virussen. Deze koolhydraten vormen bovendien een belangrijke voedingsbron voor bacteriën en spelen een belangrijke rol in de vestiging van een diverse mondflora. Afsplitsing van complexe koolhydraatketens vereist namelijk de gezamenlijke inzet van een groot aantal verschillende bacteriespecies die overlappende en complementair werkende enzymen tot expressie brengen. Dit maakt het vrijwel onmogelijk dat de mondflora wordt gedomineerd door een enkel pathogene species.

Prolinerijke eiwitten

Prolinerijke proteïnen (PRP’s) werden in 1966 voor het eerst gedetecteerd in mensenspeeksel (Mandel, 1966), later ook in speeksel van onder andere apen, knaagdieren, varkens en herten. Zoals de naam al aangeeft, bevatten deze eiwitten opmerkelijk veel (25-40%) van het relatief zeldzame aminozuur proline (in doorsnee eiwitten ongeveer 5%). In speeksel worden 3 groepen PRP’s onderscheiden: zure (negatief geladen) aPRP’s, basische (positief geladen) bPRP’s en geglycosyleerde PRP’s. Deze zijn oorspronkelijk afkomstig van 6 genen, waarvan 2 coderen voor de zure PRPs en 4 voor de basische PRPs. De primaire genproducten worden al in de speekselkliercellen enzymatisch afgebroken tot een aantal kleinere eiwitfragmenten, alvorens te worden uitgescheiden in speeksel. De observatie dat aPRP’s sterke affiniteit hebben voor hydroxyapatiet, het tandmineraal, heeft onderzoek gestimuleerd naar hun rol voor de mondgezondheid. Wanneer schoon tandglazuur in het laboratorium wordt blootgesteld aan speeksel zijn aPRP’s de eerste speekseleiwitten die in de geadsorbeerde eiwitfilm, de pellikel, worden gedetecteerd. De jonge pellikel bestaat voor meer dan 30% uit aPRP’s, maar na verloop van tijd daalt dit percentage doordat andere, irreversibel bindende eiwitten zoals MUC5B ze verdringen. Pellicles die in vivo op tandglazuur gevormd zijn, hebben een complexe samenstelling en bevatten, naast aPRP’s, ook statherine, mucinen, amylase en carbonzuuranhydrase. Algemeen wordt aangenomen dat aPRP’s, net als statherine, in vivo een rol spelen in de bescherming van tandglazuur: ze binden vrije calciumionen uit speeksel en functioneren op deze wijze als een reservoir voor calciumionen bij de remineralisatie van tandglazuur. Maar aPRP’s hebben 2 gezichten. In oplossing binden ze geen bacteriën, maar na adsorptie aan tandglazuur ontvouwen ze enigszins, en komen voorheen verborgen domeinen tevoorschijn waaraan een breed scala aan tandplaquebacteriën kan binden, zodat ze mogelijk juist de plaquevorming bevorderen.

Over de functie van de basische prolinerijke eiwitten is minder bekend: in tegenstelling tot aPRP’s adsorberen ze niet aan hydroxyapatiet, waarmee een directe rol in de bescherming van tandglazuur onwaarschijnlijk wordt. Echter, bPRP’s binden veel sterker dan aPRP’s aan tanninen, toxische plantaardige bestanddelen in voedsel. In tegenstelling tot aPRP’s, die door alle klieren worden uitgescheiden, worden bPRP’s uitsluitend uitgescheiden door de parotisklieren die alleen in actie komen bij de verwerking van voedsel. Omdat gevonden is dat bPRP’s knaagdieren beschermen tegen de toxische effecten van tanninerijk sorghum is nu algemeen geaccepteerd dat basische PRP’s primair van belang zijn voor het neutraliseren van toxische polyfenolen in de voeding.

Ten slotte spelen geglycosyleerde PRP’s een rol in lubricatie (tab. 1) (Chan en Bennick, 2001).

Cystatinen

Cystatinen zijn in 1979 voor het eerst geïsoleerd uit speeksel door de Groningse onderzoekers Jurriaanse en Booij (1979). Vanwege hun affiniteit voor hydroxyapatiet werd in eerste instantie een rol als pellikeleiwit verondersteld. Nu is binding aan hydroxyapatiet geen unieke eigenschap. De elektrostatische binding is aspecifiek, elk negatief geladen eiwit bindt, in meer of mindere mate, aan hydroxyapatiet en het wordt in het laboratorium dan ook gebruikt om eiwitten te zuiveren. Nadere karakterisering onthulde dat dit eiwit een lid is van de grote superfamilie van cystatinen, fysiologische remmers van cysteïne proteïnasen, waarmee de mogelijke fysiologische rol van dit eiwit in een volledig ander daglicht kwam te staan. Cysteïne proteïnasen komen onder andere vrij uit de ontstoken pocket, en kunnen daar schade veroorzaken aan het weefsel. Neutralisatie van proteolytische activiteit is daarom van groot belang. In speeksel zijn 5 genetisch verschillende cystatinen gevonden: cystatine S, cystatine SA (acidic cystatin), cystatin SN (neutral cystatin), cystatine C (een basisch cystatine, afb. 3), en cystatine D. Cystatine C is niet uniek voor speeksel, het komt voor in allerlei lichaamsvloeistoffen, waaronder serum, en de cerebrospinale vloeistof. Het heeft van alle cystatinen de hoogste affiniteit voor cysteïne proteïnasen, waarmee het vrijwel irreversibele complexen vormt. Ondanks dat cystatine C in relatief lage concentraties in speeksel voorkomt, is het in zijn eentje vrijwel volledig verantwoordelijk voor de protease-remmende activiteit van speeksel. Een belangrijke aanwijzing dat deze activiteit een fysiologische rol speelt in het gezond houden van de mondholte is de bevinding dat het cystatine C-gehalte in speeksel toeneemt bij patiënten met parodontale en gingivale ontstekingen. De fysiologische rol die de andere cystatinen S en SA in de mond spelen, blijft echter onduidelijk: als proteaseremmer lijken deze eiwitten in speeksel ondergeschikt aan cystatine C. In vitro remt cystatine S de groei van de met paradontitis geassocieerde bacterie Porphyromonas gingivalis, op die van andere bacteriën is geen effect gevonden. In hoeverre dit fysiologisch relevant is, is nog onbekend, maar gezien de betrokkenheid van P. gingivalis bij allerlei systemische ziekten, zoals endocarditis, arteriële plaquevorming, nierfalen en mogelijk de ziekte van Alzheimer, moge duidelijk zijn dat het onderdrukken van deze bacterie in de gingivale pockets van belang is om de kans op doordringen in de bloedbaan te minimaliseren. De aanwezigheid van cystatine S in de in vivo tandpellicle wijst mogelijk op een nevenfunctie bij de controle van remineralisatie of remming van tandsteenvorming, maar de vraag naar de meerwaarde boven statherine is opportuun. Voor de speekselcystatinen van de typen S en D blijft daarom de vraag van kracht: “Salivary (S/D-type) cystatins: Over one billion years in the making- but to what purpose?” (Dickinson, 2002).

Afb. 3 Driedimensionaal beeld van cystanine C laat de complexiteit van het eiwit zien.
Beeld: A2-33/CC BY-SA 3.0

Histatinen

De histatinen werden ongeveer 50 jaar geleden voor het eerst geïsoleerd uit parotisspeeksel. Ze vormen een familie van ten minste 12 speekselpeptiden (korte eiwitten) met een aantal bijzondere kenmerken en eigenschappen. Ze worden uitsluitend gevonden bij mensen en hogere apensoorten en zijn bijzonder rijk aan het relatief zeldzame aminozuur histidine (15-20% in vergelijking met 2% in doorsnee-eiwitten). In de mens zijn de histatinen afkomstig van 2 verschillende genen, HTN1 en HTN2, die coderen voor respectievelijk histatine-1 en histatine-3. De andere, kortere histatinen, ontstaan door proteolytische afbraak: uit histatine-1 ontstaat histatine-2, uit histatine-3 de hele reeks histatine-4 tot en met histatine-12. Uiteindelijk blijven voornamelijk histatine-1, histatine-3 en histatine-5 over, die tezamen ongeveer 85% van alle histatinen in speeksel vormen. Histatinen zijn kenmerkend voor speeksel, buiten de mond zijn slechts sporenhoeveelheden van minder dan 1 μg/ml (50-150 μg/ml in speeksel) aangetroffen in traanvocht.

In het laboratorium bleken de histatinen een aantal eigenschappen te hebben die mogelijk een rol kunnen spelen bij de bescherming van de mond (zie tab. 1). Vooral hun schimmel- en bacteriedodende activiteit is in de afgelopen dertig jaar uitgebreid bestudeerd. De antimicrobiële activiteit wordt dan ook algemeen beschouwd als de primaire fysiologische functie van met name histatine-5, dat de krachtigste werking van alle histatinen heeft tegen een breed scala aan micro-organismen (afb. 4). Histatine-3 en histatine-1, vertonen een aanmerkelijk lagere antimicrobiële activiteit en de consensus was dan ook dat de laatste vooral een rol speelt in de bescherming van het tandglazuur, omdat het in vitro deel uitmaakt van de primaire tandpellikel. Dit beeld begon te kantelen toen Menno Oudhoff in 2008, in het kader van zijn promotie-onderzoek bij ACTA, ontdekte dat histatine-1 en het daarvan afgeleide histatine-2 de belangrijkste speekselfactoren zijn die de migratie van epitheelcellen, de eerste fase van wondheling, in vitro stimuleren (zie afbeelding 4 in Bikker, 2020 in deze editie) (Oudhoff, 2010). Deze activiteit werd ook waargenomen in een mensenhuidmodel en in een preliminaire dierproef bleken deze peptiden de wondheling te versnellen (Oudhoff, 2010). Verdere onderzoeken toonden dat histatine-1 ook werkzaam is op endotheelcellen en in een in vivo modelsysteem de nieuwvorming van bloedvaten bevordert (Torres et al, 2017). Op grond van deze onderzoeken wordt nu aangenomen dat de bescherming van het mondepitheel de belangrijkste functie van histatine-1 is. Tot dan toe werd stilzwijgend aangenomen dat de epidermale groeifactor (EGF) hiervoor verantwoordelijk was, ondanks dat mensenspeeksel relatief bijzonder weinig van deze groeifactor bevat.

a

b

Afb. 4. Verschillen in biologische eigenschappen tussen histatine-1 (a) en histatine-5 (b). Histatine-1 bevordert migratie van epitheelcellen, terwijl histatine-5 schimmeldodende eigenschappen bezit. Voor een experiment met histanine-1 (a) werden epitheelcellen gekweekt in een kweekschaal totdat de bodem volledig was bedekt. Een gestandaardiseerde ‘wond’ werd gecreëerd door over een bepaald oppervlak cellen weg te schrapen. Vervolgens werd verder gekweekt in een medium waaraan histatine-1 was toegevoegd . Na 18 uur was in aanwezigheid van histatine-1 de ‘wond’ bijna volledig gesloten (Bron: Oudhoff, 2010). In een ander experiment werden Candida albicans-cellen gekweekt (b) en vervolgens 30 minuten behandeld met histatine-5. Histatine-5 maakte het celmembraan lek, waardoor vitale componenten weglekten uit de Candida-cel en deze ineenschrompelde.

Conclusie en een blik op de toekomst

In de afgelopen 50 jaar is de kennis van speekseleiwitten en -peptiden met grote sprongen vooruitgegaan. Van vrijwel allemaal zijn nu de genetische oorsprong en de biochemische samenstelling en eigenschappen bekend. Van een aantal is ook met redelijke zekerheid vastgesteld welke rol ze spelen in vivo. Er is algemene consensus dat secretie-immuunglobuline A een rol speelt in de adaptieve immunologische afweer van mucosale slijmlagen in het lichaam, en dus ook in speeksel. Het is ook duidelijk dat het hoog-moleculaire speekselmucine MUC5B verantwoordelijk is voor de visco-elastische eigenschappen van speeksel en het bindende element vormt in de speekselfilm op de mucosa. Van een aantal andere speekseleiwitten is de fysiologische rol echter minder duidelijk en wordt vaak, bij gebrek aan beter, een fysiologische functie gepostuleerd op basis van in vitro waargenomen eigenschappen. Dit kan gemakkelijk leiden tot hardnekkige misconcepten.

Een voorbeeld hiervan is het zink bevattende speekeleiwit gustine waarvan de concentratie verlaagd is bij ernstige zinkdeficiëntie. Patiënten met ernstige zinkdeficiëntie hebben last van dysgeusie, een verminderde smaaksensatie. Op basis van deze correlatie is een rol gepostuleerd bij de smaakgewaarwording en kreeg het eiwit de naam gustine, afgeleid van het latijnse gustum (smaak), of in goed Nederlands ‘goesting’. Meer recent werd dit eiwit geïdentificeerd als carbonzuuranhydrase VI, een enzym dat bicarbonaat omzet in CO2, en daarmee het zuur-neutraliserende vermogen van speeksel vergroot. Nog steeds wordt echter aan gustine een rol toegeschreven bij de smaakgewaarwording, hoewel een causatieve relatie tussen deze enzymatische activiteit en smaakgewaarwording uiterst onwaarschijnlijk is.

De veronderstelde rol van histatinen bij de detoxificatie van tanninen berust op de aanwezigheid van een hydrofoob domein dat affiniteit heeft voor apolaire verbindingen. Hetzelfde apolaire domein is ook van essentieel belang voor hun antimicrobiële werking. De vraag is of de binding van histatinen aan tannine in vitro een valide bewijs vormt voor een fysiologische rol bij de detoxificatie van gifstoffen, of dat dit een toevallige coïncidentie is met een (mogelijk) fysiologische functie gebaseerd op een gelijksoortige structuur en moleculaire interactie.

Ook de eigenschap van veel speekseleiwitten om in vitro aan bacteriën te binden (zie tab. 1) is op zichzelf geen sluitend bewijs is voor een fysiologische functie als bescherming van de mond tegen bacteriën. De beschermende rol van sIgA als onderdeel van de mucosale afweer is geen punt van discussie, maar bij andere eiwitten is de rol van bacteriebinding minder duidelijk. De mond herbergt ontelbare verschillende microörganismen, die zich succesvol hebben aangepast aan deze omgeving en zelfs speeksel benutten als hun belangrijkste voedingsbron (De Jong en Van der Hoeven, 1987). Binding van speekselamylase aan streptokokken is een voorbeeld van een interactie die gunstig is voor de bacterie, omdat deze de beschikking krijgt over een enzym dat zetmeel afbreekt in bruikbare nutriënten.

De toekomst

De uitdaging voor onderzoekers is de rol te onderzoeken die speekseleiwitten in vivo spelen waar ze, als losse moleculen of in macromoleculaire complexen, interacties aangaan met de orale microflora, harde en zachte mondweefsels en met beide tegelijk. Een voordeel hierbij is dat speeksel moeiteloos te verzamelen is van elke plek in de mond, bij zieke en gezonde mensen. De volgende vragen kunnen als aanknopingspunten dienen voor onderzoek:

• Welke speekseleiwitten zijn in vivo geassocieerd met bacteriën en schimmels. Zijn deze interacties ten voordele van de gast of van de gastheer?

• Vormt speeksel in vivo een barrière tegen virussen, zijn ingevangen virusdeeltjes aanwezig in de in vivo speekselfilm? Zo ja, welke eiwitten zijn hiervoor verantwoordelijk?

• Hoe kan de kennis over speekseleiwitten worden vertaald in nieuwe medicijnen of worden ontwikkeld in hulpstoffen die de mondgezondheid verbeteren, wanneer de beschermende werking tekort schiet of wanneer de speekselsecretie onvoldoende is?

Het sterk opkomende probleem van tanderosie door toename van de consumptie van zure dranken overstijgt de beschermende werking van natuurlijk speeksel. Door de kennis over binding aan tandglazuur is een groep verbindingen gevonden die sterk aan hydroxyapatiet bindt en die in vitro heel effectief beschermt tegen zuurinwerking. Deze fytosphingosinen zijn plantaardige verbindingen die in diverse voedingsmiddelen voorkomen en volkomen veilig zijn. Deze stoffen zouden in principe aan tandpasta’s of zure dranken toegevoegd kunnen worden om tanderosie te voorkomen.

Voor een omvattend overzicht van speeksel en speekseleiwitten wordt de geïnteresseerde lezer verwezen naar de vele overzichtsartikelen over dit onderwerp die in de loop der jaren zijn verschenen (Bennick, 2002; Dickinson, 2002; Van Nieuw Amerongen en Veerman, 2002; Van ‘t Hof et al, 2013; Frenkel en Ribbeck, 2015).

Literatuur

* Bennick A. Interaction of plant polyphenols with salivary proteins. Crit Rev Oral Biol Med 2002; 13: 184-196. * Bikker FJ. Het belang van speeksel voor de mondgezondheid, van Haddock tot histatine. Ned Tijdschr Tandheelkd 2020; 127: 551-555. * Chan M, Bennick A. Proteolytic processing of a human salivary proline-rich protein precursor by proprotein convertases. Eur J Biochem 2001; 268: 3423–3431. * Dickinson DP. Salivary (SD-type) cystatins: over one billion years in the making—but to what purpose? Crit Rev Oral Biol Med 2002; 13: 485-508. * Frenkel ES, Ribbeck K. Salivary mucins in host defense and disease prevention. J Oral Microbiol 2015; 7: 29759. * van ‘t Hof W, Oudhoff MJ, Veerman ECI. Histatins: multifunctional salivary antimicrobial peptides. In: Hiemstra PS, Zaat SAJ (eds). Antimicrobial peptides and innate immunity. Basel: Springer, 2013. * de Jong MH, van der Hoeven JS. The growth of oral bacteria on saliva. J Dent Res 1987; 66: 498-505. * Juriaanse AC, Booij M. Isolation and characterization of the main neutral protein from human submandibular saliva. Archs Oral Biol 1979; 24: 825-828. * Mandel I. Electrophoretic studies of saliva. J Dent Res 1966; 45: 634-643. * Mandel I. The diagnostic uses of saliva. J Oral Pathol Med 1990; 119-125. * van Nieuw Amerongen A, Veerman ECI. Saliva, the defender of the oral cavity. Oral Diseas 2002; 8: 12-22. * Oudhoff M. Discovery of the wound-healing capacity of salivary histatins. Amsterdam: Vrije Universiteit Amsterdam, 2010. Academisch proefschrift. * Torres P,  Díaz J,   Arce M,   et al. The salivary peptide histatin-1 promotes endothelial cell adhesion, migration, and angiogenesis. FASEB J 2017; 31: 4946-4958.

Summary

Research on salivary proteins: from properties to functions

Saliva does more than merely contribute to the digestion of food. It is essential to the health of the oral cavity and with that, indirectly, of the entire body. In the 1970s and 1980s, the most important proteins and peptides in saliva were identified and characterised. For example, mucins MUC5B and MUC7, proline-rich proteins, cystatins and histatins are now known to the level of the amino acid sequence and molecular structure. The associated physical properties indicate how these proteins carry out their protective function. Sometimes, however, this information can mislead science because the relationship between property and function is not necessarily unambiguous. In addition, unexpected properties are sometimes discovered compelling scientists to re-evaluate critically the transition from physical property to physiological function. In certain cases, this has led to perceiving the (possible) function of these proteins in a completely different light.

Auteursinformatie

E.C.I. Veerman1, W. van ’t Hof2
1Emeritus hoogleraar en voormalig hoofd en 2oud-medewerker van de afdeling Orale Biochemie van het Academisch Centrum Tandheelkunde Amsterdam (ACTA)
Datum van acceptatie: 14 mei 2020
Adres: em. prof. dr. E.C.I. Veerman, veerma@xs4all.nl
Read English abstract

Research on salivary proteins: from properties to functions

Saliva does more than merely contribute to the digestion of food. It is essential to the health of the oral cavity and with that, indirectly, of the entire body. In the 1970s and 1980s, the most important proteins and peptides in saliva were identified and characterised. For example, mucins MUC5B and MUC7, proline-rich proteins, cystatins and histatins are now known to the level of the amino acid sequence and molecular structure. The associated physical properties indicate how these proteins carry out their protective function. Sometimes, however, this information can mislead science because the relationship between property and function is not necessarily unambiguous. In addition, unexpected properties are sometimes discovered compelling scientists to re-evaluate critically the transition from physical property to physiological function. In certain cases, this has led to perceiving the (possible) function of these proteins in a completely different light.

Inleiding

Speeksel is een vloeistof die ten onrechte weinig aanzien heeft in de wetenschap: “Saliva lacks the drama of blood, the sincerity of sweat and the emotional appeal of tears” (Mandel, 1990). Als iemand van buiten het onderzoeksveld wordt ..