토양 미생물에서 유리된 용균효소의 항우식 효과

Abstract

[한글]치아우식증은 파괴를 동반한 감염성 질환 (progressively infectious disease)으로 치태내 세균, 음식물, 타액의 상호작용에 의하여 유발되는 다인성 질환이다. 치태내 세균중에서도 Streptococcus mutans가 치아우식을 일으키는 주 원인균이며, 치면에 부착한 세균은 국소적으로 자리잡아 접착성 gelatinous material인 bacterial plaque 형태로 치아의 특수한 부위에 응집됨으로써 치아우식증이 발생되는 일차적인 원인을 제공한다. 더욱이 섭취한 음식물의 종류와 시간에 의한 변수가 가세되어 치아우식의 진행정도가 결정되지만, host factor로서 치아 자체가 지니고 있는 탈회에 대한 저항력과 크고 작은 타액선으로부터 흘러나오는 타액이 치아우식증 진행을 예방하는 중요한 인자로 평가되고 있다.

이런 치아우식증을 예방하기 위한 기존의 소극적인 방법과 달리 우식 초기에 관여하는 S. mutans를 선택적으로 억제할 수 있는 새로운 방법으로 토양미생물에서 유리되는 용균효소를 분리, 정제하여 사용하였다. S. mutans에 대한 활성이 우수한 용균효소 (4830으로 명명)를 선택하여 용균효소의 항우식 효과를 평가하였다. 이를 위해 용균효소의 세포독성능, 세균에 의한 hydroxyapatite bead의 pH 및 Ca2+ 유리량의 변화, 세균의 부착억제, 인공우식 법랑질의 경도변화를 분석하였다. 세포 독성능을 평가하기 위한 MTT 검사 결과 용균효소 4830은 250 ㎍/㎖ 이하의 농도에서 세포독성을 나타내지 않았다. S. mutans와 HA bead가 포함된 인공타액에 250 ㎍/㎖ 용균효소 4830을 넣었을 때, S. mutans에 의한 pH 변화는 용균효소를 넣지 않았을 때와 거의 차이가 없었으며, hydroxyapatite bead로부터 Ca2+의 유리량은 초기 20분 동안은 변화가 없다가 서서히 증가되었고 그후 계속적인 증가 양상을 보였다. 그러나 용균효소가 없을 경우와 비교하여 유리되는 양은 현저히 감소하였다. 용균효소 4830은 100 ㎍/㎖ 이하의 낮은 농도에서 HA bead에 S. mutans의 부착을 급격히 억제하였고 그후 서서히 감소하여 50 ㎍/㎖ 및 100 ㎍/㎖에서 74% , 80%의 부착억제를 보였다. 치태가 형성된 인공우식 범랑질 시편을 탈회용액에 넣기전 용균효소 용액에 2분간 처리한 경우 인공우식 법랑질의 표면경도는 용균효소 용액을 처리하지 않았을 경우에 비해서 경도의 감소가 적었다.

이상의 결과로 미루어보아 용균효소 (4830)는 S. mutans에 의한 pH 변화에 영향을 미치지 않았으나, S. mutans의 치면 부착을 현저히 억제하고, 탈회를 방지함으로써 인공 우식 법랑질의 표면경도를 증가시키는 것으로 생각된다. 따라서 앞으로 이들 용균효소의 생체내 sensitivity, 독성유무, 안정성에 대한 검색이 이루어진다면, 구강내 세균 감염으로 유발되는 치아우식증을 예방할 수 있을 것으로 기대된다.

[영문]Dental caries is perhaps one of the most common infectious diseases. Although caries prevalence in many countries has declined remarkably, dental caries in Korea remains to be controlled. The essential process in dental caries involves demineralization of tooth surface by lowering pH in dental plaque consisting of a variety of microorganism. It is believed that Streptococcus mutans plays a major role in the development of dental caries by producing high concentration of organic acid. In the dental caries development, there are four process which are the bacterial attachment, proliferation, glucose polymerization, and acid production. These observations justfy a broading of current caries prevention strategies, which presently rely heavily on lytic enzyme against bacteria, to include the incooperation of antimicrobial agents have a direct inhibitory effect on the growth and metabolism of oral organism, while chemotherapeutic agents can function indirectly by removing dental plaque or by interfering with microbial adhesion and plaque formation. The purpose of this study was to test the cariogenic potential of lytic enzyme 4830, isolated from Korean soil. Results were as follows. The enzyme 4830 was not cytotoxic to normal peridontal ligament cells at below 250 ㎍/㎖ and played little role in the change of pH caused by S. mutans. Ca2+ release occured slowly and progressively for the first 20 min, but demineralization was significantly inhibited by enzyme 4830. The attachment of S. mutans to HA bead and surface hardness was also significantly inhibited by the enzyme 4830 but the rate of attachment was decreased afterwards. Taken all together, it is suggested that lytic enzyme 4830 from the soil bacteria have an anticariogenic effect, by preventing attachment of bacteria to the enamel surface as well as by inhibiting the demineralization.