Dentalmethacrylate können über die oxidative Induktion von DNA-Doppelstrangbrüchen und die Hemmung ihrer Reparatur genotoxische Wirkungen entfalten
Janusz Blasiak 1, Ewelina Synowiec, Justyna Tarnawska, Piotr Czarny, Tomasz Poplawski, Russel J Reiter
1Department of Molecular Genetics, University of Lodz, Pomorska 141/143, 90-236 Lodz, Poland. jblasiak@biol.uni.lodz.pl
Zusammenfassung
Methacrylatmonomere, die in der Zahnmedizin verwendet werden, induzieren nachweislich DNA-Doppelstrangbrüche (DSBs), eine der schwerwiegendsten DNA-Schäden. In der vorliegenden Arbeit zeigen wir, dass ein Modell-Dentaladhäsiv, das zu 45 % aus 2-Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) und zu 55 % aus Bisphenol A-Diglycidyldimethacrylat (Bis-GMA) besteht, bei Konzentrationen von bis zu 0,25 mM Bis-GMA oxidative DNA in kultivierten primären humanen Zahnfleischfibroblasten (HGFs) induziert, wie mit dem Comet-Assay bewertet und mit humaner 8-Hydroxyguanin-DNA-Glykosylase 1 untersucht wurde. HEMA/Bis-GMA induzierte DSBs in HGFs, wie durch den neutralen Comet-Assay und die Phosphorylierung des H2AX-Histons bewertet wurde, und Natriumascorbat oder Melatonin (5-Methoxy-N-Acetyltryptamin), beide in einer Dosierung von 50 μM, reduzierten die DSBs und hemmten auch die durch HEMA/Bis-GMA induzierte Apoptose. Der Klebstoff verlangsamte die Kinetik der Reparatur von durch Wasserstoffperoxid induzierten DNA-Schäden in HGFs, während Natriumascorbat oder Melatonin die Wirksamkeit von H2O2-induzierten Schäden in Gegenwart der Methacrylate verbesserten. Der Klebstoff führte zu einem Anstieg der G2/M-Zellpopulation, begleitet von einer Verringerung der S-Zellpopulation und einem Anstieg der G0/G1-Zellpopulation. Natriumascorbat oder Melatonin erhöhten die S-Population und reduzierten die G2/M-Population. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass HEMA/Bis-GMA DSBs zumindest teilweise durch oxidative Mechanismen induzieren und dass diese Verbindungen die Reparatur von DSBs beeinträchtigen können. Vitamin C oder Melatonin können die schädlichen Auswirkungen von Methacrylaten, die in der Zahnmedizin verwendet werden, verringern.
Schlüsselwörter: Dentalmaterialien auf Methacrylatbasis, DNA-Schäden, DNA-Reparatur, DNA-Doppelstrangbrüche, 2-Hydroxyethylmethacrylat, HEMA, Bisphenol A-Diglycidyldimethacrylat, Bis-GMA, Vitamin C, Melatonin
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J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2009 February ; 88(2): 394–401. doi:10.1002/jbm.b.31095.
Enzymatischer biologischer Abbau von HEMA/BisGMA-Klebstoffen
formuliert mit unterschiedlichem Wassergehalt
Elisabet L. Kostoryz1, Kiran Dharmala1, Qiang Ye2, Yong Wang3, Jesse Huber3, Jong-Gu
Park2, Grant Snider3, J. Lawrence Katz2,4, und Paulette Spencer2,4
1Abteilung Pharmakologie und Toxikologie, Fakultät für Pharmazie, Universität von Missouri-Kansas City, Kansas
City, Missouri
2Bioengineering Research Center, Ingenieurschule der Universität von Kansas, Lawrence, Kansas
3Abteilung für orale Biologie, Fakultät für Zahnmedizin, Universität von Missouri-Kansas City, Kansas City, Missouri
4Abteilung für Maschinenbau, Ingenieurschule der Universität von Kansas, Lawrence, Kansas
Zusammenfassung
Dentinadhäsive können bei der Verklebung mit feuchtem demineralisiertem Dentin eine Phasentrennung erfahren. Wir stellten die Hypothese auf, dass Adhäsive, die eine Phasentrennung aufweisen, einen verstärkten biologischen Abbau der Methacrylatestergruppen erfahren. Ziel dieses Projekts war es, die Auswirkungen einer Enzymexposition auf die Freisetzung von Methacrylsäure (MAA) und 2-Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) aus Adhäsiven zu untersuchen, die unter Bedingungen formuliert wurden, die ein Nassbonding simulieren. HEMA/bisGMA(2,2-bis[4(2-Hydroxy-3-methacryloyloxy-propyloxy)-phenyl]propan), 45/55 Gew./Gew.-Verhältnis, wurde mit unterschiedlichem Wassergehalt formuliert: 0 Gew.-% (A00), 8 Gew.-% (A08) und 16 Gew.-% (A16). Nach einer dreitägigen Vorwäsche wurden die Klebescheiben mit/ohne Schweineleberesterase (PLE) in Phosphatpuffer (PB, pH 7,4) bei 37 °C 8 Tage lang bebrütet. Die Überstände wurden täglich gesammelt und mittels HPLC auf MAA und HEMA analysiert. Bei allen Formulierungen war die tägliche MAA-Freisetzung in Gegenwart von PLE im Vergleich zur MAA-Freisetzung in PB erhöht. Die HEMA-Freisetzung in Anwesenheit von PLE wurde nicht nachgewiesen, während die HEMA-Freisetzung in PB durchgängig gemessen wurde. A08 und A16 setzten im Vergleich zu A00 signifikant größere Mengen an HEMA frei.
Die Analyse der kumulativen Freisetzung von Analyten zeigte, dass die Freisetzung von MAA in PLE im Vergleich zur Freisetzung in PB signifikant erhöht war (p < 0,05), was darauf hindeutet, dass die MAA-Freisetzung nicht nur aus nicht umgesetzten Monomeren, sondern auch aus anhängenden Gruppen im Polymernetzwerk gebildet wurde. Allerdings waren die Gehalte der Analyten HEMA in PB oder MAA in PLE in A08 und A16 im Vergleich zu A00 erhöht, was darauf hindeutet, dass es einen größeren Materialverlust in HEMA/bisGMA-Klebstoffen geben könnte, die unter Nassklebungsbedingungen eine Phasentrennung erfahren.
Schlüsselwörter: Dental-/Kraniofazialmaterial; Stabilität; biologischer Abbau; Enzyme; phasengetrenntes Polymer