Uno zucchero contro le carie: il ruolo del D-Tagatosio

La carie dentale

La carie dentale è una condizione caratterizzata dalla distruzione localizzata e progressiva dei tessuti del dente ad opera degli acidi prodotti dalla fermentazione batterica dei carboidrati. La progressione della lesione cariosa avviene al netto della capacità tamponante della saliva (che contiene urea, bicarbonato, ecc), che a sua volta viene influenzata da due fattori determinanti: la frequenza delle assunzioni di saccarosio e il tempo di esposizione a pH acido.

Infatti, quando il pH è intorno alle 5 unità inizia la dissoluzione della idrossiapatite, che è quindi la prima molecola ad essere attaccata dagli acidi prodotti dalla fermentazione degli zuccheri. Tuttavia, l’insorgenza della carie dentale è un processo multifattoriale, che non dipende solo da suddetti fattori, ma che viene influenzata anche dalla suscettibilità individuale (ad esempio, dalle caratteristiche anatomiche della dentatura, dalla microstruttura dello smalto, dalla composizione della saliva, da disfunzioni endocrine) nonché dalle abitudini alimentari e di igiene orale.

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Agente eziologico della carie dentale

L’agente eziologico primario responsabile della carie dentale è Streptococcus mutans, un coccobacillo saccarolitico. Nonostante la stressa associazione tra l’infezione da S. mutans e l’insorgenza della carie, alcuni studi hanno dimostrato che la carie dentale può insorgere anche in soggetti che non sono stati infettati dal microorganismo, in quanto ci sono altri batteri con potenziale cariogeno (es. S. sobrinus), ma anche che ci sono soggetti infettati che non sviluppano carie, e questo dipende molto dalla presenza di altri batteri che consumano l’acido lattico prodotto dalla fermentazione (es. Veillonella) e che producono ammonio (es. S. salivarius). Tutto ciò a sostegno della teoria multifattoriale alla base dell’insorgenza della carie dentale.

I principali fattori di virulenza associati ad S. mutans riguardano la capacità di produrre acido dalla fermentazione dei carboidrati assunti con la dieta, la tolleranza al pH acido (entro certi limiti) e la formazione di esopolisaccaridi (EPS) ad opera di glucosiltransferasi e fructosiltransferasi, coi quali formare un biofilm per aderire alla superficie dentale.

Zuccheri rari

Gli zuccheri “rari” sono generalmente monosaccaridi e loro derivati che si trovano raramente in natura, e ad oggi sono oggetto di grandi attenzioni perché potrebbero essere utilizzati come sostituti del saccarosio in quanto dotati di una dolcezza equivalente ma di un ridotto contenuto calorico.

Il D-Tagatosio, ad esempio, è un chetoesoso appartenente alla classe dei suddetti zuccheri rari, caratterizzato dal 92% della dolcezza del saccarosio e solo dal 38% di calorie rispetto a quest’ultimo. Il D-Tagatosio, inoltre, non rappresenta uno dei substrati preferenziali per i processi di fermentazione batterica, e si è anche dimostrato in grado di sopprimere la crescita di batteri aerobici e acidogenici in determinati alimenti, come ad esempio nel prosciutto.

D-Tagatosio

Tutto questo suggerisce che il D-Tagatosio potrebbe essere utilizzato per sopprimere i batteri cariogenici orali.

In uno studio condotto da Hasibul e colleghi, sono stati valutati gli effetti del D-Tagatosio sulla crescita di S. mutans (GS-5 – Sierogruppo C) in presenza di saccarosio. I parametri che sono stati valutati sono la crescita microbica (mediante densità ottica a 590nm, OD590) e il valore di pH. I rombi neri nell’immagine sottostante rappresentano la semplice crescita su un terreno di coltura (nell’esperimento il BHI, o Brain-Heart Infusion Broth); i triangoli neri rappresentano la crescita in BHI assieme al saccarosio; i cerchi neri rappresentano la crescita in BHI assieme al saccarosio e al D-Tagatosio.

effetti del D-Tagatosio sulla crescita di S. mutans
Figura 1 – effetti del D-Tagatosio sulla crescita di S. mutans

Come si vede, il D-Tagatosio determina un ritardo sia nella crescita microbica (verso la fase logaritmica di crescita) che nella diminuzione delle unità di pH, rispetto agli stessi parametri osservati per S. mutans in coltura su BHI con saccarosio. Sebbene la crescita sia rallentata, tuttavia questa non viene inibita. Il meccanismo dietro al rallentamento della crescita microbica si pensa sia collegato con la regolazione negativa, operata dal Tagatosio, del gene gtfB (coinvolto nella produzione della glucosiltransferasi-I), nonché dalla ridotta disponibilità di D-fruttosio derivata appunto dall’inibizione delle GTF.

È stato anche visto che il D-Tagatosio risulta in grado di inibire la formazione di biofilm da parte di S. mutans in maniera dose-dipendente. Facendo poi un’analisi fotografica, si è visto che nelle colture BHI con saccarosio e D-Tagatosio (in concentrazione variabile, 1% o 4%, rispettivamente T1 e T4) la formazione del biofilm risulta notevolmente ridotta rispetto a quella osservata nel semplice BHI con saccarosio (S1).

nelle colture BHI con saccarosio e D-Tagatosio (in concentrazione variabile, 1% o 4%, rispettivamente T1 e T4) la formazione del biofilm risulta notevolmente ridotta rispetto a quella osservata nel semplice BHI con saccarosio (S1).
Figura 2 – nelle colture BHI con saccarosio e D-Tagatosio la formazione del biofilm risulta notevolmente ridotta rispetto a quella osservata nel semplice BHI con saccarosio (S1).

Inoltre, il D-Tagatosio si è dimostrato capace di inibire anche le glucosiltransferasi (GTF). Uno studio sulla produzione dei polisaccaridi extracellulari (responsabili della formazione del biofilm) in presenza e in assenza di D-Tagatosio ha dimostrato che l’aggiunta del dolcificante non-cariogenico al terreno di coltura diminuisce notevolmente la formazione di suddetti polisaccaridi rispetto a quella osservata nei terreni in presenza di solo saccarosio. Ciò indica che lo zucchero inibisce l’attività delle GTF associate a S. mutans.

Conclusione

In conclusione, i cibi contenenti D-Tagatosio potrebbero essere d’aiuto per migliorare l’igiene orale. Ad oggi, inoltre, stanno iniziando sperimentazioni per delle gomme da masticare contenenti D-Tagatosio come agente profilattico per la carie dentale.

Si ringrazia Alessio Felici per l’articolo

Fonti

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