The application of conjugate of enkephalin and temporin analogues against periodontal pathogens

Zapalenie przyzębia jest chorobą zapalną, która powoduje uszkodzenie tkanek miękkich i kości podtrzymujących zęby. Podstawowym czynnikiem wywołującym zapalenie przyzębia jest biofilm tworzony przez bakterie lokujące się w obszarze przyzębia. Ponieważ częstość występowania zapalenia przyzębia w populacji ludzkiej szacuje się na około 30%, dlatego potrzebnym jest opracowanie skutecznej terapii przeciwko temu schorzeniu, a wśród potencjalnych kandydatów rozważa się peptydy antybakteryjne. W związku z powyższym, celem przedstawionych badań była ocena możliwości zastosowania koniugatu DAL-PEG-DK5 w leczeniu paradontozy. DAL-PEG-DK5 składa się z bogatej w reszty lizyny pochodnej peptydu antybakteryjnego temporyny-1CEb (DK5) i dalargininy (DAL), syntetycznego analogu ludzkiej enkefaliny. Prezentowane wyniki dowiodły, że DAL-PEG-DK5 działa bakteriobójczo i bakteriostatycznie na bakterie Gram-ujemne i Gram-dodatnie, w tym gatunki kluczowe w rozwoju zapalenia przyzębia, takie jak Streptococcus gordonii, Fusobacterium nucleatum i Porphyromonas gingivalis. Ponadto wykazaliśmy, że zastosowany koniugat ma silny potencjał do eliminacji biofilmu P. gingivalis w dawce, która nie jest toksyczna dla ludzkich keratynocytów dziąsłowych. Na koniec zbadaliśmy immunomodulacyjną rolę DAL-PEG-DK5, stwierdzając, że koniugat nie ma wpływu na reakcję zapalną indukowaną przez gatunki przyzębia w makrofagach, jednak może wzmagać wydzielanie chemokin przez keratynocyty dziąsłowe. Podsumowując, zaproponowaliśmy, że DAL-PEG-DK5 jest obiecującą cząsteczką, którą można rozważyć w dalszym projektowaniu leków przeciwko zapaleniu przyzębia.

Periodontitis is an inflammatory disease, which cause the damage of the soft tissue and bone supporting the teeth. The primary factor that induces inflammation is biofilm formed by bacteria in periodontium. As the prevalence of periodontitis reaches up to 30% of world population, therefore the effective therapy is needed. Antibacterial peptides can be considered among potential candidates. Therefore, the aim of presented study was to evaluate the potential use of DAL-PEG-DK5 conjugate in the treatment of periodontitis. DAL-PEG-DK5 is composed of lysine-rich derivative of antimicrobial amphibian temporin-1CEb (DK5) and dalargin (DAL), the synthetic analogue of human enkephalin (DAL). Our data revealed that DAL-PEG-DK5 acts bactericidal and bacteriostatic against both Gram—negative and Gram—positive bacteria including species crucial in periodontitis development, such as Streptococcus gordonii, Fusobacterium nucleatum and Porphyromonas gingivalis. Moreover, we showed that applied conjugate has strong potential to eliminate P. gingivalis biofilm in dose, which is nontoxic for human gingival keratinocytes. Finally, we examined immunomodulatory role of DAL-PEG-DK5 finding that conjugate has no influence on inflammatory reaction induced by periodontal-species in macrophages, however can accelerate the secretion of chemokines from keratinocytes. Taken together, we proposed that DAL-PEG-DK5 is promising molecule, which can be considered in drug design against periodontitis.