ph-værdier og mælkesyrekoncentration i saliva efter indtag af Castus

Transkript

1 ph-værdier og mælkesyrekoncentration i saliva efter indtag af Castus frugtstænger og frisk frugt Projektleder: Lisa Twetman, Stud. Med. Clinical Research Center, Malmö University Hospital, Malmö, Sweden allaslisa@hotmail.com Forskningsleder: Professor Svante Twetman Afdeling for Tandsygdomslære og Endodonti, Tandlægeskolen, Københavns Universitet Adresse: Nørre Allé 20, 2200 København N, Danmark Tel: stw@odont.ku.dk 1

2 Abstract Formål: At evaluere salivas ph-værdi og mælkesyrekoncentration efter indtag af Castus frugtstænger og af frisk frugt. Studie design: randomiseret tværsnitundersøgelse Materiale: Testpanelet bestod af 11 raske unge mennesker, som deltog frivilligt. Metode: Deltagerne indtog 4 dage i træk følgende produkter i randomiseret orden: a) Castus nøddemix frugtstang, b) Castus jordbær frugtstang, c) ½ grønt æble, d) ½ appelsin. Salivas ph blev målt på tungeryggen med bestemte intervaller før og efter indtag. Koncentrationen af mælkesyre blev bestemt enzymmæssigt i salivaprøver samlet ved baseline samt efter 2 og 5 minutter ved hjælp af et spektrofotometer. Resultater: Indtag af frisk frugt resulterede i gennemsnitlige ph-niveauer, der overskred den kritiske ph-værdi på 5,5, mens frugtstængerne kun resulterede i et begrænset og kortvarigt ph-fald i saliva. Generelt fandtes lave mælkesyrekoncentrationer i saliva ved baseline, men disse koncentrationer forøgedes markant 5 minutter efter indtag af Castus-produkterne. Disse mælkesyrekoncentrationer adskilte sig dog ikke særligt fra de koncentrationer der måltes efter indtag af frisk frugt. Konklusion: Castus frugtstænger udviser et begrænset cariogent potentiale og det samme gælder frisk frugt. Det kortsigtede erosions-potentiale er dog lavere efter indtag af frugtstænger, sammenlignet med frisk frugt. 2

3 Opsummering for lægfolk Formålet var at undersøge om Castus frugtstænger er skadelige for tænderne, og påvirkningen blev sammenlignet med påvirkningen fra frisk frugt. En gruppe bestående af 11 unge frivillige indtog frugtstænger (nøddemix og jordbær) samt frisk frugt (æble og appelsin) på forskellige dage, og ph og mælkesyre blev målt i deres spyt før og efter. Resultaterne viste at frugtstængerne gav et mindre ph-fald i munden end frisk frugt, og kun en minimal mængde syre blev dannet. Det blev derfor konkluderet at frugtstængerne ikke er skadelige for tænderne og er sammenlignelige med frisk frugt. 3

4 Indledning Dental caries er en af de mest fremherskende infektionssygdomme verden over. Den viser sig gennem et komplekst samspil over tid mellem syreproducerende bakterier og fermenteringsdygtige kulhydrater, og mange andre tilstedeværende faktorer, så som tænder og saliva (Selwitz et al., 2007). Det første kliniske tegn på caries er hvide pletter på emaljen, som stammer fra demineralisering af det hårde tandvæv. Demineraliseringen opstår som følge af at tænderne udsættes for svage syrer fra bakteriel fermentering, og bakterierne findes i mundhulen i et lag på tænderne, som kaldes plak. Det er tidligere påvist at mælkesyre er den syre der bærer det største ansvar for ph-faldet i plak (Geddes 1972; 1975). Mængden af syre der dannes, bestemmes af hvilken type sukker der er til stede i den bakterielle fermenteringsproces. De fleste syrer er fermenterede af disakkarider, så som sakkarose, maltose og laktose, mens betydeligt færre stammer fra monosakkarider, så som glukose, fruktose og galaktose (Moynihan, 1998). Det skal bemærkes at der også er sukkerarter som anses for at være sikre for tænderne, så som sorbitol and xylitol, som ikke fermenteres af plak-bakterierne. Frugtstænger er en kommerciel salgsartikel lavet af naturlige ingredienser og markedsført som et lækkert mellemmåltid eller sundt supplement til madpakken. Børn og unge er den største målgruppe. Kompositionen i frugtstængerne fremgår af Tabel 1. Produktet kan betragtes som et alternativ til frisk frugt, og spørgsmålet er hvor vidt frugtstængerne har en lignende indvirkning på det orale miljø. Da det er glukose og fruktose som er de sukkerarter der hovedsageligt er indeholdt i frugtstængerne, er det rimeligt at antage at de har en mindre cariogen effekt end produkter med raffineret sakkarose. Ikke desto mindre er mundhulens bakterier i stand til at danne organiske syrer, også fra naturlige sukkerarter, hvilket betyder at de ikke kan betragtes som ikkecariogene. Hidtil er frugtstænger dog ikke blevet undersøgt for deres cariogene effekt, og spørgsmålet er hvor vidt de frugtstænger man kan købe er at sammenligne med frisk frugt. 4

5 Formål Undersøgelsens formål er at evaluere ph-kurven og mælkesyre-koncentrationen i saliva efter indtag af frugtstænger samt af frisk frugt. Nul-hypotesen er at der ikke findes nogen forskel mellem de undersøgte fødeemner. Materiale og metode Panelgruppe. 11 raske, ikke-rygende, unge frivillige af begge køn (7 kvinder og 4 mænd) blev rekrutteret efter informeret samtykke. Gennemsnitsalderen var 24 år, med en spredning fra 22 til 32 år. Inklusionskriterierne var at deltagerne ikke havde nogen ubehandlede huller i tænderne, og at de havde en stimuleret saliva sekretionshastighed på >0.5 ml/min. Studie design. Forsøget var designet som en randomiseret tværsnitsundersøgelse, som illustreret i Figur 1. Forsøgsprotokollen var godkendt af de videnskabsetiske komiteer for region hovedstaden (H-B ). Af hensyn til døgnrytme, blev de forskellige fødeemner givet i randomiseret orden mellem kl. 10 og 11 om formiddagen i løbet af 4 dage i træk, mindst 60 minutter efter morgenmaden, og 15 minutter efter tandbørstning med postevand. Produkter. Deltagerne blev bedt om at indtage de forskellige produkter i løbet af en periode på 5 minutter. Alle deltagere indtog et stk. af hvert fødeemne, som bestod af følgende: a) 1 stk. Nøddemix frugtstang (Castus AS, Vadum, Danmark) indeholdende 54,3% kulhydrater (glukose og fruktose) b) 1 stk. jordbær frugtstang (Castus AS, Vadum, Danmark) indeholdende 65,1 % kulhydrater (glukose og fruktose) c) ½ friskt grønt æble (Granny Smith) d) ½ skrallet appelsin (Jaffa) 5

6 Alle deltagere blev bedt om at opretholde deres normale mundhygiejne-rutiner under forløbet, og der blev ikke givet nogen instrukser om særlig kostplan. Efter hver forsøgssession fik deltagerne 10 ml 0,05 % fluorideret mundskyllevæske. Målinger og laboratorieprocedurer. Alla prøver blev samlet og analyseret ved Afdeling for Tandsygdomslære og Endodonti, Tandlægeskolen, Københavns Universitet. Salivas ph blev målt umiddelbart før og efter fødeindtag, og igen 1, 2 og 5 minutter efter indtag. ph blev målt in vivo ved direkte anbringelse af en elektrode på tungeryggen. Denne teknik blev afprøvet og godkendt af et panel på 5 frivillige forud for den egentlige undersøgelse, som vist i Tabel 2 og Figur 2. Deltagerne drak 1½ dl sodavand med kendt lavt ph (Coca Cola light; ph=3.5), hvor efter ph i saliva blev målt gennem 10 minutter og indtegnet i Stephans kurve og herefter sammenlignet med et tilsvarende indtag af neutralt, destilleret vand (ph=7.0). For at fremme saliva-produktionen tyggede deltagerne paraffin, og der blev taget saliva prøver (2.0 ml) før indtag (baseline) samt 2 og 5 minutter efter indtag. Saliva blev spyttet direkte ind i plastikbægre med bestemte intervaller, og bægrene blev dækket af plastfolie og lagt på is indtil videre behandling. Salivas syredannelse blev påbegyndt ved inkubation i 30 min ved 37 C, og prøverne blev derefter centrifugeret ved x g i 10 minutter. Den klare væske som flød ovenpå blev fjernet og koncentrationen af L- og D-typer (isomerer) af mælkesyre blev målt enzymmæssigt ved hjælp af et test-sæt (EnzyPlus D/L kit; Diffcamb, Västra Frölunda, Sweden) samt et spektrofotometer (bølgelængde 340 nm). Mælkesyre-koncentrationen blev udtrykt som g/ml. Salivaprøverne var kodede, så laboratoriepersonalet som udførte analyserne ikke vidste hvilke fødeemner, de stammede fra. Statistske metoder. Al data blev bearbejdet ved hjælp af SPSS software (version 15.5, Chicago, Ill, USA). Deskriptiv statistik blev anvendt til at udtrykke værdier over tid og follow-up værdier blev 6

7 sammenlignet med baseline med en icke-parametrisk Wilcoxon parret, dobbeltsidet test. Sammenligninger mellem de forskellige fødeemner blev også udført med icke-parametriske tests. En p-værdi <0.05 blev regnet for at være statistisk signifikant. Resultater De gennemsnitlige ph-værdier ved baseline var 6.8 og den individuelle varians var lille ( ). Salivas ph efter indtag af Castus frugtstænger og frisk frugt (fødeemner a-d) er opsummeret i Tabel 3 og Figur 3. Et statistisk signifikant ph-fald blev registreret umiddelbart efter indtag (0 min) i alle grupper, men ph-faldet var markant større(p<0.05) efter den friske frugt, sammenlignet med nøddemix and jordbær frugtstængerne. ph-faldet var udlignet allerede efter 1 minut efter indtag af begge Castus produkter, i kontrast til æble og appelsin, som udviste statistisk signifikant reduktion, også efter henholdsvis 1 og 2 minutter. Efter 5 minutter var alle ph-værdier i saliva tilbage på baseline. Mælkesyrekoncentrationen i saliva prøverne er vist i Tabel 4 og Figur 4. De gennemsnitlige baseline-værdier lå fra 0.12 til 0.16 g/liter. Niveauerne øgedes indenfor alle grupper efter 2 minutter, men forøgelsen, sammenlignet med baseline, var kun statistisk signifikant (p<0.05) i jordbær frugtstang-gruppen. Efter 5 minutter blev der målt statistisk forøgede mælkesyrekoncentrationer i begge frugtstang-grupper, men ikke efter indtag af frisk frugt. Der var dog ingen statistisk signifikant forskel mellem mælkesyrekoncentrationerne i de fire undersøgelsesgrupper efter 5 minutter. Ligeledes måltes ingen signifikante forskelle mellem nødddemix og jordbær frugtstængerne. Diskussion Denne undersøgelse blev udført for at redegøre for hvilken indflydelse de frugtstænger som markedsføres har på det orale miljø og sammenligne det med resultaterne efter indtag af frisk frugt. 7

8 Effekten på salivas ph blev målt med en direkte metode som fremviste tydelige resultater i et preexperimentiel validering, og målingerne udviste kun begrænsede individuelle variationer. Mælkesyreanalyserne blev udført på basis af dehydrogenase reaktioner og såvel L- som D-isomerer blev målt. I overensstemmelse med tidligere resultater ud fra saliva, var L-isomer den dominerende type, udgørende >95% af al mælkesyre. Således er L- og D-værdier lagt sammen i præsentationen af resultaterne. Mælkesyrekoncentrationerne efter indtag viste betydelige individuelle variationer, men dette var forventet, idet det er velkendt at sukkernedbrydelse er individuel, og afhængig af faktorer så som saliva flow og buffer kapacitet (Lagerlöf et al., 1994). Vores hypotese var at der ikke ville være nogen forskel mellem frugtstængerne og den friske frugt, hvad angår effekten på salivas ph, men nul-hypotesen viste sig ikke at holde. Castus frugtstængerne resulterede i et mindre markant ph-fald umiddelbart efter indtag. Dette kan være af klinisk vigtighed, idet kun indtaget af frisk frugt resulterede i gennemsnitsværdier under den kritiske ph-værdi på 5,5, som markerer grænsen for demineralisering af emaljen. Indtag af ½ appelsin resulterede i det mest markante ph-fald og også det mest vedvarende. Dette var dog til en vis grad forventet, set i lyset af tidligere undersøgelsesresultater, hvor det er påvist at appelsinjuice er en væske som er vanskelig at buffra (Larsen and Nyvad, 1999). Resultaterne underbygger den antagelse at indtag af frisk frugt kan beskadige det hårde tandvæv, ikke ved cariogent, men ved eroderende potentiale. Også hvad angår salivas mælkesyrekoncentration, var nul-hypotesen ikke holdbar. Generelt blev der målt lave niveauer af mælkesyre, hvilket sandsynligvis forklares af det faktum at størstedelen af kulhydratindholdet i de testede produkter består af monosakkarider. Indtagelsen af frugtstængerne resulterede i et markant øget niveau af mælkesyre efter 2 og 5 minutter, sammenlignet med baseline, hvilket stod i kontrast til resultaterne ved indtagelse af frisk frugt. Den kliniske relevans af dette kan diskuteres eftersom øgningen av mængden mælkesyre ikke var særskilt 8

9 dramatisk og dessutom sågs i alla grupper. Resultatet indikerer at den cariogena potentiale i form av mængden bildad mælkesyre var meget begrænset og ligeværdig før alla de testede produkterne. Konklusion Nærværende undersøgelse viser at Castus frugtstænger har begrænset cariogent potentiale, sammenligneligt med det cariogene potentiale fra frisk frugt. Det kortsigtede erosions potentiale viste sig dog at være lavere for frugtstængerne end for den friske frugt. Acknowledgement Studiet er støttet økonomisk af Castus A/S, Denmark. Vi vil gerne takke for laborant Ulla Larsens kompetente assistance. Referencer Selwitz RH, Ismail AI, Pitts NB. Dental caries. Lancet 2007;369: Geddes DA. The production of L(+) and D(-) lactic acid and volatile acids by human dental plaque and the effect of plaque buffering and acidic strength on ph. Arch Oral Biol 1972;17: Geddes DA. Acids produced by human dental plaque metabolism in situ. Caries Res 1975;9: Lagerlöf F, Oliveby A, Weetman DA, Geddes DA. Intra- and inter-individual differences in salivary sucrose clearance over time. Caries Res 1994;28: Larsen MJ, Nyvad B. Enamel erosion by some soft drinks and orange juices relative to their ph, buffering effect and contents of calcium phosphate. Caries Res 1999;33:

10 Moynihan PJ. Update on the nomenclature of carbohydrates and their dental effects. J Dent 1998;26:

11 Figur 1. Flow-chart af studie set-up Indtag af fødeemne a, b, c & d, gennem 5 min ph MS ph ph ph MS ph MS baseline sample 0 min 1 min 2 min 5 min = saliva prøver, måling af ph and mælkesyre (MS) 11

12 Tabel 1. Komposition af frugtstængerne, iflg. producenten Nøddemix Kulhydrat 54,3 g Kulhydrat, heraf sukkerarter 58,0 g - Glukose 28,9 g - Fruktose 29,1 g - Sakkaarose < 0,2 g - Laktose < 0,2 g - Maltose < 0,2 g Jordbær Kulhydrat 65,1 g Kulhydrat, heraf sukkerarter 63,0 g - Glukose 31,8 g - Fruktose 31,4 g - Sakkaarose < 0,2 g - Laktose < 0,2 g - Maltose < 0,2 g 12

13 Tabel 2. Validering af den anvendte teknik til ph-måling af saliva. Gennemsnitsværdi ( SD) af 5 unge. Produkt Baseline 0 min 1 min 2 min 5 min 10 min Coca Cola light 6,8 0,2 4,3 0,4* 5,9 0,5* 6,6 0,5 6,8 0,6 6,8 0,2 Destilleret vand 6, ,8 0,1 6,8 0,1 6,8 0,1 6,8 0,2 6,8 0,1 * statistisk signifikant forskel, sammenlignet med baseline; p<0.05, Wilcoxon signed ranks test 13

14 Tabel 3. Gennemsnitlig ph-værdi i saliva ( SD) hos de unge, før og efter indtag af Castus frugtstænger og frisk frugt. Produkt Baseline 0 min 1 min 2 min 5 min Castus nøddemix 6,8 0,4 6,4 0,3* 6,6 0,5 6,7 0,7 6,8 0,6 Castus jordbær 6, ,0 0,6* 6,5 0,6 6,6 0,6 6,7 0,6 ½ frisk appelsin 6,8 0,3 4,5 0,5* 5,8 0,7* 6,1 0,6* 6,5 0,6 ½ friskt æble 6,8 0,4 4,9 0,7* 5,9 0,8* 6,6 1,0 6,6 0,6 * statistisk signifikant forskel, sammenlignet med baseline; p<0.05, Wilcoxon signed ranks test 14

15 Tabel 4. Mælkesyrekoncentration (g/l) i saliva fra de unge (n=11) før og efter indtag af Castus frugtstænger og frisk frugt. Produkt Baseline 2 min 5 min Castus nøddemix 0,14 0,10 0,23 0,18 0,35* 0,23 Castus jordbær 0, ,23* 0,10 0,33* 0,18 ½ frisk appelsen 0,15 0,18 0,16 0,08 0,25 0,12 ½ friskt æble 0,16 0,20 0,21 0,18 0,27 0,14 * statistisk signifikant forskel, sammenlignet med baseline; p<0.05, Wilcoxon signed ranks test 15

16 ph Figur 2. Stephans kurve efter indtag af henholdsvis 1.5 dl Coca cola light and destilleret vand (n=5) Coca cola vand baseline 0 min 1 min 2 min 5 min 10 min tid, minutter 16

17 gram/liter ph Figur 3. Gennemsnitlig ph-værdi i saliva fra de unge før og efter indtag af Castus frugtstænger og frisk frugt (n=11) Castus nøddeix Castus jordbær appelsin æble baseline 0 min 1 min 2 min 5 min Figur 4. Mælkesyrekoncentration (g/l) i saliva fra de unge (n=11) før og efter indtag af Castus frugtstænger og frisk frugt. 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 baseline 2 min 5 min Castus nøddemix Castus jordbær appelsin æble 17

18 18