Speekseleiwitten
als antibiotica

„Een dramatisch effect.” Zo typeert immunoloog dr. P. H. Nibbering het resultaat van de toediening van peptiden aan muizen die door middel van een injectie waren besmet met de methicilline-resistente Staphyloccoccus aureus of mrsa-bacterie. Vervolgens kregen de knaagdieren een peptide via een bloedvat toegediend. De concentratie mrsa-bacteriën in het bloed daalde binnen 24 uur met meer dan een factor 1000.

Nibbering, verbonden aan de vakgroep infectieziekten van het Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC), is blij met dit resultaat en dat nog wel bij de „meest vervelende mrsa-bacterie die we in een Nederlands ziekenhuis hebben geïsoleerd.”

Inmiddels zijn in het LUMC ook proeven gedaan met peptiden en het herpes-simplexvirus, de verwekker van de koortslip. Nibbering verwacht de uitkomsten „vandaag of morgen.” „Als we naast antibacteriële ook antivirale activiteit kunnen aantonen, zou dat revolutionair zijn”, aldus de immunoloog.

Het onderzoek in het LUMC gebeurt in samenwerking met het Academisch Centrum Tandheelkunde in Amsterdam (ACTA), waar het eerste Nederlandse onderzoek met peptiden uit speeksel (histatinen) plaatshad. Dit onderzoek is gesubsidieerd door de Stichting Technische Wetenschappen (STW).

Inmiddels is vastgesteld dat deze histatinen actief zijn tegen diverse ziekteverwekkers: in de mond zijn dat onder meer de bacterie Streptococcus mutans, die tandbederf veroorzaakt, en de gistcel Candida albicans, een verwekker van hinderlijke schimmelinfecties, niet alleen in de mond maar ook elders in het lichaam. Opmerkelijke namen in de rij van histatine-gevoelige ziekteverwekkers zijn verder onder meer de maagzweerbacterie Helicobacter pylori en niet te vergeten de twee 'stafylokkenbroertjes' mrsa en de nog zeldzame vancomycine resistente Staphyloccoccus aureus (vrsa). Zij hebben zich zodanig aangepast dat ze ongevoelig zijn voor respectievelijk de antibiotica methicilline en vancomycine. Artsen zijn in de strijd tegen de vrsa-bacterie zelfs teruggedrongen tot de laatste loopgraaf. De ziekteverwekker is nog slechts met één antibioticum te bestrijden: rifampicine.

Nagemaakt
Een van de onderzoekers bij het ACTA, Eva Helmerhorst, promoveerde vorige week bij de hoogleraar orale biochemie prof. dr. A. van Nieuw Amerongen cum laude op de resultaten van de jongste studies naar de werking van histatinen. Deze peptiden gebaseerd op de natuurlijke eiwitten in speeksel, werden op de vakgroep zelf gemaakt (gesynthetiseerd) door dr. W. van 't Hof. Een arbeidsintensieve klus die vooralsnog vrij prijzig is. De kosten bedragen zo'n 100 gulden voor een dagdosis van 100 milligram, aldus mevrouw Helmerhorst.

Maar het resultaat mag er zijn, want de synthetische peptiden hebben een veel sterkere werking dan de natuurlijke histatinen. „De eiwitten die wij hebben ontwikkeld, grijpen aan op de celwand van de ziekteverwekker. Ze veranderen van vorm op het moment dat ze met de celwand in contact komen. Vervolgens dringen ze in de celmembraan. Het is nog niet bewezen, maar we gaan ervan uit dat de moleculen gaan clusteren, waardoor zich in de celmembraan een porie of gaatje vormt. Door die minuscule opening loopt de cel vervolgens leeg. Dat gaat heel snel, binnen 6 minuten is de bacterie uitgeschakeld.”

De natuurlijke peptiden werken volgens Helmerhorst niet alleen langzamer maar ook anders. In gistcellen is aangetoond dat zij de cel binnendringen en zich hechten aan de mitochondriën, de energiecentrales. De mitochondriën zijn evenals de cel zelf omgeven door een membraan. De peptiden maken de membraan lek, waardoor uiteindelijk de hele cel te gronde gaat.

Wat de histatinen extra interessant maakt, is dat ze op den duur geen resistentie (ongevoeligheid) veroorzaken, hét grote probleem bij onoordeelkundig gebruik van antibiotica. Helmerhorst: „Antibiotica richten zich vaak op een receptor in de cel of op de celwand van de bacterie, een soort aanlegsteiger die qua vorm past bij de werkzame stof. Een bacterie beschikt echter over het vermogen zo'n receptor aan te passen. Op dat moment is-ie ongevoelig geworden voor het antibioticum. Een andere mogelijkheid is dat het antibioticum aangrijpt in een enzymsysteem. Als de bacterie dit systeem iets verandert, kan ook dat ongevoeligheid veroorzaken.”

Bij de peptiden gaat het anders toe. Die richten zich volgens Helmerhorst op de gehele celwand en niet op een speciale receptor. „Waar het peptide zich hecht aan de celwand, verstoort het de structuur van de celmembraan, bestaande uit een dubbele laag van fosfolipiden en eiwitten. Die fosfolipiden hebben een negatieve lading. De peptiden zijn altijd positief geladen. Dat maakt dat ze elkaar aantrekken.”

Veiligheid
De veiligheid van de synthetische histatinen is bij het ACTA getest op rode bloedcellen. Het bleek dat er veel minder peptiden nodig waren om een gistcel van de Candida-familie te doden dan voor het uitschakelen van een rode bloedcel. Vergeleken met de natuurlijke peptiden bleken de synthetische varianten in dit opzicht niet meer risico's op te leveren. „Een positieve bevinding”, aldus Helmerhorst.

„Het betekent dat de door ons ontwikkelde histatinen wel veel sterker werken, maar toch vrijwel even veilig zijn als de natuurlijke eiwitten.” Zij voegt er relativerend aan toe dat deze bevinding nog slechts een eerste aanwijzing vormt, omdat de tests op andere celgroepen nog moeten plaatshebben. „Als deze peptiden ooit op de markt komen, moet je eerst uitgebreide toxiciteitsproeven doen.”

Vijf synthetische peptiden zijn inmiddels door het ACTA gepatenteerd. „We gaan nu dierproeven doen. Als die allemaal succesvol verlopen,duurt het toch zeker nog 5 tot 10 jaar voor dit soort peptiden als medicijn op de markt komt.”

Een van de koplopers op het gebied van peptide-antibiotica is het bedrijf Magainin Incorporated. Deze Amerikaanse onderneming staat onder leiding van dr. M. Zasloff, die in 1987 als een van de eersten peptiden met een antibiotische werking isoleerde uit de huid van Afrikaanse klauwpadden. Inmiddels is Magainin een aan de beurs genoteerde onderneming en worden in ziekenhuizen al grote onderzoeken gedaan met patiënten. Helmerhorst: „Zasloff richt zich op de zalfbehandeling van hardnekkige voetwonden (ulcera) waar mensen met suikerziekte nogal eens last van hebben.”

Intussen is uit ander onderzoek gebleken dat bepaalde peptiden ook werkzaam zijn tegen kankercellen. De tumorcellen bleken gevoeliger te zijn voor deze korte eiwitten dan gewone cellen. Een volgens Helmerhorst interessante bevinding, al zijn er nog geen klinische onderzoeken gedaan. „De celwand van kankercellen verschilt qua samenstelling met de membraan van een gezonde cel. Er zit meer negatieve lading op hun celwand. Daardoor zijn ze gevoeliger voor de activiteit van de positief geladen peptiden.”

Tandplak
De door het ACTA ontwikkelde peptiden werden uiteraard ingezet als middel tegen tandplak, het dunne laagje op tanden en kiezen waarin het wemelt van zuurproducerende micro-organismen, de veroorzakers van cariës (gaatjes). De resultaten vielen echter wat tegen.

Helmerhorst: „In ons experiment is dat 'groepsproces' nagebootst door bacteriën te laten groeien op hydroxyapatiet, een harde stof die lijkt op tandglazuur. De bacteriën gaan in zo'n situatie met elkaar samenwerken, ze communiceren onderling en ze passen hun uiterlijke verschijningsvorm aan als dat nodig is. „Daardoor zijn ze een stuk minder gevoelig voor de peptiden. Dus voor de aanpak van tandplak lijken de histatinen vooralsnog weinig geschikt. Het heeft dus ook geen zin ze toe te voegen aan tandpasta's.”

Meer succes werd geboekt in de strijd tegen schimmelinfecties veroorzaakt door de gistcel Candida albicans. Deze ziekteverwekker maakt bij veel mensen deel uit van de mondflora en veroorzaakt in normale situaties geen problemen. „Er is een biologisch evenwicht. De natuurlijke peptiden in speeksel houden samen met afweercellen in het bloed de candidacellen in bedwang. Bij een verminderde weerstand door een ziekte of door het gebruik van bepaalde medicamenten, grijpt de gistcel echter zijn kans en kan een schimmelinfectie ontstaan.”

Diverse candidastammen die inmiddels resistent zijn voor de gebruikelijke antischimmelmedicamenten bleken wel zeer gevoelig voor de peptiden. „Dat biedt perspectieven. We zijn inmiddels begonnen met onderzoek naar de effectiviteit van de peptiden in speekselvervangende gels of mondsprays”, aldus Helmerhorst.