University of Oulu

Antimicrobial activity and suitability of 2-hydroxyisocaproic acid for the treatment of root canal infections

Saved in:
Author: Sakko, Marjut
Organizations: University of Oulu Graduate School
University of Oulu, Faculty of Medicine
Medical Research Center Oulu
Finnish Doctoral Program in Oral Sciences
Format: eBook
Online Access: PDF Full Text (PDF, 3.2 MB)
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9789526211046
Language: English
Published: Oulu : University of Oulu, 2016
Publish Date: 2016-02-16
Thesis type: Doctoral Dissertation
Defence Note: Academic dissertation to be presented with the assent of the Doctoral Training Committee of Health and Biosciences of the University of Oulu for public defence in Lecture Hall 3, Biomedicum Helsinki 1 (Haartmaninkatu 8, Helsinki), on 26 February 2016, at 12 noon
Tutor: Professor Leo Tjäderhane
Docent Riina Rautemaa-Richardson
Reviewer: Professor Tuomas Waltimo
Docent Pentti Kuusela
Opponent: Docent Mataleena Parikka
Description:

Abstract

Microbial infection in dental root canal induces an inflammatory reaction called apical periodontitis. In post-treament disease, Enterococcus faecalis is the most commonly found organism, which may survive well in root canal despite calcium hydroxide paste medication. In these cases, effective irrigation or repeated chlorhexidine medication are recommended. New medications with long-lasting antimicrobial activity are needed for the treatment of persistent root canal infections. 2-hydroxyisocaproic acid (HICA) is a protein fermentation product of lactobacilli and few other bacterial or fungal species express enzymes required for its metabolism. However, mammalian cells can metabolise it and use it for protein production. It is known to be well-tolerated by humans and have anti-inflammatory properties as well. Therefore, the hypothesis was that it affects microbe-specific metabolic pathways and have potential as a novel antimicrobial agent.

The aim of this study was to evaluate the antibacterial and antifungal spectrum of HICA using in vitro microdilution methods for susceptibility testing and an ex vivo extracted tooth root canal infection-model. The impact of dentine on the antimicrobial activity of HICA was also evaluated. The results showed that HICA has broad-spectrum bactericidal activity for gram-positive and gram-negative organisms. It is also fungicidal for several fungal species and it is only marginally inactivated by clinically-relevant concentrations of dentine. It is at least as active against E. faecalis as presently-used interappointment medications in infected root canals after a seven-day incubation ex vivo. Since HICA has a broad-spectrum and long-term antimicrobial activity as well as an anti-inflammatory effect, it may be a useful new agent for clinical endodontology. However, controlled clinical studies are needed for evaluation of the efficacy of HICA in clinical conditions.


Tiivistelmä

Hampaan juurikanavan mikrobi-infektio aiheuttaa apikaalisen parodontiitin eli tulehdusreaktion juuren kärjen läheisyydessä oleviin kudoksiin. Silloin, kun infektio ei parane hoidon jälkeen, Enterococcus faecalis on yleisin löydös. Jos kalsiumhydroksidilääkitys ei ole tehokas, hoitoon suositellaan huolellista desinfektiohuuhtelua ja uusittavaa lyhytkestoista klooriheksidiinilääkitystä. Juurikanavainfektioiden hoitoon tarvitaan uusia antimikrobiaineita, joilla on pitkäaikainen vaikutus. Lactobacillus-bakteerit tuottavat proteiiniaineenvaihdunnassa 2-hydroksi-isokapronihappoa eli HICAa, jonka metaboloimiseen tarvittavia entsyymejä tunnetaan vain muutamilla muilla bakteereilla. Ihmissolut metaboloivat ja käyttävät sitä proteiinituotantoon. Se on hyvin siedetty aine ja se lieventää tulehdusreaktiota. Tutkimuksen hypoteesina oli, että HICA vaikuttaa mikrobien aineenvaihduntaan ja se voisi olla mahdollinen uusi antimikrobiaine.

Tässä tutkimuksessa HICAn antimikrobitehoa tutkittiin bakteereita ja sienilajeja vastaan pienerälaimennusmenetelmällä tehdyissä herkkyystesteissä. Sen soveltuvuutta hampaiden juurikanavainfektioiden hoitoon arvioitiin dentiinin läsnäollessa sekä potilailta poistetuissa ja kokeellisesti infektoiduissa hampaissa. Tulokset osoittavat, että HICA tappaa laajakirjoisesti gram-positiivisia ja gram-negatiivisia bakteereita sekä hiivoja ja muita sienilajeja. Dentiinin vaikutus HICAn antimikrobitehoon on vähäinen. Sen vaikutus E. faecalista vastaan poistettujen hampaiden juurikanavissa on viikon jälkeen yhtä hyvä tai parempi kuin nykyisten lääkeaineiden vaikutus. Laajakirjoisen, pitkäkestoisen antimikrobitehon ja anti-inflammatorisuuden vuoksi HICA voisi olla uusi vaihtoehto juurikanavainfektioiden hoitoon. HICAn kliinisen tehokkuuden arviointiin tarvitaan kontrolloituja kliinisiä tutkimuksia.


Series: Acta Universitatis Ouluensis. D, Medica
ISSN: 0355-3221
ISSN-E: 1796-2234
ISSN-L: 0355-3221
ISBN: 978-952-62-1104-6
ISBN Print: 978-952-62-1103-9
Issue: 1343
Subjects:
Copyright information: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.