Antimicrobial Activity and Synergism of Lactoferrin and Lysozyme Against Cariogenic Microorganisms

The present study evaluated the antimicrobial in vitro effects of the salivary proteins lactoferrin and lysozyme on microorganisms involved in the carious process, obtaining their minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC). Streptococcus mutans (ATCC 25175) and Lactobacillus casei (ATCC 7469) were submitted to broth macrodilution of lysozyme at 80 mg/mL and lactoferrin at 200 mg/mL. The tubes were read in a spectrophotometer after they had been incubated at 37 °C for 18 h, in a carbon dioxide chamber, in order to read the MIC. A new subculture was carried on agar plates to obtain the MBC. The agar diffusion method was also tested, using BHI agar with 100 µL of the standardized microbial inocula. Filter-paper disks soaked in 10 µL of the solutions lactoferrin (200 µg/mL) and lysozyme (80 µg/mL) were placed on the agar surface. Inhibition halos were not observed on the plates, showing the absence of the antimicrobial effects of these proteins in this method. The bactericidal and bacteriostatic effects of lysozyme on L. casei were 50.3 mg/mL and 43.1 mg/mL respectively. The bactericidal and bacteriostatic effects on S. mutans were 68.5 mg/mL and 58.7 mg/mL. Lactoferrin did not induce any inhibitory effects on any microorganism, even in the concentration of 200 mg/mL. There was not a synergic antimicrobial effect of proteins, when they were tested together, even in the concentration of 42.8 mg/mL of lysozyme and 114 mg/mL of lactoferrin (the highest values evaluated). S. mutans and L. casei were only inhibited by lysozyme, not affected by lactoferrin and by the synergic use of both proteins.

O presente estudo avaliou, in vitro, o efeito antimicrobiano das proteínas salivares lactoferrina e lisozima sobre micro-organismos envolvidos no processo carioso, obtendo suas concentrações inibitórias mínimas (CIM) e bactericidas mínimas (CBM). Cepas de Streptococcus mutans (ATCC 25175) e Lactobacillus casei (ATCC 7469) foram submetidas a macrodiluição em caldo das soluções de lisozima a 80 mg/mL e lactoferrina a 200 mg/mL. A leitura dos tubos foi realizada em espectrofotômetro, após a incubação a 37 °C por 18 h em estufa de CO2, para verificação da CIM. Uma nova subcultura foi semeada em placas de ágar para a obtenção da CBM. O método de difusão em ágar foi também testado utilizando-se placas de Petri com ágar BHI com 100 µL do inóculo microbiano padronizado. Discos de filtro de papel embebidos com 10 µL das soluções de lactoferrina (200 µg/mL) e lisozima (80 µg/mL) foram colocados sobre a superfície do ágar. Não foi observado halo de inibição nas placas, demonstrando ausência de efeito antimicrobiano das proteínas neste teste. Os efeitos bactericida e bacteriostático da lisozima sobre L. casei foram 50,3 mg/mL e 43,1 mg/mL respectivamente. Os efeitos bactericida e bacteriostático sobre S. mutans foram 68,5 mg/mL e 58,7 mg/mL. A lactoferrina não induziu nenhum efeito inibitório sobre nenhuma bactéria, mesmo na concentração de 200 mg/mL. Não houve efeito antimicrobiano sinérgico das proteínas, quando testadas conjuntamente, e mesmo até em concentrações de 42,8 mg/mL de lisozima e 114 mg/mL de lactoferrina (os maiores valores avaliados). S. mutans e L. casei foram inibidos somente pela lisozima, não sendo afetados pela lactoferrina e pelo uso sinérgico de ambas proteínas.

An evaluation of the expression profiles of salivary proteins lactoferrin and lysozyme and their association with caries experience and activity / Avaliação do padrão de expressão das proteínas salivares lactoferrina e lisozima e sua associação com experiência e atividade de cárie

Purpose: Saliva contains both specific and non-specific protective factors of the immune system, such as antimicrobial proteins, which can inhibit the adhesion and viability of cariogenic microorganisms. The association between caries experience/activity and the electrophoretic profiles of salivary proteins lactoferrin and lysozyme was evaluated. Methods: Eighty 12-year-old students from public schools in Londrina, PR, Brazil, were selected and divided into two groups: Group A - with decayed teeth and Group B - with caries-free teeth. The parent/guardian of each child signed a consent form and filled out a questionnaire regarding the oral and systemic health of his/her child. A clinical examination to diagnose the presence or absence of dental caries, by means of the DMFT index, was conducted. A total of 1 mL of saliva was collected for protein analysis using a polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). Results: A total of 58.8% of the children were caries-inactive; in contrast, 63.3% showed caries experience. There was a slight association between lysozyme concentrations and DMFT. Lactoferrin was positively correlated with both DMFT and restored teeth. Conclusion: The quantification of lactoferrin and lysozyme enabled an assessment of possible associations with caries status, thus improving the understanding of the biological and etiological aspects of caries.

Objetivo: A saliva contém fatores de defesa adquiridos e não adquiridos, como proteínas antimicrobianas capazes de inibir a aderência e a viabilidade dos microrganismos cariogênicos. Avaliou-se a associação entre a experiência/atividade de cárie e o perfil eletroforético das proteínas salivares lactoferrina e lisozima.Metodologia: Oitenta escolares aos 12 anos de idade da Rede Estadual de Ensino de Londrina, PR, Brasil, foram divididos em dois grupos: Grupo A – com cárie e Grupo B – sem cárie. Os responsáveis legais assinaram um termo de consentimento informado, e responderam um questionário sobre a saúde bucal e sistêmica das crianças. Foi realizado exame clínico, para diagnosticar a presença ou ausência de cárie através do Índice CPO-D e coletado 1 mLde saliva para análise das proteínas por meio da eletroforese em gel de poliacrilamida (SDS-PAGE).Resultados: Observou-se que 58,8% das crianças eram cárie-inativas, apesar de 63,3% possuírem experiência de cárie. Houve uma tendência de associação entre a concentração de lisozima com o CPO-D. A proteína lactoferrina correlacionou-se positivamente com CPO-D e dentes restaurados.Conclusão: A quantificação destas proteínas permitiu observar possível associação com a cárie, favorecendo uma melhor compreensão do aspecto biológico e etiológico da doença.