Biochemie des Speichels

Die Gesundheit der Mundhöhle und der harten Zahnsubstanzen hängt weitgehend von der Menge der produzierten Speichel und dessen Qualität ab. Speichel ist ein Sekretionsprodukt der Speicheldrüsen, die sich im Anfangsteil des Verdauungssystems befinden.

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In der Dicke der Schleimhaut des weichen und harten Gaumens, der Lippen, der Zunge und der Wangen befinden sich viele kleine Speicheldrüsen. Außerhalb der Mundhöhle gibt es auch drei Paare großer Drüsen:

• Parotisdrüsen,
• sublinguale Drüsen,
• submandibuläre Drüsen.

Abbildung 1. Aufbau der Speicheldrüse.

Die großen Speicheldrüsen kommunizieren mit der Mundhöhle über Ausführungsgänge. Dank der kontinuierlichen Sekretion von drei Paaren großer Speicheldrüsen und kleiner, in der Schleimhaut der Mundhöhle lokalisierter Drüsen, wird beim Menschen im Laufe eines Tages zwischen 0,5 und zwei Litern Speichel in die Mundhöhle abgesondert.

Menge des täglich sezernierten Speichels:

• Unterkieferdrüsen – das sind 70% des Gesamtvolumens;
• Parotisdrüsen – 25%;
• Sublingualdrüsen – 4%;
• Der Anteil der kleinen Drüsen beträgt etwa 1% des Gesamtspeichelvolumens.

Was ist Speichel

Speichel ist eine viskose Flüssigkeit, deren pH-Wert zwischen 5,8 und 7,4 liegt. Er besteht überwiegend aus Wasser, das 94-99% ausmacht, in dem eine Vielzahl verschiedener organischer – 2/3 der Masse und anorganischer Substanzen – 1/3 der Masse enthalten sind.

Der direkt von den Speicheldrüsen sezernierte Speichel wird als Duktus- oder Eigenspeichel bezeichnet. Im Prozess der Ausscheidung des Duktusspeichels in die Mundhöhle mischt dieser sich mit Nahrungsfragmenten, es gelangen Leukozyten, abgeschilferte Epithelzellen und Mikroorganismen hinzu. Auf diese Weise entsteht der gesamte oder gemischte Speichel. Mit diesem Speichel werden die Zähne und die Schleimhaut gespült. Der gemischte Speichel, der zur Analyse aus der Mundhöhle entnommen wird, wird als Mundflüssigkeit bezeichnet.

Abbildung 2. Untersuchung der Zusammensetzung des Speichels.

Wie die Speichelbildung erfolgt

Die Speichelproduktion erfolgt durch die Zellen der Speicheldrüsen, deren Funktion eine große Menge an Energie erfordert. Die erforderliche Energiemenge wird durch energieabhängige Prozesse in den Drüsenzellen bereitgestellt. Die Synthese von ATP erfolgt durch die folgenden biochemischen Prozesse:

• aerobe Oxidation von Glukose,
• Abbau von Aminosäuren,
• β-Oxidation von höheren Fettsäuren,
• Abbau anderer organischer Moleküle.

Diese metabolischen Reaktionen hängen von der Funktion des Elektronentransferzentrums ab, dessen Funktion ohne ausreichende Sauerstoffversorgung der Zellen der Speicheldrüsen nicht möglich ist.

Stufen der Bildung des eigenen Speichels

Erste Stufe

Als Ergebnis der ersten Stufe bildet sich der primäre Speichel oder er wird auch als Primärsekret bezeichnet. Die Zusammensetzung des primären Speichels ist wie folgt:

• Proteine,
• Glykoproteine, die von sekretorischen (azinären Zellen) synthetisiert werden,
• Wasser,
• organische Substanzen (Hormone, Vitamine, Immunglobuline G, A, M, Medikamente),
• anorganische Elemente, die aus dem Blut in den Speichel gelangen.

Der primäre Speichel ist isotonisch, sein Elektrolytgehalt ist identisch mit dem des Blutserums.

Abbildung 3. Speicheldrüsen.

Der Transport verschiedener Substanzen und Elemente in den Speichel aus dem Blut ist ein selektiver Prozess, der durch die Funktion des einzigartigen hämato-salivaren Mechanismus bedingt ist. Die Struktur dieses Mechanismus besteht aus folgenden anatomischen Bildungen:

• ein Netzwerk von kleinen Blut- und Lymphgefäßen,
• interzellulärer Raum,
• Epithelzellen,
• das System der Röhren der Speicheldrüsen selbst.

Dieses gesamte System ist gefüllt mit einer komplex zusammengesetzten Lymphe, Blut und interstitieller Flüssigkeit. Es enthält alle Vielfalt an Komponenten, die der flüssigen Fraktion des Blutes eigen sind: komplexe und einfache Proteine, Lipide, Kohlenhydrate, Ionen und Hormone. Der Transport von Substanzen aus dem Blut in die Drüsenzelle und weiter in die Kanäle der Drüse erfolgt durch folgende Mechanismen:

• Ultrafiltration – das ist passiver Transport, der Transfer von Elementen von einem Bereich erhöhten zu einem Bereich erniedrigten hydrostatischen Drucks,
• aktiver Transport,
• Pinocytose,
• einfache und erleichterte Diffusion.

Zweite Phase

In dieser Phase findet die Bildung von fließendem Speichel statt. Dieser Prozess erfolgt durch die Bewegung des primären Sekrets durch das System der Speichelgänge. Es durchläuft zahlreiche Veränderungen, die hauptsächlich durch den sich ändernden Elektrolytgehalt bedingt sind.

Die Epithelzellen der Speichelgänge absorbieren in dieser Phase aus dem primären Sekret die Ionen Na⁺, Cl^-, produzieren Glukose, Lysozym, einige andere für den Speichel typische Proteine, Ionen K⁺, HCO₃^-, J^-. Der Speichel, der in die Mundhöhle abgegeben wird, ist hypotonisch. Die Ionenbewegung erfolgt durch folgende Mechanismen:

• Ionenkanäle – das ist passiver Transport;
• mit Beteiligung von ATPasen – das ist aktiver Transport.

Das Eindringen von Wasser in den Speichel erfolgt durch Kanäle, die von Aquaporin-Proteinen gebildet werden.

Speichelproduktionsrate

Auf die Sekretionsrate des Speichels wirken verschiedene Faktoren in unterschiedlichem Maße ein.

Abbildung 4. Die Speicheldrüsen des Menschen.

Innerhalb eines Tages variiert die Speichelproduktionsrate und beträgt durchschnittlich bis zu 0,5 ml pro Minute. Nachts sinkt die Rate auf 0,1 ml pro Minute, kann aber bei Stimulation 2,0 ml pro Minute überschreiten.

Faktoren, die die Speichelsekretionsrate beeinflussen:

• die Qualität der Nahrung (prozentuales Verhältnis von Proteinen, Kohlenhydraten, Lipiden, salzige, saure, süße Speisen);
• Biorhythmen (Tageszeit);
• Hormonverhältnisse (Katecholamine – Acetylcholin);
• Alter und Geschlecht des Patienten;
• Erkrankungen der Speicheldrüsen, allgemeine somatische Krankheiten;
• körperlicher und psychischer Zustand;
• Jahreszeit.

Die Aufnahme von süßen oder sauren Geschmacksreizen mit der Nahrung führt zur Stimulation der Speichelproduktion. Der Einfluss von Saccharase auf die Sekretion besteht in der Produktion von zäherem Speichel.

Hyper-Salivation – eine erhöhte Speichelproduktionsrate wird unter dem Einfluss folgender Faktoren beobachtet:

• Drogen,
• Nikotin,
• lokale Schleimhautentzündung,
• Schwangerschaft.

Hypo-Salivation – eine Verringerung der Speichelproduktionsrate, die in folgenden Fällen beobachtet wird:

• Dehydratation des Körpers,
• bei somatischen Erkrankungen,
• fieberhaften Zuständen.

Ein niedriger Speichelgehalt im Mundraum verursacht dessen Trockenheit – Xerostomie.

Regulierung der Speichelproduktionsrate

An den Mechanismen zur Regulierung der Speichelsekretion sind verschiedene Systeme beteiligt, darunter die parasympathische und sympathische Innervation, die humorale Regulation und der Einfluss von Neuropeptiden:

• Adrenalin und Noradrenalin, Komponenten der sympathischen Innervation, haben einen stimulierenden Einfluss auf die Sekretion von zähem und dickflüssigem Speichel, wobei die Speichelzusammensetzung eine minimale Menge an Salzen und charakteristischen organischen Substanzen enthalten wird;
• Acetylcholin, parasympathische Innervation, stimuliert die Produktion einer reichlichen Menge an Speichel, dessen Zusammensetzung verschiedene Salze enthält und reich an organischen Substanzen ist;
• Neuropeptid, Substanz P, ist ein Mediator, der die Durchlässigkeit der Wände der Azinuszellen erhöht, was die freie Bewegung von Blutplasmaproteinen ermöglicht;
• vasoaktives intestinales Neuropeptid ist verantwortlich für den Tonus der Gefäßwände und die sekretorischen Fähigkeiten der epithelialen Zellen der Mundhöhle und des Verdauungstrakts.

Die oben dargestellten Moleküle der Regulation interagieren unterschiedlich mit den Rezeptoren der Azinuszellen. Durch die Arbeit des Adenylatcyclase-Systems wird die Signalübertragung von Noradrenalin ermöglicht, was zur Stimulation der Proteinkinase A und zur Freisetzung des Inhalts der sekretorischen Granula in den Gang der Speicheldrüse führt. Andere Moleküle, die eine regulatorische Funktion ausüben, übertragen das Signal über Ionenkanäle. Es kommt zu einem Anstieg der Kalziumionenkonzentration in den Zellen, die einen stimulierenden Einfluss auf die Speichelsekretion haben.

Untersuchung der qualitativen und quantitativen Zusammensetzung des Speichels

Die Untersuchung der biochemischen Eigenschaften des Speichels ermöglicht eine korrekte Diagnose bei Verdacht auf Erkrankungen der Mundhöhle oder bei einigen somatischen Pathologien. So deutet eine hohe Konzentration von saurer Phosphatase auf die Entwicklung einer Parodontitis hin, ebenso wie eine verringerte Konzentration von Lysozym im Speichel.

Abbildung 5. Sammlung von Speichel für die Untersuchung.

Bei der Feststellung einer erhöhten Konzentration von Hydroperoxiden, Produkten der freien Radikaloxidation, einschließlich Malondialdehyd, kann die Entwicklung von Parodontitis vermutet werden, die mit Zellschäden einhergeht. Speicheluntersuchungen sind in der allgemeinmedizinischen Praxis nicht selten, da sie es ermöglichen, einige systemische Krankheiten zu diagnostizieren: Hepatitis, Herpesvirusinfektion.

Über den Einfluss von Speichel auf die Entwicklung von Zahn erosionen im Webinar Zahnerosion als einer der Faktoren der pathologischen Abnutzung.