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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine orale Zusammensetzung, welche gegen Halitose (Mundgeruch,
Foetor ex ore) wirksam ist. Diese Zusammensetzung ist wirksam durch
Beseitigen oder Verringern der Erzeugung von flüchtigen Schwefelverbindungen
(VSC) in der Mundhöhle.
Es ist nachgewiesen, dass in der Mehrzahl der Fälle von Halitose diese ihren
Ursprung in der Mundhöhle
und nicht, wie die Leute häufig glauben,
im Magen hat.
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Bakterien, die sich in den Krypten
auf dem Zungenrücken
und in Zahnfleischtaschen befinden, erzeugen VSC, hauptsächlich Schwefelwasserstoff
(HS) und Methylmercaptan (MM). Die Bakterien erzeugen diese durch
einen proteolytischen anaeroben Stoffwechsel und sie haben selbst
in sehr geringen Konzentrationen einen äußerst unangenehmen Geruch.
Die VSC können
in das Epithel eindringen und weisen pathogene Potentiale durch
eine Schädigung
von Zellen der darunter liegenden Gewebe auf und beeinflussen auch
ihren Stoffwechsel. Es wurde vorgeschlagen, dass die durch Bakterien
in Zahnfleischtaschen erzeugten VSC ein bedeutender Faktor bei der
Entwicklung von Zahnfleischerkrankungen sein können. MM scheint ein höheres pathogenes
Potential als HS zu haben und weist auch einen unangenehmeren Geruch
auf.
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Das wichtigste Substrat für die Erzeugung
von HS in der Mundhöhle
scheint Cystein zu sein. HS bildet sich unmittelbar nach dem Spülen des
Mundes mit einer wässrigen
Lösung
dieser Aminosäure
(siehe Beispiel 2). Methionin ist ein wichtiges Substrat für die Bildung
von MM, wenngleich diese Verbindung nicht so schnell in der Mundhöhle gebildet
wird wie Schwefelwasserstoff.
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Es ist bekannt, dass Zinkionen die
VSC-Erzeugung in der Mundhöhle
verringern. Der daran beteiligte Mechanismus schließt vermutlich
eine Reaktion zwischen Zink und Schwefel ein, wodurch nicht-flüchtige Sulfide
gebildet werden und somit die Umwandlung von schwefelhaltigen Substraten
in VSC hemmen. Zink besitzt außerdem
eine ge wisse antibakterielle Wirkung und es ist bekannt, dass dieses
Metallion die Bildung von Zahnbelag hemmen und die Bildung von Säure in Zahnbelag
verringern kann. Die gewöhnlich
für solche
Zwecke verwendeten Zinksalze sind das Chlorid, das Sulfat und das
Citrat. Wässrige
Lösungen
der zwei zuerst genannten Salze haben jedoch einen niedrigen pH
und sind folglich nicht unbedingt für eine orale Verwendung geeignet,
wogegen Lösungen
von Zinkcitrat Komplexe aus Zink und Citrat und sehr wenige freie
Zinkionen enthalten.
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Das Problem, Zink in eine geeignete
Form zu bringen, ist die Kernfrage von US-Patent Nr. 4,289,753 und
der UK-Patentanmeldung Nr. 2,052,978. In dem erstgenannten Patent
ist die verwendete Zinkverbindung ein Ammonium- oder Alkalimetallcitrat.
Es ist in diesem Patent auch angegeben, dass diese Zinkverbindung
in Kombination mit antibakteriellen Wirkstoffen wie Cetylpyridiniumchlorid
verwendet werden kann.
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Die vorstehende UK-Patentanmeldung
offenbart eine orale Zusammensetzung, in welcher der pH einer zinkhaltigen
Lösung
mittels Glycin auf 4,5 oder 8 eingestellt wird. Das Zink liegt im
Allgemeinen als Zinkchlorid vor.
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Antibakterielle Wirkstoffe wie kationische
Bis-biguanide und quaternäre
Ammoniumverbindungen sind in der vorbeugenden Zahnheilkunde häufig als
Hemmer der Bildung von Zahnbelag und der Entwicklung einer Gingivitis
verwendet worden. Das Bis-biguanid Chlorhexidin wird häufig für diesen
Zweck verwendet, gewöhnlich
als eine wässrige
Lösung
von 0,2% seines Gluconatsalzes, und es wird zweimal täglich als
Mundspülung angewandt.
Eine solche Konzentration und Häufigkeit
ist erforderlich, um eine beständige
klinische Zahnbelaghemmung zu erhalten. Chlorhexidin hat jedoch
in diesen Konzentrationen einen bitteren Geschmack und verursacht
eine Verfärbung
der Zähne.
Chlorhexidin bildet mit Chlorid, Sulfat und Citrat Salze mit niedriger
Löslichkeit
und ist somit nicht mit Zink verträglich, welches diese Anionen
enthält.
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Die anderen kationischen antibakteriellen
Wirkstoffe, welche die Bildung von Zahnbelag hemmen, z. B. Cetylpyridiniumchlorid
oder Benzalkoniumchlorid, haben eine geringere klinische Wirkung,
weisen aber eine weniger ausgeprägte
Tendenz zur Verursachung von Verfärbungen der Zähne auf.
Die vorstehend erwähnten kationischen
antibakteriel len Wirkstoffe können
die VSC-Bildung in der Mundhöhe
hemmen, es sind aber relativ hohe Konzentrationen erforderlich (siehe
Beispiel 1).
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Es wurde nun unerwarteter Weise herausgefunden,
dass die Anti-VSC-Wirkung von Zinkionen hauptsächlich gegen die Erzeugung
von Schwefelwasserstoff und in einem viel geringeren Ausmaß gegen
die Erzeugung von Methylmercaptan gerichtet ist (siehe Beispiel
1, 2). Die VSC-Spezies
mit dem höchsten
pathogenen Potential und dem unangenehmsten Geruch, d. h. MM, wird
folglich von Zinkionen unvollständig
beseitigt.
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Diese selektive Wirkung von Zink
auf HS kann vermutlich dadurch erklärt werden, dass Cystein (welches
ein wichtiges Substrat für
die HS-Bildung ist) eine exponierte -SH-Gruppe aufweist, welche bereitwillig mit
Zinkionen reagiert, wogegen Methionin (welches ein Substrat für die MM-Bildung
ist) keine solche Gruppe aufweist. Wenn Schwefelwasserstoff in Wasser
(oder Speichel) gelöst
ist, werden HS- und S-- gebildet (zusammen mit zwei Protonen) und
diese beiden schwefelhaltigen Zwischenprodukte reagieren schnell
mit Zinkionen unter Bildung von unlöslichen Sulfiden.
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Es wurde außerdem unerwarteter Weise herausgefunden,
dass bei Verwendung einer Kombination von Zinkionen und sehr niedrigen
Konzentrationen von bestimmten kationischen antibakteriellen Wirkstoffen die
Kombinationen sowohl die Bildung von HS als auch von MM hemmten.
Die Wirkung der Kombinationen ist synergistisch (Beispiel 1, Tabelle
1). Die Kombinationen von Zink und niedrigen Konzentrationen eines
antibakteriellen Wirkstoffs bewirkten eine viel höhere Hemmung
der VSC als einer der einzelnen Wirkstoffe allein. Die Konzentration
eines antibakteriellen Wirkstoffs, der auf diese Weise gegen Mundgeruch
eingesetzt wurde, war merklich niedriger als die Konzentrationen,
die zum Erhalten einer Zahnbelaghemmung oder verringerten Säurebildung
in Zahnbelag erforderlich sind (1/10 oder weniger).
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Die Bedeutung dieser Erfindung liegt
in der Tatsache, dass sie die Verwendung von sehr niedrigen Konzentrationen
von antibakteriellen Wirkstoffen gestattet, d. h. Konzentrationen,
bei denen ihre unerwünschten
Nebenwirkungen vermieden werden. Der Beitrag des antibakteriellen
Wirkstoffs ist wahrscheinlich hauptsächlich die Hemmung der MM-Bildung,
aber es wurde auch eine synergistische Wirkung mit Zink gegen HS beobachtet,
wenngleich nicht in demselben Ausmaß wie gegen MM. Aus dem gleichen Grund
kann die Konzentration von Zink auch niedriger gehalten werden als
bei der Verwendung von Zink alleine. Zink hat einen metallischen
Geschmack, welcher konzentrationsabhängig ist.
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Die Verwendung von Kombinationen
von Zinkacetat und Chlorhexidin ist in
DE 30001575 A1 beschrieben.
Der Zweck ist jedoch das Vermeiden einer Verfärbung der Zähne durch Chlorhexidin. In
US-Patent Nr. 4,522,806 wird eine Anti-Zahnbelag-Wirkung der Kombination
von Chlorhexidin und Zinkacetat erwähnt (Seite 5, erster Abschnitt).
Es wurde festgestellt, dass die Kombination zahlenmäßig besser
ist als Chlorhexidin allein, aber der Unterschied war nicht statistisch
signifikant.
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In US-Patent 5,906,811 wird eine
Kombination von Zinkacetat und Benzalkoniumchlorid als Inhaltsstoff in
Zahnpasten erwähnt.
Der Hauptzweck ist, eine Schädigung
der Mund-Rachenhöhle von
Tabakrauchern, einschließlich
Passivrauchern, durch freie Radikale zu vermeiden.
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Die vorliegende Erfindung stellt
eine orale Zusammensetzung zur Hemmung von Mundgeruch bereit, umfassend
einen antibakteriellen Wirkstoff und eine Zinkverbindung. Die Zusammensetzung
liegt in Form eines Mundwassers vor, enthaltend 0,01–0,025%
Gewicht/Volumen eines antibakteriellen Wirkstoffs, ausgewählt aus
Bis-biguaniden und quaternären
Ammoniumverbindungen, und 0,1–0,3%
Gewicht/Volumen Zinkacetat.
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Wenn Zinkacetat zusammen mit einem
antibakteriellen Wirkstoff, ausgewählt aus den Bis-biguaniden oder
quaternären
Ammoniumverbindungen, verwendet wird, scheint die Wirkung synergistisch
zu sein, wie vorstehend erwähnt
wurde. Dies bedeutet, dass durch die Verwendung einer solchen Kombination
die Menge von beiden (d. h. Zinkacetat und antibakteriellem Wirkstoff)
sehr niedrig gehalten werden kann. Durch die Verwendung solch niedriger
Mengen wird sowohl die Bitterkeit des Geschmacks als auch die Tendenz
zur Verursachung von Verfärbungen
der Zähne
vermieden.
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Ein wichtiger Nutzen dieser Erfindung
ist, dass sie die Verwendung von viel niedrigeren Konzentrationen
von antibakteriellen Wirkstoffen in Zusammensetzungen gestattet,
welche speziell darauf ausgelegt sind, Mundgeruch zu hemmen, als
in gewöhnlichen
Produkten, die für
Anti-Zahnbelag- und Anti-Gingivitis-Zwecke vorgesehen sind.
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Die niedrigen Konzentrationen des
antibakteriellen Wirkstoffs sind sowohl unter ökonomischen als auch unter
toxikologischen Gesichtspunkten günstig. Das Vorhandensein von
Zink an sich verringert die Tendenz zur Verursachung von Verfärbungen
der Zähne,
da Zinksulfid weiß oder
grau ist, wogegen die anderen Metallsulfide, welche sich auf den
Zähnen
bilden, schwarz, braun oder gelb sind.
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Wie bereits erwähnt ist es ein großer Vorteil,
dass die Konzentrationen der zwei Inhaltsstoffe, insbesondere die
Konzentration des antibakteriellen Wirkstoffs, sehr niedrig gehalten
werden können.
Dies kann besonders leicht in einer Mundspülung geregelt werden, in der
die Konzentrationen der Wirkstoffe leicht auf den gewünschten
Wert eingestellt werden können.
Die orale Zusammensetzung der Erfindung liegt in Form einer Mundspülung vor,
die 0,01% bis 0,025% Gewicht/Volumen der antibakteriellen Wirkstoffe
und 0,1% bis 0,3% Gewicht/Volumen Zinkacetat enthält.
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Wie bereits erwähnt ist ein bevorzugter antibakterieller
Wirkstoff Chlorhexidin oder ein Salz davon, insbesondere das Acetat
oder die Gluconatsalze. Bevorzugte quaternäre Ammoniumverbindungen sind
Cetylpyridiniumchlorid oder Benzalkoniumchlorid.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird eine Zusammensetzung, umfassend einen antibakteriellen
Wirkstoff, ausgewählt
aus den Bis-biguaniden und den quaternären Ammoniumverbindungen, und
Zinkacetat, für
die Herstellung einer oralen Zusammensetzung, insbesondere in einer
Mundspülung,
zur Hemmung von Mundgeruch verwendet.
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In einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird eine Zusammensetzung, die einen antibakteriellen
Wirkstoff, ausgewählt
aus Bis-biguaniden und quaternären
Ammoniumverbindungen, und Zinkacetat enthält, für die Behandlung von Mundgeruch
verwendet. Bei der vorstehend angegebenen Verwendung sollten die
Mengen der Komponenten so sein, wie sie vorstehend in Verbindung
mit der oralen Zusammensetzung beschrieben sind.
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Beispiel 1
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Es wurden in vitro Versuche durchgeführt, um
das VSC-hemmende Potential von verschiedenen Kombinationen von Zinkacetat
und kationischen antibakteriellen Wirkstoffen zu testen.
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Zu einer 1 ml-Probe von frisch gesammeltem
menschlichen Speichel in einem Reagenzglas wurden 10 μl der nachstehend
beschriebenen Lösungen
(Mundspülungen)
gegeben. Die Reagenzgläser
wurden mit einem Stopfen verschlossen und über Nacht bei 37°C inkubiert.
Ein Kontrollreagenzglas, welches nur Speichel enthielt, diente als
Kontrolle. Es ist bekannt, dass große Mengen an VSC in einem Reagenzglas
unter den zuletzt genannten Bedingungen gebildet werden, wobei die
Bakterien die Proteine im Speichel abbauen und aus Cystein und Methionin
VSC bilden. Die VSC in der Gasphase über dem inkubierten Speichel
wurden durch Gaschromatographie in einem Shimadzu 14B-Gerät gemessen
und Schwefelwasserstoff, Methylmercaptan und Dimethylsulfid wurden
als Standardsubstanzen verwendet.
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Die zu testenden Lösungen waren:
0,3% Zinkacetat, 0,025% Chlorhexidin, 0,025% Cetylpyridiniumchlorid
und 0,025% Benzalkoniumchloride. Anschließend wurde das Zinkacetat mit
jedem der einzelnen antibakteriellen Wirkstoffe kombiniert. Alle
in diesem Abschnitt beschriebenen Versuche wurden am gleichen Tag unter
identischen Bedingungen durchgeführt.
Die gewählten
Konzentrationen beruhten auf der Erfahrung aus Pilotversuchen mit
verschiedenen Konzentrationen des Zinks und der antibakteriellen
Wirkstoffe. Die Ergebnisse sind aus den Chromatogrammen in den 1–8 und
aus der nachstehenden Tabelle 1 ersichtlich.
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Die Versuche zeigten, dass die Kontrolle
sehr hohe Mengen sowohl an Schwefelwasserstoff (HS) als auch an
Methylmercaptan (MM) enthielt, wogegen die Proben, welche Zink enthielten,
geringe Mengen sowohl an HS als auch an MM aufwiesen. Es wurde jedoch
festgestellt, dass das Zinkacetat die Menge an HS viel stärker verringerte
als die Menge an MM. Diese Wirkung zeigte sich in vielen Versuchen
mit Speichel von verschiedenen Personen.
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Die Zugabe von Chlorhexidin hatte
eine eindeutige Wirkung sowohl auf HS als auch auf MM in der gleichen
Größenordnung
wie Zinkacetat. Die anderen antibakteriellen Wirkstoffe waren wirksam,
aber viel weniger als Chlorhexidin oder Zink. Wenn jedoch Kombinationen
von Zinkacetat und den verschiedenen antibakteriellen Wirkstoffen
getestet wurden, wurde eine eindeutige weitere Verringerung der
VSC sowohl für
HS als auch für
MM beobachtet. Es ist ersichtlich, dass Chlorhexidin in diesen Experimenten
nicht besser war als die anderen antibakteriellen Wirkstoffe.
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Es wurde eine Untersuchung durchgeführt, um
festzustellen, ob die Wirkung der Kombinationen von Zinkacetat und
den einzelnen antibakteriellen Wirkstoffen eine synergistische Wirkung
darstellte. Dies wurde gemäß dem Verfahren
von Behrenbaum (J. Inf. Dis. 137: 122–130, 1978) durchgeführt. Die
fraktionellen Hemmkonzentrationen (der FIC-Index) wurde auf der Grundlage der Mengen
(AUC) an Schwefelwasserstoff und Methylmercaptan berechnet, die
unter verschiedenen Bedingungen gebildet wurden. Ein niedriger AUC-Wert
zeigt somit das Vorhandensein eines starken Hemmers an. Der FIC-Index
wurde nach der folgenden Formel berechnet: (A + B)/A + (A + B)/B,
wobei A + B die Kombinationen von Zink und antibakteriellem Wirkstoff
bedeutet, wogegen A und B allein die einzelnen Wirkstoffe bedeuten.
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Wenn der FIC-Index unter 1 (< 1) liegt, ist eine
synergistische Wirkung nachgewiesen. Wenn der Index gleich 1 (=
1) ist, sieht man eine additive Wirkung zwischen A und B, wogegen
ein Index über
1 (> 1) eine antagonistische
Wirkung anzeigt. Der FIC-Index der verschiedenen Kombinationen ist
in Tabelle 1 gezeigt. Die verschiedenen Kombinationen wiesen alle
eine synergistische Wirkung sowohl gegen HS als auch gegen MM auf,
aber die Wirkung war gegen MM viel stärker, vermutlich weil Zinkacetat
eine schwächere
Wirkung gegen MM hatte (Tabelle 1).
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Beispiel 2
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Es wurde gezeigt, dass wässrige Mundspülungen mit
6 mM Cystein einen sofortigen steilen Anstieg der VSC-Bildung in
der Mundhöhle
ergeben. Diese Wirkung kann als Testsystem durch Beobachten der
Wirkung einer Cysteinspülung
verwendet werden, wenn eine Vorspülung mit einem Hemmer der oralen
VSC-Bildung durchgeführt
wird (z. B. mit Zinklösungen).
Dieses System ist in US-Patent Nr. 5,833,955 von Kleinberg et al.
(1998) beschrieben. Durch nachfolgende Cysteinspülungen jede Stunde beispielsweise
nach einer Zinklösung
kann gezeigt werden, wie lange der Hemmer wirksam ist. Im Folgenden
wurde gezeigt, dass mit 0,3% Zinkacetat und 0,025% von jedem der
antibakteriellen Wirkstoffe Chlorhexidin und Cetylpyridiniumchlorid
eine Wirkung mehr als 5 Stunden lang vorhanden war. Der beschriebene
Versuchsaufbau ist vermutlich rigoros und es sieht danach aus, dass
unter "normalen" Bedingungen, bei
denen kein Cystein in den Mund eingebracht wird, die Dauer der Wirkung
vermutlich beträchtlich
länger
anhalten würde,
als die vorliegenden Ergebnisse anzeigen. Eine Beschränkung des
Modells ist, dass nur Schwefelwasserstoff von den Testpersonen nach
Cysteinspülungen
gebildet wird. Dies wird eindeutig gezeigt, wenn die Luft im Mund
wie in der vorliegenden Studie durch Gaschromatographie analysiert
wird. Wenn das häufig
verwendete Halimeter für
die Messung eingesetzt wird, ist diese Beschränkung nicht offensichtlich,
da in dem Halimeter chemische Sensoren eingesetzt werden, welche
nicht zwischen Schwefelwasserstoff und Methylmercaptan unterscheiden
können.
Die vorliegenden Versuche zeigen somit die Hemmwirkung der Hemmer
nur auf Schwefelwasserstoff. Es wird jedoch angenommen, dass in
Kombination mit den Versuchen in Beispiel 1 (welche die Wirkung
der Kombinationen auch auf Methylmercaptan untersuchten) die vorliegenden
Versuche gültige
Daten liefern.
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In den vorliegenden Versuchen spülte die
Testperson mit 5 ml einer 6 mM-Cysteinlösung und die VSC in der Luft
im Mund wurden untersucht, nachdem der Mund 90 Sekunden lang geschlossen
gehalten wurde. Die Person spülte
dann mit einem VSC-Hemmer
(d. h. Kombinationen von Zinkacetat und den jeweiligen antibakteriellen
Wirkstoffen). Nach einer Stunde spülte die Person wieder mit Cystein.
Von jeder Verringerung der VSC (d. h. von Schwefelwasserstoff) gegenüber den
ursprünglichen
Werten wurde angenommen, dass sie durch den Hemmer verursacht wurde.
Cysteinspülungen
wurden 5 Stunden lang jede Stunde durchgeführt, um die Dauer der Hemmwirkung
zu bestimmen. Die Ergebnisse dieser Tests sind in den Chromatogrammen
in den 9 und 10 gezeigt. 9 zeigt die normale Schwefelwasserstofferzeugung
durch die Testperson am Morgen nach einer Spülung mit Cystein, welche 10
Millionen AUC beträgt.
Nach einer Spülung
mit der Kombination von 0,3% Zinkacetat und 0,025% Chlorhexidinacetat
und einer weiteren Spülung
mit Cystein eine Stunde später
betrug der HS-Wert
nur 32000 (9a), nach
einer weiteren Stunde betrug er 500000 (9b), dann 270000 (9c), 1,7 Millionen (9d) und 1,7 Millionen (9e). Die Kombination verringerte somit
fünf Stunden
nach einer einzelnen Spülung
mit der vorstehend beschriebenen Kombination die Schwefelwasserstofferzeugung
im Mund durch Cystein um mehr als 80%.
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In einem ähnlichen Versuch wurde die
Kombination von 0,3% Zinkacetat und 0,025% Cetylpyridiniumchlorid
getestet. Der normale Wert nach der Cysteinspülung war 11 Milli onen AUC an
Schwefelwasserstoff (10).
Nach einer Spülung
mit der Kombination und einer Cysteinspülung eine Stunde später betrug
der HS-Wert nur 22000 (10a).
Nach zwei Stunden betrug er 67000 (10b),
nach drei Stunden 315000 (10c),
nach vier Stunden 275000 (10d)
und nach fünf
Stunden 47000 (10e).
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Daraus kann der Schluss gezogen werden,
dass die Kombinationen von Zinkacetat und den zwei getesteten antibakteriellen
Wirkstoffen eine sehr starke und lang anhaltende Wirkung aufwiesen
und dass Chlorhexidin nicht besser als Cetylpyridiniumchlorid in
Kombination mit Zink war. Man kann wahrscheinlich ohne weiteres
daraus folgern, dass eine Mundspülung
dieses Typs Mundgeruch acht Stunden oder länger unter normalen Bedingungen
hemmen würde.
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Aus zusätzlichen Versuchen mit den
einzelnen Wirkstoffen in dem vorliegenden Versuchsmodell ging außerdem hervor,
dass die Anti-VSC-Wirkung der einzelnen antibakteriellen Wirkstoffe
deutlich schwächer
war als die Wirkung der Kombinationen. Synergistische Wirkungen
von Kombinationen von Zinkacetat und den antibakteriellen Wirkstoffen
wurden somit auch in dem in vivo-Modell gezeigt, welches nur Schwefelwasserstoff umfasste
(Ergebnisse sind nicht gezeigt).
