Probiotische Mundgesundheit: Die Rolle von Bakterien bei oralen Erkrankungen verstehen

Einleitung

Das „orale Mikrobiom“ beschreibt die Gesamtheit aller Mikroorganismen (genauer, die Summe der DNA aller Mikroorganismen), die sich in der Mundhöhle angesiedelt haben. Es stellt eines der wichtigsten Teile des menschlichen Mikrobioms dar. Es wird davon ausgegangen, dass die Mundhöhle das zweitkomplexeste mikrobielle System nach dem Dickdarm beherbergt. Es umfasst eine große Vielfalt von Bakterien, Pilzen, Arachaeen, Viren und Protozoen. In der Mundhöhle können mehr als 700 Bakterienarten oder Phylotypen nachgewiesen werden und die meisten davon sind „einheimisch“. Man findet sie beispielsweise am Zungenrücken, den lateralen Seiten der Zunge, dem bukkalen Epithel, dem harten Gaumen, dem weichen Gaumen, in der supragingivalen Plaque der Zahnoberflächen, der subgingivale Plaque, dem vorderen Vorhof des Oberkiefers und den Mandeln.

Die Arten, die an allen Standorten gleichermaßen vorkommen, gehören zu den Gattungen Gemella, Granulicatella, Streptococcus und Veillonella. Während einige Arten subjektspezifisch sind und an den meisten Standorten nachgewiesen wurden, sind andere Arten standortspezifisch. Die meisten Standorte besitzen 20 bis 30 verschiedene vorherrschende Arten, und die Anzahl der vorherrschenden Arten von allen Standorten pro Person reicht von 34 bis 72 (Jørn A. Aas, 2005 Nov;)

Von den gesamten bisher gefundenen Spezies sind etwa 54% kultiviert und benannt worden, 14% sind kultiviert aber unbenannt und 32% sind nur als nicht-kultivierte Phylotypen bekannt. Die sechs wichtigsten Phyla, welche die bakterielle Gemeinschaft der Mundhöhle dominieren, sind Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria, Actinobacteria, Spirochaetes und Fusobacteria und machen 94% der nachgewiesenen Taxa aus. Die restlichen 6% der Taxa bestehen aus, Saccharibacteria, Synergistetes, SR1, Gracilibacteria, Chlamydia, Chloroflexi, Tenericutes und Chlorobi. (Yangheng Zhang a, Volume 99, March 2018)

Es gibt eine ausgeprägte vorherrschende Bakterienflora der gesunden Mundhöhle, die sehr vielfältig und orts- und personenspezifisch ist. Es wäre wichtig, zunächst die Rolle menschliche Mikroflora der gesunden Mundhöhle vollständig zu definieren, bevor wir die Rolle von Bakterien bei oralen Erkrankungen verstehen können.

Wichtige orale Erkrankungen und der Einfluss der Mikrobiota

Einige dieser Bakterien der Mundhöhle wurden mit Munderkrankungen wie Karies und Parodontitis in Verbindung gebracht, die zu den häufigsten bakteriellen Infektionen beim Menschen gehören. Darüber hinaus wurden spezifische orale Bakterienarten im Rahmen von systemischen Erkrankungen wie bakterieller Endokarditis (Berbari, 1997), Aspirationspneumonie (Scannapieco, 1999) und Herz-Kreislauf-Erkrankungen identifiziert (R. J. Genco, 2000).

Karies ist die in Deutschland am weitesten verbreitete Infektionskrankheit und 99% der Erwachsenen sind davon betroffen. Bereits ein Drittel der Zwölfjährigen hat Karies im bleibenden Gebiss. Im Jahr 2018 wurde bei rund 240.000 Kindern Karies behandelt. Die un¬ter 18-Jährigen haben im Jahr 2010 78,7% der Therapiekosten ausgemacht und im Jahr 2018 bereits 85,2%. Die Therapiekosten für Karies stiegen von ca. 230 Mio. Euro im Jahr 2010 auf ca. 290 Mio. Euro im Jahr 2018 für diese Gruppe („KZBV - Wie entsteht Karies?“, 2022).

Bei der Entstehung wirken mehrere Ursachen zusammen. Zu den vier wichtigsten Faktoren zählen jedoch Bakterien, Nahrung, Zeit und der Zahn selbst. Die Ansteckung erfolgt oft schon im Kleinkindalter über einen z.B. her¬untergefallenen Schnuller oder auch später durch die gemeinsame Nutzung von Besteck. Eine Infektion kann kaum verhindert werden, das Fortschreiten der Ka¬ries jedoch schon („Karies erkennen. Symptome und Ursachen. Fast jeder Deutsche betroffen“., 2021). Bei Einnahme von zuckerhaltige Mahlzeiten oder Getränke werden diese von den Bakterien im Mund in aggressive Säuren umgewandelt, welche eine starke Belastung für die Zähne darstellen. Wiederholt sich dieser Vorgang zu oft, bleibt nicht genü¬gend Zeit für die natürliche Remineralisation der Zähne durch den Speichel und das Gleichgewicht zwischen Entkalkung (Demineralisation) und Remineralisation ist gestört. Durch andauernde Demineralisation entsteht dann ein Loch im Zahn – Karies. Wie stark sich die Säureangriffe nach der Nahrungsaufnahme auf die Zähne auswirken, hängt mit dem natürlichen pH-Wert des Speichels des jeweiligen Menschen zusammen. Viele verschiedene Faktoren haben einen Einfluss auf die Entstehung von Karies, u.a. stehen säurebildende Bakterien im Vordergrund. Eine Hauptrolle spielt dabei das Bakterium Streptococcus mutans (S. mutans). Dieses kann nämlich sowohl einfache Zu¬cker zu Säuren abbauen als auch aus Zucker komplexere Kohlenhydratverbindun¬gen aufbauen, welche den Keimen selbst als Nahrungsreserve in Zeiten einer ge¬ringen Zuckerzufuhr dienen. S. mutans gehört nicht zur ursprünglichen Mundflora, sondern wird von Mund zu Mund übertragen.

Einer der entscheidenden Virulenzfaktoren von S. mutans ist die Glycosyltransferase (Gtf). „Alle verfügbaren Beweise weisen darauf hin, dass extrazelluläre Polysaccharide, insbesondere Glucane, von S. mutans produziert werden. Gtfs tragen zur Kariogenität von dentalen Biofilmen bei. Daher kann die Hemmung der Gtf-Aktivität und der daraus resultierenden Polysaccharidsynthese die Virulenz kariogener Biofilme beeinträchtigen, was eine alternative Strategie zur Verhinderung der Biofilm-bedingten Krankheit sein könnte.“ (Z. Ren L. C., 2016)

In Naturprodukten wurden bisher viele Gtf-Inhibitoren erkannt, die die wichtigste und weitgehend unerforschte Quelle von Gtf-Inhibitoren bleiben. „Dazu gehören auf Catechin basierende Polyphenole, Flavonoide, Proanthocyanidin-Oligomere, polymere Polyphenole und einige andere aus Pflanzen gewonnene Verbindungen.“ Eine weitere Quelle für Gtf-Inhibitoren stellen Metallionen, Oxidationsmittel und einige andere synthetische Verbindungen dar, wobei einige neuartige Moleküle entweder basierend auf Schlüsselstrukturen bekannter Inhibitoren als Template synthetisiert oder durch strukturbasiertes virtuelles Screening entdeckt werden. Es wurden auch Antikörper als topische Mittel entwickelt, die ein oder mehrere Gtfs hemmen.

Bei biofilmabhängigen Erkrankungen wie z.B. Karies wird auch der bakteriell gewonnenen Polysaccharidmatrix große Aufmerksamkeit geschenkt. „Die Polysaccharidmatrix kann die Virulenz des Biofilms umfassend modulieren, indem sie die anfängliche Anhaftung von Mikroorganismen und die bakterielle Kohärenz verbessert, den Nährstofftransport beeinflusst, als Kohlenhydratreserve fungiert und die mikrobielle Gemeinschaft vor schädlichen Reizen schützt.“ (Z. Ren L. C., 2016)

Schätzungsweise haben mindestens 35 % der erwachsenen Bezahnten im Alter von 30 bis 90 Jahren Parodontitis (Albandar, 1999). Erkrankungen des Zahnhalteapparates (Gingivitis und Parodontitis) äußern sich durch typische Symptome – Zahnfleischbluten, Rötung, Schwellung des Zahnfleisches und Mundgeruch. Die periopathogenen (krankheitserregende) Markerkeime sind vor allem gramnegative Anaerobierer (Bakterien mit einem von Sauerstoff unabhängigem Stoffwechsel), wie z.B. Bacteroides, Prevotella, Porphyromonas, Agregobacter Species. Die meisten dieser Mikroorganismen finden sich auch in einer gesunden Mundhöhle, jedoch nur in kleineren Mengen. Haben sich über längere Zeit Beläge am Zahnhals angesammelt, so kommt es zunächst zu einer reversiblen (umkehrbaren) Gingivitis (Zahnfleischentzündung). Diese Gingivitis ist durch gezielte Mundhygiene und professionelle Zahnreinigungen beim Zahnarzt heilbar. Ohne entsprechende Maßnahmen kann eine reversible Gingivitis aber auch in einen irreversiblen Abbau des Zahnhalteapparates (Parodontitis) übergehen. Dieser Prozess wird durch eine geschwächte Körperabwehr oder eine erhöhte Anfälligkeit begünstigt.

Einsatz von probiotischen Stämmen zur Reduktion von oralen Krankheiten

Probiotika können Arzneimittel, Nahrungsergänzungsmittel, Nahrungsmittel oder auch kosmetische Präparate sein, welche lebende Mikroorganismen enthalten und deren Einsatz eine positive Auswirkung auf die Gesundheit hat.

Besonderes Augenmerk galt in der Vergangenheit den milchsäureproduzierenden Keimen, allen voran Lactobazillen, wie Lactobacillus reuteri (L. reuteri), L. acidophilus, L. casei, L. paracasei, L. rhamnosus, sogar Streptokokken, darunter Streptococcus salivarius sowie Bifdobakterien (Rahmel, 2020)
Die Publikation mit dem Thema „Probiotics for managing caries and periodontitis“   belegt, dass Probiotika die Behandlung von Parodontose und Gingivitis unterstützen und dass eine probiotische Therapie zur Behandlung von Parodontalerkrankungen eingesetzt werden kann. (Deborah Gruner, 2015) Besonders zwei Bakterienstämme haben sich für den Erhalt einer gesunden Mundflora als hilfreich erwiesen: L. salivarius und L. reuteri

Die Studien weisen darauf hin, dass L. reuteri „wirksam bei der Verringerung von Gingivitis (Zahnfleischentzündung) und Plaque“ (Krasse P, 2006;) ist. Bei der Untersuchung wurde eine placebokontrollierte Studie über 2 Wochen durchgeführt. Es wurden 59 Patienten mit mäßiger bis schwerer Gingivitis aufgenommen, die entweder das Probiotikum L. reuteri mit einer Konzentration von 2 x 108 cfu oder ein Placebo erhielten. Die Zahnfleischentzündungen gingen bei beiden Testgruppen nach zwei Wochen zurück. Bei der L. reuteri-Gruppe waren aber deutlichere Verbesserungen zu verzeichnen als in der Placebo-Gruppe. Hinsichtlich der Plaques konnte man in der Placebo-Gruppe keine Veränderungen erkennen. In der L. reuteri-Testgruppe war hingegen eine starke Abnahme und Verbesserung des Plaques zu verzeichnen.

Eine weitere placebokontrollierte Studie hat aufgezeigt, dass die orale Verabreichung von L. reuteri über Lutschtabletten eine „nützliche Ergänzung“ zur herkömmlichen Behandlung (Scaling und Wurzelglättung) bei chronischer Parodontitis sein kann. Bei den Probanden, die zusätzlich zur Behandlung L. reuteri-Lutschtabletten verwendeten, wurde im Vergleich zu der Placebo-Gruppe eine deutliche Verbesserung der Parodontitis festgestellt. (Wim Teughels, 2013)

Der Stamm L. reuteri zeigt nachweislich eine hemmende Wirkung gegen S. mutans, T. forsythia und S. gordonii (Baca-Castañón ML, 2015). In Bezug auf die Wirkung auf die beiden maßgeblichen Pathogene hilft L. reuteri  bei der „Prävention oder Behandlung von oralen Krankheiten“.
Eine weitere Studie mit L. salivarius-Stämmen wies ebenfalls einen hemmenden Einfluss und eine starke  bakterizide Wirkung gegen S. mutans auf. In dieser Studie kamen ebenfalls Lutschtabletten zum Einsatz (Nishihara T, 2014).

Maynagi et al. zeigten in der randomisierten Doppelblind-Studie, dass L. salivarius zur „Verbesserung/ Erhaltung der Mundgesundheit bei Patienten mit hohem Risiko von Parodontalerkrankungen nützlich sein können“ (Shimauchi & Gen Maynagi, 2008). Bei einer Studie mit 66 Probanden zeigte die Salivarius-Testgruppe nach acht Wochen deutliche Verbesserungen vor allem hinsichtlich des Plaque-Index.

Im Jahr 2007 wurde der Stamm Streptococcus (S.) oligofermentans entdeckt, der laut ersten Untersuchungen ebenfalls das Wachstum von S. mutans hemmt und somit Potenzial als probiotisches Bakterium hat. S. oligofermentans ist ein fakultativ anaerober, katalase-negativer, gram-positiver Mikroorganismus. Er ist ein oraler Kommensal, welcher sich von den Nahrungsrückständen eines Wirtsorganismus ernährt, diesen dabei aber nicht schädigt. Die Häufigkeit von S. oligofermentans steht in umgekehrter Korrelation zu der von S. mutans, was auf eine mögliche antagonistische Beziehung zu S. mutans hindeutet. Die Hemmwirkung war relativ spezifisch für S. mutans und wurde durch die Anwesenheit von Milchsäure verstärkt, da S. oligofermentans daraus die Lactat- und Pyruvatoxidase (Lox und Pox) nutzt. 

S. oligofermentans hemmt das Wachstum von S. mutans, indem es Milchsäure als Substrat benutzt und daraus Wasserstoffperoxid produziert. Das Lactatoxidase (lox)- Gen gilt dabei als verantwortlich für diese Aktivität. Dies lässt darauf schließen, dass S. oligofermentans die Fähigkeit besitzt, das wichtigste Instrument seines Konkurrenten in eine hemmende Chemikalie umzuwandeln und so einen wettbewerbsfähigen Wachstumsvorteil erlangt. (H. Tong, 2007). Produkte mit diesem Stamm sind zwar in der Entwicklung, jedoch noch nicht im Markt.

In einer einfachblinden, randomisierten Kontrollstudie untersuchten Jothika et al. den Einfluss von Mundwasserlösungen, die L. acidophilus enthalten auf die Bildung von S. mutans-Plaque. Die probiotischen Mundwasserlösungen wurden mit gängigen Therapien wie Chlorhexidin und fluidhaltigen Mundwässern gegen Wasser verglichen. Es konnte gefolgert werden, dass Probiotika in Form einer Mundwasserlösung ein ähnliches Ergebnis bei der Prävention von Plaque zeigen, wie die übliche medizinischen Prophylaxen mit Chlorhexidin oder Natriumfluorid (Jothika M, 2015).

Die klinische Wirkung von probiotischen Lutschtabletten wurde in vielen Studien untersucht. Zusätzlich zu Lutsch- und Kautabletten führten Caglar et al. eine Studie mit probiotischen Kaugummis durch, die L. reuterie enthielten. Diese Studien untersuchten auf die Aktivität gegen S. mutans und kamen zu dem Schluss, dass eine Reduktion von S. mutans ebenfalls erreicht werden kann (Caglar E, 2008).

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es in der gesunden Mundhöhle eine charakteristische Bakterienflora gibt, die sich von der Flora in Assoziation mit einer Mundkrankheit unterscheidet. Beispielsweise wurden viele Arten, die speziell mit Parodontitis in Verbindung gebracht werden, wie Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia und Treponema denticola, an keiner der getesteten Stellen nachgewiesen. Darüber hinaus wurde die Bakterienflora, von der allgemein angenommen wird, dass sie an Zahnkaries und tiefen Dentinhöhlen beteiligt ist, vertreten durch S. mutans, Lactobacillus spp., Bifidobacterium spp. und Atopobium spp., in supra- und subgingivalen Plaques von klinisch gesunden Zähnen nicht nachgewiesen. Eine detailliertere Beschreibung von Bakterienarten, die mit anderen oralen Erkrankungen assoziiert sind, wird an anderer Stelle diskutiert (Kumar, 2003).

Wie in diesem kurzen Review festgestellt wurde, sind einige Arten standortspezifisch, während andere Arten objektspezifisch sind. Bis zu 60 % der nachgewiesenen Arten sind derzeit nicht kultivierbar. Insgesamt gibt es noch weitere Arten zu entdecken, obwohl die Anzahl neuer Arten allmählich die Sättigung erreicht.

Es wäre nach Meinung der Autoren notwendig, zuerst die Bakterienflora der gesunden Mundhöhle weiter zu definieren, bevor wir die Rolle der Mundbakterien bei Krankheiten bestimmen sollten.

Orale Pro¬biotika könnten zukünftig eine große Bedeutung für die menschliche Gesundheit spielen. Die Einnahme von Probiotika dient der Unterstützung der Karies- und Parodontitis-Prävention und hilft diesen Erkrankungen wirksam vorzubeugen, da sie das Gleichgewicht einer gesunden Mundflora wieder herzustellen. Sie können u.a. Ka¬ries- und Parodontitis verursachende Bakterien hemmen und Mundgeruch entge¬genwirken.
Zusammengefasst basiert die Wirkung probiotischer Spezies auf unterschiedlichen Mechanismen auf:

1. Stärkung der Wirtsimmunantwort,
2. Hemmung der Pathogene,
3. Verbesserung der Barrierefunktion der Schleimhaut,
4. In der Folge dessen es zur Verringerung der klinischen Entzündungszeichen kommt.

Als Darreichungsformen bieten sich Pulver für Mundspülungen, Kaugummis, Zahnputzpulver und vor allem Lutschtabletten an. In der jeweiligen probiotischen Darreichungsform sollten sich mindestens eine Milliarde von aktiven Mikroorganismen befinden.

Weiterhin beginnt man nun auch die Wirkweise von Lysaten zu analysieren und mehr und mehr zu verstehen. Auch diese versprechen nach den ersten Studien eine Wirkung zu entfalten. Klinische Daten hierzu müssen aber noch intensiver erhoben werden.