Probiotika und die faszinierende mikrobielle Welt der Mundhöhle

Bakterien: Die ältesten Lebewesen der Erde

Bakterien sind die ältesten Lebewesen unseres Planeten und wei­sen eine beeindruckende Geschichte von mehr als 3,4 Milliarden Jahren auf.1 Mit dem ersten Erscheinen von mehrzelligen Organis­men konnten Bakterien neu entstandene Lebensräume im Inneren dieser Organismen nutzen. Die Bakterien bekamen Schutz und aus­reichend Nährstoffe und der Wirtsorganismus profitierte wiederum von Stoffwechselprodukten der Bakterien. Nach diesem Prinzip ent­wickelte sich über Millionen von Jahren ebenfalls eine symbiotische Beziehung zwischen dem Menschen und seiner Mikrobenwelt.2

Die Allianz von Mensch und Mikrobe

Der menschliche Körper bildet gemeinsam mit seinen Mikroben einen Superorganismus, der als Holobiont bezeichnet wird.3 Die Gesamtheit aller Kleinstlebewesen (Bakterien, Archaeen, Pilze) in einer bestimmten Umgebung wird als Mikrobiota bezeichnet, wo­ hingegen das Mikrobiom die genetische Information der Mikrobiota darstellt.4 Faktisch jede ökologische Nische unseres Körpers beher­bergt eine spezifische Mikrobiota, die eine wichtige Rolle in unserer Physiologie und auch unserer Gesundheit spielt. Alleine im Zeitraum von 2013 bis 2017 wurden zu diesem Wissensgebiet nahezu 13.000 Studien veröffentlicht. Diese immense Anzahl an wissenschaftlichen Untersuchungen unterstreicht die enorme Bedeutung der Mikro­bengesellschaft für unseren Körper.5

Aufbau der oralen Mikrobiota

Die Mundhöhle bietet ein komplexes Umfeld, das unterschiedliche mikrobielle Lebensräume, wie Zähne, Mundschleimhaut, Gaumen, Zunge etc., umfasst. Diese Kleinstkompartimente beherbergen ein­zigartige und sehr artenreiche Ökosysteme.6 Leider wurde diesem wichtigen Bereich unseres Körpers über viele Jahre hinweg zu we­nig Beachtung geschenkt, dabei weist der Mund nach dem Darm die zweithöchste Besiedlungsdichte des Körpers mit Mikroorganis­men auf.7

Da die Probenentnahme aus der Mundhöhle sehr einfach durchzu­führen ist, gilt die Mundmikrobiota mittlerweile als die am besten untersuchte mikrobielle Gesellschaft des Körpers.8 In den vergan­genen Jahren hat sich die Wissenschaft in hohem Maße auf die Er­forschung der Mundhöhle fokussiert und dabei Erstaunliches her­ausgefunden.

Bisher wurden bereits über 700 Arten von Prokaryonten identifiziert. Von diesen Arten sind etwa 54 % offiziell benannt, 14 % unbenannt, jedoch kultiviert und 32 % nur als nicht kultivierte Phylotypen iden­tifiziert. Die Zusammensetzung dieser Bakterienbesiedlung spielt eine wesentliche Rolle bei der Aufrechterhaltung einer normalen oralen physiologischen Umgebung und ist eng mit der Gesundheit unseres gesamten Körpers verbunden.9

Aufgaben der oralen Mikrobiota

Die orale Mikrobiota liegt üblicherweise in Form eines Biofilms or­ganisiert vor. Diese oralen Biofilme bestehen überwiegend aus einer extrazellulären Matrix, die aus Wasser und Polysacchariden zusammengesetzt ist. In dieser Matrix können sich Bakterien vielschichtig anhäufen und organisieren.10 Die Vorteile dieser bakteriellen Orga­nisation in einem Biofilm sind immens, denn sie schützen sich ge­genseitig vor konkurrierenden Mikroorganismen und widrigen Um­weltfaktoren wie etwa den Abwehrmechanismen des menschlichen Immunsystems. Aber auch vor toxischen Substanzen wie Chemika­lien oder Antibiotika bieten sie Schutz. Biofilme erleichtern darüber hinaus die Verarbeitung und Aufnahme von Nährstoffen und die ge­genseitige Zufuhr und Entfernung potenziell schädlicher Stoffwech­selprodukte.11 Zusätzlich findet in dieser Matrix eine faszinierende Art der bakteriellen Kommunikation statt, denn über das sogenannte Quorum Sensing kommunizieren Bakterien miteinander und koordi­nieren ihr Verhalten. Viele Krankheiten von Menschen, Pflanzen und Tieren werden durch diese bakterielle Kommunikation vermittelt.12

Die mikrobielle Gemeinschaft der menschlichen Mundhöhle spielt eine wichtige Rolle bei physiologischen, metabolischen und immunologischen Funktionen. Sie unterstützt die Verdauung von Nah­rungsmitteln und kontrolliert die Stoffwechselregulation. Zusätzlich helfen unsere kommensalen Bakterien bei der Differenzierung und Reifung der Schleimhautzellen und der Aufrechterhaltung der physikalischen Barrierefunktion. Indem ein Gleichgewicht zwischen entzündungsfördernden und entzündungshemmenden Prozessen erhalten wird und zusätzlich Umweltchemikalien entgiftet werden, kann das lokale Immunsystem positiv unterstützt werden.

Zu guter Letzt fördert eine ausgeglichene Mundmikrobiota die Ko­lonisationsresistenz und verhindert so die Invasion von pathogenen Erregern und die Entstehung von Krankheiten wie etwa Parodon­titis, Gingivitis und Karies.7

Entwicklung der oralen Mikrobenwelt

Während das ungeborene Kind im Mutterleib noch nahezu steril ist, kommt es während des Geburtsvorgangs mit der Mikroflora des Uterus und der Vagina der Mutter (und später mit den Mikroorganis­ men der Geburtsumgebung) in Kontakt. Erst durch das Füttern im Anschluss an die Geburt kommt die Mundhöhle des Neugeborenen in regelmäßigen Kontakt mit Mikroorganismen. Ab jetzt beginnt die Etablierung einer in sich stabilen oralen Mikrobiota.8

Die Entwicklung der oralen Mikrobiota und ihre Stabilität oder aber auch Instabilität hängen von einer Vielzahl von Faktoren ab. Bereits die Art der Geburt kann nach drei Monaten eine messbare Auswir­kung auf die Zusammensetzung der oralen Mikrobiota zeigen. Säug­linge, die durch eine vaginale Entbindung geboren werden, weisen eine höhere orale mikrobielle Vielfalt auf als Säuglinge, die durch einen Kaiserschnitt auf die Welt kamen.13 Nachdem die Mundmik­robiota im Kindesalter herangereift ist, bleibt die Zusammensetzung der Mikrobengemeinschaft anschließend bemerkenswert konstant. Studien haben gezeigt, dass sich eine Kernmikrobiota bildet, die sogar über 7 Jahre stabil bleibt.14 Bei gesunden Erwachsenen ge­hört die Mehrzahl der Arten zu den Bakterien­Phyla Firmicutes, Pro- teobakterien, Actinobakterien, Bacteroidetes und Fusobakterien.15

Biologische Veränderungen im Leben eines Menschen, wie etwa hormonelle Veränderungen während Pubertät und Schwanger­schaft, aber auch der Alterungsprozess des Körpers, können das Gleichgewicht der Bakterienarten in dieser Gemeinschaft beeinflus­sen. Der Mensch kann sich jedoch ohne Beeinträchtigungen der Mundgesundheit an diese mikrobiellen Veränderungen anpassen.7

Störungen des oralen Ökosystems

Das komplexe Gleichgewicht zwischen den unterschiedlichen Bak­terienarten in der Mundhöhle kann einerseits für die Aufrechterhal­tung eines gesunden Zustandes verantwortlich sein, andererseits aber auch durch eine bakterielle Dysbiose verschiedene Krankheits­ zustände auslösen. Eine Dysbiose der Mundmikrobiota bringt das fein abgestimmte Gleichgewicht des oralen Ökosystems durchein­ander und stört so die Bakteriengemeinschaft im Mundraum. Aus­ löser einer solchen Dysbiose können verschiedene Faktoren sein, etwa eine unausgewogene Ernährung, Zigarettenkonsum, die Ein­nahme bestimmter Medikamente, Speicheldrüsenfunktionsstörun­gen oder auch unbeeinflussbare genetische Faktoren. In der Folge können sich krankheitsfördernde Bakterien festsetzen und orale Er­krankungen wie Karies, Gingivitis und Parodontitis auslösen.16

Es ist mittlerweile allgemein anerkannt, dass Bakterien, die früher als orale Erreger angesehen wurden, auch an gesunden Stellen im Mund in geringer Zahl gefunden werden können. Eine orale Erkran­kung tritt erst als Folge einer schädlichen Veränderung des natürli­chen Gleichgewichts der Mikrobiota auf und wird nicht durch eine Infektion von außen hervorgerufen. Bei einer Dysbiose können diese pathogenen Bakterien deutlich stärker wachsen als unter gesunden Bedingungen, wo sie normalerweise geringfügige und harmlose Bestandteile im Biofilm sind.17

Für Therapeuten und Patienten ist es daher gleichermaßen wichtig, eine ausgewogene Mikrobiota zu fördern, um die Mundgesundheit wirksam aufrechtzuerhalten oder gegebenenfalls wiederherzustel­len. Die Umstellung auf eine ballaststoffreiche Ernährung ist für die­ ses Ziel ein guter erster Ansatz und auch die Einnahme von Probio­tika wird als sinnvolle, das Therapieziel unterstützende Maßnahme empfohlen.

Orale Erkrankungen

Zu den häufigsten oralen Erkrankungen zählen Zahnkaries, Gin­givitis (Zahnfleischentzündung), Parodontitis (Entzündungen des Zahnhalteapparates), Periimplantitis und Entzündungen der Mund­schleimhaut wie Lichen planus oder Leukoplakie. Zahnkaries ist eine multifaktorielle Erkrankung und wird durch eine Wechselwir­kung zwischen dem Menschen und kariesauslösenden Mundbak­terien sowie einer kariogenen Ernährung ausgelöst. Zu den wich­tigsten kariogenen Bakterien zählen Streptococcus mutans und Streptococcus sobrinus. Durch neueste molekulare Analysemetho­den konnte das Spektrum der kariogenen Bakterien sukzessive er­weitert werden.18

Medizinische Relevanz von Antibiotika

Seit ihrer ersten Entdeckung im frühen 20. Jahrhundert konnten mit Antibiotika viele bakterielle Infektionen erfolgreich bekämpft werden. Dieses einst so scharfe Schwert wird zunehmend stumpf, denn Antibiotikaresistenzen breiten sich rasant aus. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) schätzt, dass jährlich bis zu 700.000 Menschen aufgrund von unwirksamen antibiotischen Substanzen sterben. Ihre Zahl soll bis zum Jahr 2050 sogar auf 10 Millionen steigen.19 Es gibt verschiedene Ursachen für diese Entwicklung, hauptsächlich zu nennen ist jedoch die unkritische Verwendung dieser wichtigen Medikamente in der humanen Medizin und vor allem in der Tierzucht.

Hinzu kommt die schleppende Entwicklung neuer antibiotischer Wirk­stoffe. Der größte Teil der heutzutage eingesetzten Antibiotika­-Klassen wurde bereits in den Jahren zwischen 1940 und 1960 entwickelt.20 Obwohl die Entwicklung neuer antibiotischer Substanzen dringend notwendig ist, ziehen sich laut aktueller NDR­Recherche (September 2019) immer mehr Pharmahersteller aus der Entwicklung neuer Antibiotika zurück, da dieses Geschäftsfeld nicht profitabel genug ist.21

Probiotische Therapiemöglichkeit

Es gibt aber auch große Hoffnungen auf diesem Gebiet, denn For­scher forcieren zurzeit die Entwicklung neuer Biotherapeutika, um dem Problem der Antibiotikaresistenzen erfolgreich entgegenzu­ treten. Probiotika sind aktuell der wichtigste Eckpfeiler dieser Forschungsbemühungen. Probiotische Wirkungen auf die menschliche Gesundheit sind seit vielen Jahren wissenschaftlich belegt. Forschungsergebnisse zeigen, dass probiotische Bakterienkulturen zur Vorbeugung und Behandlung von Antibiotika­assoziierten Durchfallinfektionen und weiteren Magen­-Darm­-Erkrankungen hilfreich sind.22

Probiotika für den gesunden Mundraum

Auch im dentalen Bereich sind die Einsatzmöglichkeiten und das Potenzial für Probiotika groß. Studien zeigen, dass Lactobazillen und Bifidobakterien in großer Menge in der Muttermilch zu finden sind und somit zu den ersten Bakterien gehören, die den Mund­raum des Neugeborenen besiedeln.23, 24 Probiotische  Bakterien, wie etwa Lactobacillus salivarius oder Bifidobacterium lactis wirken pathogenen Erregern entgegen und verhindern deren Anheftung an die Mundschleimhaut. Hierdurch können bakterielle Auslöser von Entzündungen im Mundbereich sowie Karieserreger erfolgreich bekämpft werden.25

12 Bakterienstämme, die bevorzugt in der Mundhöhle auftreten 8
Firmicutes Fusobacteria
Actinobacteria Bacteroidetes
Chloroflexi Spirochaetes
Synergistetes Proteobacteria
Chlamydiae SR1
Saccharibacteria (TM7) Gracilibacteria (GN02)

Resümee

Noch bis vor kurzer Zeit lag der Fokus zahnärztlicher Behandlungen in der rigorosen Bekämpfung sämtlicher Bakterien im Mundraum. Dies hatte zur Folge, dass der Gebrauch von Antibiotika entspre­chend hoch war und unspezifische Antibiotika­-Kombinationen mit möglichst breitem Wirkspektrum eingesetzt wurden.26, 27

Erfreulicherweise kann man seit einigen Jahren jedoch ein Umden­ken beobachten. Mittlerweile wurde erkannt, dass eine gezielte För­derung der gesunden oralen Mikrobiota wichtig ist, um die Behand­lung optimal zu unterstützen und Erkrankungen des Mundraumes dauerhaft wirksam zu bekämpfen.

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