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Die chronisch entzündliche Erkran- kung des Parodonts, die Parodontitis, ist bei aller multifaktorieller Verursa- chung auch als Infektionserkrankung zu verstehen. Dabei ist in der mikro- biologischen Ursache – dem hoch or- ganisierten Biofilm – eine zentrale Be- deutung beizumessen. Grundsätzlich sind verschiedene Lebensgemein- schaften zwischen Bakterien und deren Wirt vorstellbar. In der Sym- biose handelt es sich um ein Zusam- menleben, welches beiden Organis- men dienlich ist. Leben die Mikroorganismen auf, in oder von einem Wirtsorganismus, ohne diesen merklich zu schädigen, so sprechen wir von Kommensalismus. Kommt es zu einer Schädigung des Wirtes durch die Mikroorganismen wird dies als Parasitismus bezeichnet. Die Nachweisbarkeit parodontopatho- gener Keime bei parodontal gesunden Patienten bzw. Parodontien (Meng et al. 2009) wirft die Frage auf, welche Bedingungen dazu führen, dass es von der symbiotischen bis kommensalen Lebensgemeinschaft zu einer den Wirt schädigenden kommt? Diese Infektion gehorcht also nicht den vier Postulaten, die für die spezifische Infektion von Henle und Koch formuliert wurden: 1. Der Mikroorganismus muss in allen Krankheitsfällen gleicher Symptoma- tik detektiert werden können, bei ge- sunden Individuen jedoch nicht. 2. Der Mikroorganismus kann aus dem erkrankten Individuum in eine Rein- kultur überführt werden. 3. Ein vorher gesundes Individuum zeigt nach Infektion mit dem Mikroorga- nismus aus der Reinkultur dieselben Symptome wie das, aus dem der Mi- kroorganismus ursprünglich stammt. 4. Der Mikroorganismus kann aus den so infizierten und erkrankten Indivi- duen wieder in eine Reinkultur über- führt werden. Die offensichtlich anderen Verhältnisse in der Beziehung zwischen Wirt und Mikroorganismen im Falle der Parodon- titis nahm Socransky zum Anlass, die Postulate an die Situation der Parodon- titis anzupassen und zu erweitern: 1. Der Keim muss in höherer Quantität an Stellen mit progressivem Attach- mentverlust vorliegen als an solchen, die keinen zunehmenden Verlust an Stützgewebe zeigen. 2. Die Elimination des potenziellen Pa- thogens beendet das Fortschreiten der Erkrankung. 3. Es besteht eine Immunantwort des Wirtsorganismus auf den bakteriel- len Reiz. 4. Die Spezies produziert Virulenzfak- toren, die für die Erkrankung rele- vant sind. 5. Die Pathogenizität der Spezies muss im Tierversuch nachgewiesen sein (Socransky 1979, Slots und Rams 1992). Die klassische Kultivierung von Bak- terien mittels Agarplatten bildet die Grundlage für die Empfindlichkeitstes- tung von einzelnen Keimen gegenüber Antibiotika. Dabei signalisiert das Aus- maß der sogenannten Hemmhofbildung CONTINUING MEDICAL EDUCATION | PARODONTITIS Im Verlangen nach einer biologisch fundierten, kausal ausgerichteten Therapie der Parodontitis als multifaktoriell verursachte, bakterielle, chronische Infektionserkrankung bedarf es einer die Ursachen ergründenden und Symptome dokumentierenden Diagnostik und Befundung. Unsere sich ver- tiefende Erkenntnis um die Biofilmbildung, -struktur und -reifung sowie die vielfältigen Kommunikationsstrategien der Bakterien eröffnet uns Perspektiven einer Beeinflussung, sprich eines Ma- nagements des ätiologisch relevanten Faktors Biofilm. Der Beitrag stellt Aspekte des aktuellen Kenntnisstandes zum Thema dar und geht auf die sich daraus ergebenden Fragen zu einem biologisch fundierten parodontalen Therapiekonzept ein. Parodontitis und die bakterielle Kommunikation im Biofilm Prof. Dr. med. dent. Georg Gaßmann, Dr. med. dent. Silke Hornstein, Dr. med. dent. Julia Blank, Johanna Glaser, Prof. Dr. med. dent. Peter Hahner 6 Prophylaxe Journal 1 | 2015 Prof. Dr. Gaßmann [Infos zum Autor] Literatur 2 CME-Punkte

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Die chronisch entzündliche Erkran-kung des Parodonts, die Parodontitis,ist bei aller multifaktorieller Verursa-chung auch als Infektionserkrankungzu verstehen. Dabei ist in der mikro-biologischen Ursache – dem hoch or-ganisierten Biofilm – eine zentrale Be-deutung beizumessen. Grundsätzlichsind verschiedene Lebensgemein-schaften zwischen Bakterien undderen Wirt vorstellbar. In der Sym-biose handelt es sich um ein Zusam-menleben, welches beiden Organis-men dienlich ist. Leben die Mikroorganismen auf, inoder von einem Wirtsorganismus,ohne diesen merklich zu schädigen, sosprechen wir von Kommensalismus.Kommt es zu einer Schädigung desWirtes durch die Mikroorganismenwird dies als Parasitismus bezeichnet. Die Nachweisbarkeit parodontopatho-gener Keime bei parodontal gesundenPatienten bzw. Parodontien (Meng et al. 2009) wirft die Frage auf, welcheBe dingungen dazu führen, dass es von der symbiotischen bis kommensalen

Lebensgemeinschaft zu einer den Wirtschädigenden kommt? Diese Infektion gehorcht also nicht denvier Postulaten, die für die spezifischeInfektion von Henle und Koch formuliertwurden: 1. Der Mikroorganismus muss in allen

Krankheitsfällen gleicher Symptoma-tik detektiert werden können, bei ge-sunden Individuen jedoch nicht.

2. Der Mikroorganismus kann aus demerkrankten Individuum in eine Rein-kultur überführt werden.

3. Ein vorher gesundes Individuum zeigtnach Infektion mit dem Mikroorga-nismus aus der Reinkultur dieselbenSymptome wie das, aus dem der Mi-kroorganismus ursprünglich stammt.

4. Der Mikroorganismus kann aus denso infizierten und erkrankten Indivi-duen wieder in eine Reinkultur über-führt werden.

Die offensichtlich anderen Verhältnissein der Beziehung zwischen Wirt und Mikroorganismen im Falle der Parodon-titis nahm Socransky zum Anlass, die

Postulate an die Situation der Parodon-titis anzupassen und zu erweitern: 1. Der Keim muss in höherer Quantität

an Stellen mit progressivem Attach-mentverlust vorliegen als an solchen,die keinen zunehmenden Verlust anStützgewebe zeigen.

2. Die Elimination des potenziellen Pa-thogens beendet das Fortschreitender Erkrankung.

3. Es besteht eine Immunantwort desWirtsorganismus auf den bakteriel-len Reiz.

4. Die Spezies produziert Virulenzfak-toren, die für die Erkrankung rele-vant sind.

5. Die Pathogenizität der Spezies mussim Tierversuch nachgewiesen sein(Socransky 1979, Slots und Rams1992).

Die klassische Kultivierung von Bak -terien mittels Agarplatten bildet dieGrundlage für die Empfindlichkeitstes-tung von einzelnen Keimen gegenüberAntibiotika. Dabei signalisiert das Aus-maß der sogenannten Hemmhofbildung

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Im Verlangen nach einer biologisch fundierten, kausal

ausgerichteten Therapie der Parodontitis als multifaktoriell

verursachte, bakterielle, chronische Infektionserkrankung

bedarf es einer die Ursachen ergründenden und Symptome

dokumentierenden Diagnostik und Befundung. Unsere sich ver-

tiefende Erkenntnis um die Biofilmbildung, -struktur und -reifung

sowie die vielfältigen Kommunikationsstrategien der Bakterien

eröffnet uns Perspektiven einer Beeinflussung, sprich eines Ma-

nagements des ätiologisch relevanten Faktors Biofilm. Der Beitrag

stellt Aspekte des aktuellen Kenntnisstandes zum Thema dar und

geht auf die sich daraus ergebenden Fragen zu einem biologisch

fundierten parodontalen Therapiekonzept ein.

Parodontitis und die bakterielleKommunikation im Biofilm Prof. Dr. med. dent. Georg Gaßmann, Dr. med. dent. Silke Hornstein, Dr. med. dent. Julia Blank,Johanna Glaser, Prof. Dr. med. dent. Peter Hahner

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Prof. Dr. Gaßmann[Infos zum Autor]

Literatur2CME-Punkte

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um die mit Antibiotika getränkten Pa-pierblättchen den Grad der bakteriellenEmpfindlichkeit bzw. Resistenz bei Aus-bleiben des Hemmhofes. Diese In-vitro-Testung spiegelt jedoch nicht die Situa-tion des subgingivalen Biofilms wider(Abb. 1). Durch die Einbindung der parodontopathogenen Keime in denBiofilm wird deren Resistenz gegenüber Antibiotika um ein Vielfaches gesteigert.Sollen also Antibiotika in der Parodon-titistherapie eingesetzt werden, ist es er-forderlich, zunächst den Biofilm mecha-nisch zu zerstören. Dies bedeutet, dasserst nach dem Abschluss der manuellenund/oder der maschinierten Instrumen-tierung im Sinne des Scaling und RootPlaning (SRP) die antibiotische Therapiebeginnt (Beikeler et al. 2003). Bei einerzögerlichen Haltung gegenüber der an-tibiotischen Therapie im Falle der ag-gressiven Parodontitis müssen in einerAntibiotikagabe erst nach der Reevalua-tion mit der Wiederbehandlung der Re-sidualtaschen schlechtere Ergebnisse inHinblick auf die mögliche Reduzierungder Sondierungstiefen und die Verbes-serung des klinischen Attachmentlevelsin Kauf genommen werden (Kaner et al.2007, Griffiths et al. 2011).

Mikrobieller DNA-Nachweis

Moderne Methoden zum Nachweis vonBakterien bei der Parodontitis bedienensich des mikrobiellen DNA-Nachweises.Dazu wird die DNA der Bakterien inDNA-Einzelstränge gespalten. Charak-teristische Sequenzen der gesuchten Mi-kroorganismen werden mit spezifischenGensonden sowie unterschiedlicher Vi-sualisierungsverfahren (z. B. Chemiflu -oreszenz, Checkerboard-Chemifluores-zenz) nachgewiesen. Der Vorteil dieserMethode liegt in ihrer hohen Sensitivitätund Spezifität. Zudem ist die Vitalerhal-tung der Mikroorganismen während desTransports für den Nachweis nicht nötig.Es können allerdings nur Keime, für diedie richtige Gensonde im Testansatz vor-handen ist, gefunden werden. Mit dersogenannten „real time“ (rt) PCR ist esdurch Beobachtung über die Zeit derAmplifizierung des Ausgangsmaterialsmöglich, eine relative quantitative Be-stimmung der initial in der Probe vor-

handenen Menge der gesuchten Keimezu ermitteln. Eine antibiotische Empfind-lichkeitstestung ist jedoch mit dieserMethode nicht möglich. Wünschenswertund technisch möglich – jedoch kom-merziell nicht verfügbar – wäre die Dar-stellung des Virulenzprofils der gesuch-ten Bakterien in der Beantwortung derFrage nach deren Relevanz für das ak-tuelle pathologische Geschehen. Dabeisind drei Kategorien von Virulenzfakto-ren voneinander zu unterscheiden. Zumeinen durch direkte chemisch toxischeZellschädigung durch Exotoxine (z. B.H2S, HNO3, H2O2), zum anderen durchdie Abgabe von Substanzen, die dieWirtszellen zur Abgabe von gewebszer-störenden Faktoren (proinflammatori-sche Zytokine) anregen wie durch dasEndotoxin Lipopolysaccharid (LPS). Drit-tens durch Abgabe von Stoffen, die dieinterzelluläre Substanz z. B. Kollagendurch Kollagenasen wie Matrixmetallo-proteinasen (MMP) zerstören. Hier be-steht eine medikamentös therapeuti-sche Interventionsmöglichkeit durch dieMMP-hemmende Wirkung von Tetra -zyklinderivaten.Durch die Situation im Biofilm wird dieAusprägung der Virulenzfaktoren maß-geblich beeinflusst. Dabei sind Biofilmegrundsätzlich charakterisiert als räum-lich orientierte Aggregationen von Mikro -organismen, die sowohl zueinander alsauch zu einer sich nicht erneuerndenOberfläche Kontakt halten (Marsh 2005,Kolenbrander et al. 2006). Nach Kolen-

brander et al. (2002) kommt es zu einersequenziellen Biofilmbildung, in der dieKommunikation unter den Bakterieneine entscheidende Rolle spielt.

Die Kommunikation von Bakterien

Diese Kommunikation ist – und dies istwesentlich für das Verständnis der Pa-thogenizität von Biofilmen in unter-schiedlichen Wirten – unterschiedlich inZusammensetzung und Virulenz in Ge-sundheit und in Krankheit. Sie ist abhän-gig von der Temperatur, vom pH-Wert,der Verfügbarkeit von Eisen (Fe) undHämin, und von Hormonen (Pöllänen et al. 2013). Dabei beruht diese Kom-munikation auf physischem Kontakt derKeime untereinander, auf dem Aus-tausch von Stoffwechselprodukten, so-genannten Metaboliten, und von Signal-molekülen sowie auf dem genetischenTransfer (Mahayan et al. 2013). Eine wichtige Funktion in der bakteriel-len Kommunikation nimmt das Quorumsensing ein. Quorum sensing bedeutetdie Fähigkeit der Bakterien über auto -induzierte Botenstoffe/Pheromone (so-genannte Autoinducer-2) die Zelldichteund Umgebungsbedingungen zu „mes-sen“ und in Reaktion darauf Einzel- undGruppenverhalten durch Genexpressionzu steuern. Dies geschieht in Hinblick aufdie bakterielle Oberflächenadhäsion, dieextrazelluläre Polysaccharid (EPS)-Pro-duktion im Rahmen der Biofilmbildung

Abb. 1: REM-Aufnahme verschiedener bakterieller Morphotypen in den Resten adhärenten Biofilms aufder Wurzeloberfläche eines parodontal terminalen extrahierten Zahnes (Rust A-K 2010).

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sowie auf die Kompetenz und Virulenzder Bakterien. Unterschiedliche Empfind-lichkeit für Signale im Quorum sensingwie deren Botenstoffe (Autoinducer-2)in der Kommunikation zwischen Porphy-romonas gingivalis (P.g.) und Aggrega-tibacter actinomycetemcomitans (A.a.)(Fong et al. 2001) steuern die Biofilmzu-sammensetzung durch unterschiedlicheSpezies (Frias et al. 2001). Als pathogeneKeime mit Schlüssel funktion in der Paro-dontitis werden P.g., Treponema denti-cola (T.d.), Tannerella forsythia (T.f.), A.a.,Filifactor alocis, Staphylococcus aureusund Desulfobulbus spp. angesehen (Bar-told und van Dyke 2013, Griffen et al.2012, Rescala et al. 2010, Fritschi et al.2008). Als weitere Komponenten im Bio-film sind Viren (Saygun et al. 2008, Im-bronito et al. 2008), die in der Transduk-tion über Bakteriophagen (Willi et al.1997) eine wichtige Rolle spielen undCandida albicans, der in 50 % der Bio-filmproben aus schweren Parodontitis-fällen jedoch nur zu 15 % in Proben ausgesunden parodontalen Entnahmestel-len gewonnen werden kann (Cana barroet al. 2013), zu sehen. Ein Grund, weshalb die Biofilmqualitätunterschiedlich ist in Gesundheit undKrankheit, liegt daran, dass in parodon-tal entzündlich veränderten Taschen einAnstieg der Temperatur um bis zu 2° zubeobachten ist (Fedi und Killoy 1992).Dies triggert die Virulenz und hat Ein-fluss auf Adhäsion und Koaggregationvon Bakterien (Sato et al. 2012, Mura-kami et al. 1991). Des Weiteren lassensich erhöhte Anteile von Prevotella in-termedia (P.i.), P.g. und A.a. feststellen(Haffajee et al. 1992). Zudem hat dieTemperaturänderung Auswirkung aufdie Proteaseproduktion und Einfluss aufLPS (Lipid-A)-Produktion; es kommt zurvermehrten Aktivierung des Toll-like re-zeptors 4 (TLR4), die mit einer erhöhtenDefensinempfindlichkeit der Bakterieneinhergeht (Curtis et al. 2011). Bei De-fensinen handelt es sich um Proteine,sogenannte „körpereigene Antibiotika“,die in den Granula von neutrophilenGranulozyten gefunden werden und inder ersten Abwehrlinie der unspezifi-schen bakteriellen Bekämpfung dienen.Neben der MMP-Bestimmung zur frü-hen Erkennung anstehender Progressio-

nen könnte auch der Bestimmung von Defensinen im Sulkusfluid künftig eineBedeutung beizumessen sein.Der Austausch von Metaboliten ermög-licht die Wahrnehmung der metabolischbedingten Umgebungsveränderungen.Dies wirkt sich in der Veränderung derGenexpression und damit einer Adap-tion der Virulenz aus. So kommt es durchstreptokokkales H2O2 zu oxidativemStress mit Freisetzung von DNA-Frag-menten. Neben der antibakteriellen Wirkung auf konkurrierende Keime werden Gene in A.a. aufreguliert, die fürdie Resistenzbildung gegenüber bakte-riziden Serumkomponenten sorgen.

Die Funktion des Bakterien-Wirts

Aber auch durch den Wirt wird oxida -tiver Stress durch reaktive Sauerstoff-spezies (reactive oxygen species – ROS)erzeugt, der wiederum zu oxidativemStress in Anaerobiern führt. Dabei über-nimmt Fusobacterium nucleatum (F.n.)– ein im Biofilm hochvernetzter Keim –eine wichtige Mittlerfunktion (Bradshawet al. 1998). So ermöglicht F.n. zwischenfrüher streptokokkaler Besiedelung diespätere Integration anaerober Spezies.Dabei überlebt der eigentlich anaerobeKeim F.n. den streptokokkalen oxidati-ven Stress und aerobe Konditionen überdie Dauer von bis zu zwei Tagen (Silvaet al. 2005, Gursoy et al. 2010). Dies ge-schieht über die Anpassung des Meta-bolismus zur Reduktion der möglichenSchädigungen durch oxidativen Stress.Auch P.g. zeigt zahlreiche Genverände-rungen unter oxidativem Stress, derenFunktionen allerdings bisher nicht be-kannt sind (McKenzie et al. 2012).Proinflammatorische Zytokine spielen inder wirtsinternen Kommunikation einewichtige Rolle. So übernimmt IL-1� dieAntwort auf die bakterielle Infektion mitP.g., A.a., T.d., Lipopolysaccariden (LPS)bzw. Oligosacchariden (OPS). Als ersteAntwort der Epithelzellen und Fibroblas-ten (Eskan et al. 2008, Tanabe et al.2008) wird es im weiteren Geschehenauch von Makrophagen, Monozytennach Aktivierung des CD14-Rezeptorsgebildet (Matsuki et al. 1991, Hsi undRemick 1995, Takeichi et al. 1994) und

steuert maßgeblich den parodontalenGewebsabbau. Dabei wird durch IL-1�

die Freisetzung von IL-6, IL-8 und TNF-� aus Epithelzellen veranlasst(Uchida et al. 2001, Dickinson et al.2011, Stathopoulou et al. 2010, Umedaet al. 2012). Dabei ist es bemerkens-wert, dass Epithelzellen unterschiedlichauf planktonische bzw. biofilmassozi-ierte Infektion reagieren (Peyyala et al.2012, Guggenheim et al. 2009, Peyyalaet al. 2013). Aber auch Bakterien reagieren auf Zy-tokine. Erstmalig konnten Porat et al.(1991) in ihrer in „Science“ veröffent-lichten Arbeit „Enhancement of growthof virulent strains of Escherichia coli by interleukin-1“ zeigen, dass E. coli an IL-1� bindet. Dadurch kommt es zu ver-mehrtem Wachstum von E. coli, wobeider Effekt nach Gabe eines Rezeptor -antagonisten für IL-1� umkehrbar war.Zwischenzeitlich konnte gezeigt wer-den, dass auch andere Bakterien wieStaphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa und Acinetobacter spp. aufZytokine wie IL-1�, TNF-� und IL-6 re -agieren (Meduri et al. 1999): Staphylo-coccus aureus, dem bisher noch keinebedeutende Rolle in der Ätiopathoge-nese der Parodontitis zugeschriebenwurde, wird allerdings in 60 % der Bio-filmproben von Patienten mit aggressi-ver Parodontitis gefunden (Fritschi et al.2008). Unter IL-1� kommt es zur För-derung des Wachstums von Staph. au-reus-Biofilmen mit Einfluss auf die Gen-expression mit einer verringerten Toxin-bildung, wobei die Wirtszellbesiedelungerhöht erscheint. A.a. ist bisher der ein-zige parodontopathogene Keim, für denbekannt ist, dass er an IL-1� bindet.Dies wird durch Antibiotikagabe verhin-dert. Zudem kommt es zur Aufnahmevon IL-1� und zur Interaktion mit ATPund dem Histone-like protein HU mit derFolge der Zunahme der Biofilmmasseunter Herabsetzung des Metabolismus(Paino et al. 2011, 2012, 2013).Der pH-Wert liegt in der parodontalenTasche im alkalischen Bereich bei bis zu8,5 (Bickel et al. 1985, Bickel und Cima-soni 1985, Eggert et al. 1991). P. gingivalis, P. intermedia und F. nuclea-tum heben durch Fermentierung vonAminosäuren lokal den pH-Wert an

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10 Prophylaxe Journal 1 | 2015

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(Takahashi 2003). Es kommt zu einer Erhöhung der Biofilmkohäsion mit F. nu-cleatum (Zilm und Rogers 2007). BeiAbfall des pH-Wertes (7,8) trägt F. nu-cleatum auch wiederum als Vermittleroptimaler Bedingungen im Biofilm en-zymatisch zum Wiederanstieg bei (Zilmet al. 2007). Dabei ist F. nucleatum zurAnpassung des Stoffwechsels an denpH-Wert in der Lage. Es kommt zur Expression von Proteinen, die bei derdreidimensionalen Gestaltung/Faltunganderer Proteine mitwirken (Zilm et al.2007, Chew et al. 2012). Da sich dieseauch an der Bildung von Risikofaktorender Atherosklerose beteiligen, ist hierinein möglicher systemischer Link zur Athe-rosklerose zu sehen (Lee et al. 2012).

Die drei Formen des horizontalen Gentransfers

Die bakterielle Kommunikation wirdauch in entscheidendem Maße durchden horizontalen Gentransfer bestimmt.Dieser ist durch drei Formen, nämlich die

Konjugation, Transformation und Trans-duktion charakterisierbar. Bei der Konjugation kommt es zum polaren Transfer von genetischem Ma-terial über physischen Kontakt. Sie bildetden Hintergrund für die Tetrazyklin -resistenz (tet[B]-Gen) zwischen A.a. undH. influenza, die Plasmid vermittelteQuecksilber- und Streptomycinresistenz(pMERI) und die Antibiotikaresistenz-übertragung zwischen Streptokokken(Tn916). Bei der Transformation kommt es zueiner nicht viral bedingten Aufnahmefreier DNA. Sie bildet den Hintergrundfür die Erythromyzinresistenz bei S. mu-tans und den genetischen Transfer zwi-schen T. denticola und S. gordonii. Bei der Transduktion geht der horizon-tale genetische Transfer über im Biofilmresidierende Bakteriophagen. Dabeihandelt es sich um Viren, die Bakteriengenetische Informationen von ande-ren bakteriellen Stämmen oder Speziesübertragen können. So geht es im Wesentlichen um die Übertragung von

Resistenzen zwischen A.a.-Stämmenüber die sogenannte Aa�23-Phage(Willi et al. 1997).Eisen katalysiert die Bildung toxischerfreier Radikale aus H2O2 und wird so-wohl im menschlichen Organismus alsauch in Bakterien benötigt. Daher be-steht die wirtsorientierte Strategie in derReduktion des frei verfügbaren Eisens(Schaible und Kaufmann 2004). Eisenliegt nicht zuletzt daher in gebundenerForm als Transferrin, Ferritin, Lactoferrinund Haemoglobin im Wirtsorganismusvor. Allerdings kommt es in der fort-schreitenden parodontalen Läsion be-dingt durch Mikroulzera zum Blutüber-tritt in das interstitielle Gewebe. P.g.,T.d. und A.a. können über Expressionspezifischer Bindungsstellen an dasHaemin binden (Shoji et al. 2010, Xuund Kolodrubetz 2002, Rhodes et al.2007). Dadurch kommt es zum Einflussauf die oxidative Stressantwort bei P.g.(Lewis 2010) und infolge dessen zu derHaemin-abhängigen Virulenzsteuerungbei P.g. mit LPS-Bildung. Von P.g. wissen

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wir zudem, dass er die Wirtsantwortdurch Steuerung der Haeminmikro -umgebung modifizieren kann (Al-Qutubet al. 2006).

Der Einfluss durch Hormone

Hormone haben sowohl positive alsauch negative Einflüsse durch Stresshor-mone auf das Wachstum parodonto -pathogener Keime in planktonischer Lösung (Roberts et al.2002). Adrenalinund Noradrenalin bewirken negativesWachstum bei A.a., P.g. und T.d. (So-cransky et al. 1998) und F. nucleatum(Roberts et al. 2002). Zudem kommt es zur erhöhten Virulenz-assoziierten Proteinexpression in Hinblick auf Arg-Gingipain B (Saito et al. 2011). Ambiva-lent stellt sich die Situation für Östrogenund Progesteron bisher dar. So zeigensich sowohl entzündungshemmendeWirkung als auch Veränderungen in derZusammensetzung des Biofilms (Jensenet al. 1981, Raber-Durlacher et al. 1994,Carrillo-de Albornoz et al. 2010). Die Fähigkeit Hormone aufzunehmen zeigenPrevotella melaninogenica sowie P. in-termedia und P. gingivalis, wobei erste-rer es anstatt von Vitamin K als Wachs-tumsfaktor nutzt (Kornman und Loesche1982). Bisher ist der genaue Einflussdieser Hormone auf Wachstum und Virulenz des Biofilms als nicht geklärt zubetrachten.Für die Parodontitis und die rheuma-toide Arthritis (RA) zeigen sich großeÄhnlichkeiten in der Pathogenese beiderErkrankungen. So wird Parodontitis häu-figer bei RA und RA häufiger bei an Pa-rododontitis erkrankten Patienten beob-achtet. Dabei ergibt sich die Frage, ob

Parodontitis an der Verursachung der RAbeteiligt ist oder RA als systemischeKondition das Auftreten von Parodonti-tis begünstigt, oder eine dritte Kompo-nente beide Erkrankungen verursacht?Ein Schlüssel dafür könnte in der Citrul-lination oder Deimination liegen. P.g.kann nämlich eigene und Wirtsproteinecitrullinieren. Damit ist die enzymatischhydrolytische Wandlung von der Amino-säure Arginin in Citrullin angesprochen,wodurch es zur Veränderung der ent-scheidenden dreidimensionalen Protein-tertiärstruktur kommt. Durch diese Än-derung ihrer äußeren Gestalt erhaltendie Proteine die Eigenschaft eines Auto-antigencharakters (Farquharson et al.2012), welches den Hintergrund für denGedanken letztlich an eine bakteriell be-dingte Autoimmunerkrankung auch fürdie Parodontitis eröffnet.In der Frage, ob durch die Gegenwartbestimmter parodontopathogener Keimeeine Differenzierung zwischen chroni-scher und aggressiver Parodontitis mög-lich ist, ist auf das systematische Reviewvon Mombelli et al. (2002) zu verwei-sen. Im Ergebnis konnte keinem der recherchierten Keime (A.a., P.g., P.i., T.f.und Campylobacter rectus) eine ent-sprechende Rolle zugewiesen werden.

Die unterschiedlichen Therapieverfahren

Ob es einen Einfluss unterschiedlicherTherapieverfahren auf ihre Auswirkun-gen auf die bakterielle Zusammenset-zung geben könnte, wurde durch eineumfangreiche Studie an 493 Parodonti-tispatienten von Haffajee et al. (2006)mittels 270.000 Plaqueproben unter-sucht. Ziel sollte es sein, die geeignets-ten Therapieverfahren auf der Grund-lage der Ausgangsbefunde zu ermitteln.Im Ergebnisse zeigte sich, dass die ambesten geeignete Therapie für ein spe -zifisches mikrobielles Profil auch aufGrundlage dieser umfangreichen Studienicht ermittelt werden konnte.In der Frage nach der antibiotisch sup-portiven Therapie in der aggressiven Parodontitis hat sich die Administrationder Antibiotikakombination aus 3 xAmoxicillin 500 mg + 3 x Metronidazol400 mg in zahlreichen Studien, wenn-

gleich mit abweichenden Dosierungen;als überlegen herausgestellt (Zandber-gen et al. 2013). Aus allgemeinmedizinischen Indikatio-nen ist die prätherapeutische systemi-sche prophylaktische Gabe von Anti -biotika im Rahmen der systematischenParodontitis-/Periimplantitistherapie vorallem bei allgemeinmedizinisch beding-ten Beeinträchtigungen wie in der Endo -karditisprophylaxe und der medikamen-tösen Herabsetzung der Reaktionsfähig-keit des Immunsystems beispielsweisedurch Cyclosporin nach Organtransplan-tationen obligat. Sie ist ebenfalls unterBisphosphonattherapie indiziert (Ficarraet al. 2005).Im Falle der mit Diabetes assoziiertenParodontitis konnte gezeigt werden,dass sich durch die adjunktive Gabe vonDoxycyclin ein positiver Effekt auf denHbA1c-Wert darstellen ließ, der sich insGegenteil kehrte, wenn die Patientenpositiv auf P.g. getestet wurden undkeine Doxycyclingabe erhielten (Grossiet al. 1997). Dies kann die Durchfüh-rung einer bakteriologischen Testung inder Beantwortung der Frage nach einerentsprechenden medikamentösen Un-terstützung in der mit Diabetes syste-misch belasteten Parodontitis empfeh-len lassen (Abb. 2).In der aktuellen lokal applizierten anti-biotischen Therapie finden vornehmlichTetrazyklinderivate wie Doxycyclin undMinocyclin ihre klinische Anwendung.Dabei ist zu betonen, dass diese Präpa-rate nicht nur antimikrobiell wirksamsind, sondern noch eine ganze Reiheweiterer offensichtlich wünschenswerterpharmakologischer Effekte erzielen. Sozeigt sich neben der MMP-Hemmung(Grenier 2002, Park 2011, Park 2012)eine Steigerung der Überlebens- undProliferationrate von humanen pluri -potenten Stammzellen (Chang et al.2014) und der Fibroblastenfunktion und -proliferation bei Diabetes (Sasaki et al.1992). Zudem wird eine verringerte entzündlichbedingte Lymphgefäßbildung im Zu -sammenhang mit einer Hemmung desFaktors, der die Gefäßbildung auslöst(Vascular Endothelial Growth Factor –VEGF C), vergesellschaftet mit einer ver-ringerten Ausschüttung proinflamma -

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12 Prophylaxe Journal 1 | 2015

Abb. 2: Probenentnahme zur mikrobiellen Untersuchung.

Page 8: Parodontitis und die bakterielle Kommunikation im Biofilm · 2020. 11. 16. · ganisierten Biofilm – eine zentrale Be-deutung beizumessen. Grundsätzlich sind verschiedene Lebensgemein-schaften

torischer Zytokine (IL-1�, TNF-�), be -obachtet (Han et al. 2014).In der Frage nach Alternativen zur lokalantibiotischen Behandlung konnte aller-dings klinisch für die photodynamischeTherapie der frühen Periimplantitis ge-genüber der lokalen AB-Therapie bisherkeine Unterlegenheit gezeigt werden(Bassetti et al. 2013).Folgende Konsequenzen lassen sichdemzufolge ziehen:– Die bakterielle Kommunikation im

parodontalen Biofilm ist vielfältig undbietet Ansätze für verschiedene denk-bare medikamentöse Ansätze in derZukunft.

– Die Biofilmcharakteristik ist in Abhän-gigkeit von den verschiedenen wirts-abhängigen Umgebungsbedingungenunterschiedlich in Gesundheit undKrankheit.

– Die mechanische Zerstörung des Bio-films führt zur Störung der bakteriel-len Kommunikation.

– Bisher scheint es nicht möglich, eineUnterscheidung zwischen Parodon -titisformen auf der Grundlage der Prävalenz von parodontopathogenenKeimen vorzunehmen.

– Möglicherweise gibt es auf indivi -duelle mikrobielle Profile gerichteteParodontaltherapien, aber diese sindnoch nicht bekannt.

– Bei adjuvanter Verabreichung syste -mischer Antibiotika zeigt die Kombi -nation Amoxicillin/Metronidazol dieklinisch größte Wirksamkeit, unabhän-gig vom mikrobiologischen Ausgangs-befund.

– Beim Diabetes kann die Gabe vonDoxycyklin einen positiven Einfluss aufden HbA1c-Wert haben.

– Klinisch scheint die photodynamischeTherapie der lokal antibiotischen The-rapie in der Behandlung der frühenPeriimplantitis nicht unterlegen zusein.

– Die lokale Tetrazyklinderivatapplika-tion kann neben der antibiotischenWirkung zahlreiche positive zellfunk-tionelle Wirkungen zeigen.

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