Die faszinierende Welt des oralen Mikrobioms

Eine gesunde Mundhöhle beginnt mit dem Mikrobiom

Das orale Mikro­biom ist ein bedeu­ten­der Teil des men­schlichen Mikro­bio­ms. Es wird davon aus­ge­gan­gen, dass das orale Mikro­biom im men­schlichen Kör­p­er nach dem Dar­m­mikro­biom, das zweitwichtig­ste ist (1). Eine große Anzahl von Mikroor­gan­is­men besiedeln unseren Mundraum. Experten schätzen, dass bis zu 700 ver­schiedene Arten den Mundraum besiedeln und viele von ihnen kom­men nur hier vor. In den let­zten Jahren wurde durch zahlre­iche Stu­di­en belegt, dass das orale Mikro­biom eine entschei­dende Rolle bei der Entste­hung von Krankheit­en spielt.

Das orale Mikro­biom beste­ht aus ein­er Vielzahl von anaer­oben Stäm­men, ein­schließlich gram­pos­i­tiv­er und gram­neg­a­tiv­er Bak­te­rien. Diese umfassen Kokken, Bazillen und Spir­illen. Zu den häu­fig­sten gehören Bifi­dobac­teri­um, Fusobac­teri­um, Lac­to­bacil­lus, Lep­totrichia, Pep­to­coc­cus, Selenomonas und Veil­lonel­la. In ein­er gesun­den Mund­höh­le bildet das Mikro­biom eine “Gemein­schaft” aus nüt­zlichen, sym­bi­o­tis­chen und krankheitsverur­sachen­den Bak­te­rien­arten, die alle in einem Gle­ichgewicht miteinan­der existieren. Neben Bak­te­rien kön­nen in der Mund­flo­ra auch Pilze, Viren und Einzeller gefun­den wer­den.

Eine Störung dieses Gle­ichgewichts – auch Dys­biose genan­nt – kann zur unkon­trol­lierten Ver­bre­itung patho­gen­er Bak­te­rien führen, die sich sowohl auf den harten als auch den weichen Geweben ansiedeln und Erkrankun­gen wie Par­o­don­ti­tis und Karies verur­sachen kön­nen. Zu den patho­genen Bak­te­rien, die bei Karies und Par­o­don­ti­tis eine Rolle spie­len, gehören unter anderem S. mutans und P. gin­gi­valis.

Das orale Mikro­biom unter­liegt im Ver­laufe des Lebens Verän­derun­gen bezüglich sein­er Zusam­menset­zung. Das Neuge­borene kommt in Kon­takt mit dem Mikro­biom der Mut­ter während der Geburt und später durch das Stillen (2). Die Art der Geburt hat einen wesentlichen Ein­fluss auf das orale Mikro­biom des Kindes. Bei ein­er natür­lichen Geburt kommt das Kind bei der Pas­sage durch den Geburt­skanal erst­ma­lig in Kon­takt mit dem müt­ter­lichen Mikro­biom. Wird das Kind allerd­ings mit­tels Kaiser­schnitt geboren, erfol­gt der erste Kon­takt zu Bak­te­rien über die Haut der Eltern und das medi­zinis­che Per­son­al (3). Dies­bezüglich wird ver­mutet, dass die Geburt durch Kaiser­schnitt offen­sichtlich die Besiedelung des oralen Mikro­bio­ms mit schützen­den Bak­te­rien reduziert (4).

Später hat dann das Stillen mit Mut­ter­milch einen wesentlichen Ein­fluss auf die Zusam­menset­zung des oralen Mikro­bio­ms. Mut­ter­milch ist reich an Bak­te­rien und bietet Schutz vor Infek­tio­nen. Vor allem die Bak­te­rien­gruppe Strep­to­coc­cus — und hier ins­beson­dere Strep­to­coc­cus sali­var­ius — kon­nte häu­fig in Mut­ter­milch nachgewiesen wer­den (5).

Im Laufe des Lebens ist die Zusam­menset­zung des oralen Mikro­bio­ms Verän­derun­gen unter­wor­fen (5). Beson­ders in jun­gen Jahren dominiert Strep­to­coc­cus mit über 60% das orale Mikro­biom. In den ersten 7 Jahren nimmt diese Dom­i­nanz dann etwas ab. Andere Spezies wie Haemophilus, Neis­se­ria und Pre­votel­la sind darüber hin­aus Teil des oralen Mikro­bio­ms. Unter den Strep­toc­co­ci, scheint ins­beson­dere das Bak­teri­um Strep­to­coc­cus sali­var­ius ger­ade in den ersten Jahren des Lebens eine entschei­dende Rolle in der gesun­den Mund­flo­ra des Men­schen einzunehmen. Als Ober­fläche für die Besiedelung durch Bak­te­rien dienen dabei zum einen die Zähne, aber auch das Zah­n­fleisch sowie die Zunge und die Lip­pen.

Wie sich dann das orale Mikro­biom im weit­ere Leben entwick­elt, hängt von sehr vie­len Fak­toren ab, wie u.a. die Genetik, die Ernährung, die Lebens­ge­wohn­heit­en (Zigaret­ten- und Alko­holkon­sum etc.), Mund­hy­giene sowie Medika­mentenein­nahme. Ins­beson­dere die Ein­nahme von Antibi­oti­ka kann weitre­ichende Auswirkun­gen auf die Mund­flo­ra haben.

Die Beziehung des oralen Mikrobioms zur Gesundheit

In den let­zten Jahren hat sich die Forschung ver­stärkt mit dem Zusam­men­hang des oralen Mikro­bio­ms und spez­i­fis­ch­er Erkrankun­gen beschäftigt. Im Fol­gen­den wollen wir diesen Zusam­men­hang näher beleucht­en.

• Karies und Paradon­ti­tis

Karies ist eine der am häu­fig­sten auftre­tenden Krankheit­en im Mundraum. Der erste Schritt hin zu Karies und Paradon­ti­tis beste­ht darin, dass das Mikro­biom aus dem Gle­ichgewicht gerät und sich in Rich­tung ein­er Dys­biose entwick­elt. Es gibt ver­schiedene Ursachen dafür, dass das Mikro­biom insta­bil wird. Fak­toren wie Ernährung, chro­nis­che Krankheit­en, hor­monelle Verän­derun­gen, medika­men­töse Ein­flüsse, mech­a­nis­che Irri­ta­tio­nen sowie Tabak- und Alko­holkon­sum kön­nen dazu beitra­gen. Außer­dem spielt man­gel­nde Mund­hy­giene eine Rolle.

Ins­beson­dere das Pathogen S. mutans spielt bei der Patho­genese eine Schlüs­sel­rolle. Wenn das Gle­ichgewicht der Bak­te­rienge­mein­schaft in unserem Zah­n­fleisch gestört wird, kann dies zu ein­er Entzün­dung des Gewebes führen. Diese Entzün­dung ist als Par­o­don­ti­tis bekan­nt und hat weitre­ichende Auswirkun­gen, die über den Ver­lust von Zäh­nen hin­aus­ge­hen.

Der erste Schritt hin zur Par­o­don­ti­tis begin­nt mit ein­er Entzün­dung des Zah­n­fleis­ches, auch Gin­givi­tis genan­nt. Es gibt viele Fak­toren, die diese Entzün­dung aus­lösen kön­nen, darunter schlechte Mund­hy­giene, Rauchen oder Alko­holkon­sum sowie Antibi­oti­ka.

Ein Man­gel an den Vit­a­mi­nen D und C oder chro­nis­ch­er Stress kön­nen eben­falls dazu beitra­gen. Sog­ar eine Kom­bi­na­tion ver­schieden­er Met­alle im Mund kann durch Gal­vanis­mus eine Gin­givi­tis verur­sachen. Wird dieser Zus­tand nicht behan­delt, beste­ht die Möglichkeit, dass sich die empfind­liche Bal­ance zwis­chen Mikroor­gan­is­men im Mund-Rachen-Bere­ich und dem Immun­sys­tem ändert und so eine Par­o­don­ti­tis entste­ht. Dies wiederum kann let­z­tendlich zur Schädi­gung des Zahn­hal­teap­pa­rates und sog­ar zum Ver­lust von Zäh­nen führen.

• Dia­betes

Eine Dia­betes kann sowohl Aus­lös­er für eine gestörte Mund­flo­ra, als auch die Folge ein­er Dys­biose im Mundraum sein. Ein Beispiel dafür ist, dass bei Dia­betik­ern das überzuck­erte Blut oder der hochos­mo­lare Blutzuck­er Wass­er aus den Kör­perzellen in der Mund­höh­le entzieht und dadurch zu einem Man­gel an Spe­ichel führt. Solche Hypos­ali­va­tio­nen kön­nen zu ein­er erhöht­en Bil­dung von Biofilm führen, was wiederum das Risiko für Dys­biose und oral­patho­gene Keime erhöhen kann. Dies kann zu ver­mehrten Karies- und Entzün­dungsrisiken führen.

Zudem kön­nen diese oralen Erkrankun­gen etwa das Auftreten von Fet­tleibigkeit (Adi­posi­tas) begün­sti­gen oder den Ver­lauf ein­er Dia­betes neg­a­tiv bee­in­flussen. Das liegt daran, dass oral­patho­gene Mikroben sowie deren Bestandteile und Pro­duk­te beim täglichen Zäh­neputzen des par­o­don­tal entzün­de­ten Gebiss­es in den Kreis­lauf gelan­gen kön­nen, wo sie die Pro­duk­tion von Entzün­dungsmolekülen induzieren, die Insulin­re­sisten­zen ver­stärken.

Die Behand­lung von Entzün­dun­gen im Mundraum kann somit eine wertvolle Ergänzung zur Dia­betes­ther­a­pie sein, da sie zur Verbesserung des glykämis­chen Sta­tus (HbA1c-Werte) beiträgt. Eben­so ist es vorteil­haft für Par­o­don­tal­be­hand­lun­gen, wenn vor­ab der Blutzuck­er­w­ert eines Dia­betik­ers verbessert wurde sowie Gefäßhomöostase und Spe­ichelfluss.

• Herz-Kreis­lauf-Erkrankun­gen

Eine wach­sende Anzahl von Stu­di­en hat gezeigt, dass Verän­derun­gen im oralen Mikro­biom mit ver­schiede­nen sys­temis­chen Erkrankun­gen in Verbindung gebracht wer­den kön­nen — darunter auch Herz-Kreis­lauf-Erkrankun­gen. Herz-Kreis­lauf-Erkrankun­gen sind weltweit die häu­fig­ste Todesur­sache. Sie umfassen ver­schiedene Krankheit­en wie Arte­riosklerose (Ver­här­tung der Arte­rien), koronare Herzkrankheit (Veren­gung der Herzkranzge­fäße) und Schla­gan­fall. Obwohl tra­di­tionelle Risiko­fak­toren wie Rauchen, Bluthochdruck und hoher Cho­les­terin­spiegel nach wie vor wichtig sind, deuten neue Forschungsar­beit­en darauf hin, dass das orale Mikro­biom eben­falls einen Ein­fluss auf die Entste­hung dieser Erkrankun­gen haben kön­nte.

Eine mögliche Erk­lärung für den Zusam­men­hang zwis­chen dem oralen Mikro­biom und Herz-Kreis­lauf-Erkrankun­gen liegt in der soge­nan­nten “par­o­don­tal­en The­o­rie”. Par­o­don­taler Krankheit­en wie Gin­givi­tis oder Par­o­don­ti­tis wer­den durch entzündliche Prozesse im Zahn­hal­teap­pa­rat verur­sacht. Diese Entzün­dungsreak­tion führt zur Freiset­zung von proin­flam­ma­torischen Molekülen und Bak­te­rien, die in den Blutkreis­lauf gelan­gen kön­nen. Es wird angenom­men, dass diese Entzün­dungs­me­di­a­toren und Bak­te­rien eine sys­temis­che Wirkung haben kön­nten, indem sie das Endothel (die innere Ausklei­dung der Blut­ge­fäße) schädi­gen und zu Arte­riosklerose führen.

Stu­di­en haben gezeigt, dass bes­timmte oralen Mikroor­gan­is­men wie P. gin­gi­valis oder S. mutans mit einem Risiko für Herz-Kreis­lauf-Erkrankun­gen assozi­iert sind. Diese patho­genen Keime kön­nen nicht nur Zah­n­prob­leme verur­sachen, son­dern auch durch ihre Fähigkeit zur Bil­dung von Biofil­men auf den Zah­nober­flächen in Kon­takt mit dem umgeben­den Gewebe treten. Dies kann dazu führen, dass krankheitsverur­sachende Bak­te­rien in den Blutkreis­lauf gelan­gen und so Entzün­dungsreak­tio­nen im gesamten Kör­p­er aus­lösen. Chro­nis­che Entzün­dung­sprozesse im Mundraum set­zen proin­flam­ma­torische Moleküle frei, die sich neg­a­tiv auf das Herz-Kreis­lauf-Sys­tem auswirken kön­nen. Diese chro­nis­chen Entzün­dun­gen beein­trächti­gen nicht nur das Gle­ichgewicht des Immun­sys­tems im ganzen Kör­p­er, son­dern tra­gen auch zur Entwick­lung von Plaques bei — Ablagerun­gen von Fet­ten und anderen Sub­stanzen an den Wän­den der Arte­rien.

• Ver­dau­ungskrankheit­en

Der Men­sch pro­duziert täglich mehr als 1000ml Spe­ichel, mit dem eine große Menge an Mikroor­gan­is­men aus dem Mundraum in den Ver­dau­ungstrakt gelan­gen (6). Bak­terielle Erkrankun­gen des Mundraums wer­den mit vie­len sys­temis­chen Erkrankun­gen in Verbindung gebracht, so auch mit entzündlichen Darmerkrankun­gen. Die Entzün­dung im Mundraum verur­sacht durch P. gin­gi­valis, kann zu ein­er krankhaften Verän­derung der Darm­flo­ra führen und die Bar­ri­ere­funk­tion schädi­gen sowie zu ein­er sys­temis­chen Entzün­dung führen. Auch kön­nen kar­i­o­gene Bak­te­rien zu ein­er Entzün­dung im Darm führen (6). Stu­di­en haben zudem gezeigt, dass sich das orale Mikro­biom von Patien­ten entzündlich­er Darmerkrankun­gen unter­schei­det von dem gesun­der Men­schen.

Auch kon­nte gezeigt wer­den, dass die Zun­gen­flo­ra sich von Leberkreb­spa­tien­ten sig­nifikant von der gesun­der Men­schen unter­schei­det (7). Das Mikro­biom der Leberkreb­spa­tien­ten ist divers­er und Arten wie Haemophilus, Strep­toc­co­cus and Pseudomonas — die Teil ein­er gesun­den Mikroflo­ra sind — sind sel­tener zu find­en (6). Viele Stu­di­en haben zudem gezeigt, dass eine Paradon­ti­tis ein Risiko­fak­tor für das Entste­hen ein­er Fet­tle­ber ist.

• Kreb­serkrankun­gen

Viele Kreb­serkrankun­gen wie Pankreas- und Speis­eröhren- und Darmkrebs, ste­hen im Zusam­men­hang mit ein­er verän­derten Zusam­menset­zung des oralen Mikro­bio­ms. Mikroor­gan­is­men kön­nen direkt die Entste­hung von Tumoren durch Zytokine bee­in­flussen oder indi­rekt zu deren Bil­dung beitra­gen, in dem sie die Immunreak­tion zwis­chen dem Tumor und dem Kör­p­er bee­in­flussen (6). Bak­te­rien, die an der Entste­hung von Krebs beteiligt sind, kön­nen demzu­folge auch als Bio­mark­er für die Diag­nose einge­set­zt wer­den.

• Alzheimer

Klin­is­che Stu­di­en haben Hin­weise darauf geliefert, dass auch die Entste­hung von Alzheimer mit der Mund­flo­ra zusam­men­hän­gen kön­nte. So kon­nte etwa ein Zusam­men­hang zwis­chen der Schwere ein­er Paradon­ti­tis und der geisti­gen Fähigkeit­en gezeigt wer­den (8). Weit­er­hin kon­nte gezeigt wer­den, dass der Zah­n­ver­lust, die Taschen­tiefe sowie der Knochen­ver­lust, im Zusam­men­hang mit den kog­ni­tiv­en Fähigkeit­en ste­hen.

Es wird spekuliert, dass das orale Mikro­biom auf zwei Wegen das Hirngewebe bee­in­flusst. Zum einen drin­gen pro-inflam­ma­torische Zytokine, verur­sacht durch eine Paradon­ti­tis, über die Blut­bahn in das Hirngewebe ein (6). Dabei wird angenom­men, dass die Blut-Hirn-Schranke mit zunehmenden Alter durch­läs­siger wird. Der zweite Weg auf dem Bak­te­rien in das Hirngewebe gelan­gen kön­nen, ist über das zen­trale Ner­ven­sys­tem durch die periphären Ner­ven.

Die oft­mals schlechte Mund­hy­giene von Alzheimer­pa­tien­ten fördert die weit­ere Entste­hung von Entzün­dun­gen im Mundraum und möglichem Zah­n­ver­lust. Dieser Zah­n­ver­lust führt oft zu verän­dertem Essver­hal­ten und ein­er schlecht­en Ernährung, was wiederum die kog­ni­tiv­en Fähigkeit­en der Patien­ten weit­er ver­schlechtert.

• Rheuma­tis­che Arthri­tis:

Rheuma­tis­che Arthri­tis (RA) ist eine chro­nis­che, entzündliche Autoim­munerkrankung. Patien­ten mit RA haben eine höhere Wahrschein­lichkeit an ein­er Paradon­ti­tis zu erkranken. Die effek­tive Behand­lung ein­er Paradon­ti­tis hat auch pos­i­tive Auswirkun­gen auf die Aus­prä­gung der RA. Inter­es­san­ter­weise haben bei­de Krankheit­en — die Paradon­ti­tis und RA — gle­iche Risiko­fak­toren (das Anti­gen HLA-DRB1 und Rauchen) (6). Zudem gibt es ver­gle­ich­bare Symp­tome wie beispiel­sweise eine chro­nis­che Entzün­dung und den Abbau des Knochens. Ver­mut­lich haben bei­de Krankheit­en ver­gle­ich­bare immunentzündliche Ursachen. Da die Paradon­ti­tis durch eine bak­terielle Entzün­dung her­vorgerufen wird, kön­nte auch die RA durch orale Bak­te­rien verur­sacht wer­den (6)

Streptococcus salivarius als Schlüsselbakterium im gesunden Mikrobiom

Wie bere­its in diesem Beitrag erwäh­nt, scheinen Strep­to­coc­ci und ins­beson­dere Strep­to­coc­cus sali­var­ius eine Schlüs­sel­rolle für ein gesun­des orales Mikro­biom einzunehmen. Strep­to­coc­cus sali­var­ius ist ein­er der ersten Kolonisier­er im Mundraum von Neuge­bore­nen und ist u.a. in der Mut­ter­milch zu find­en. Seine Dom­i­nanz vor allem in den ersten Leben­s­jahren des Men­schen scheint auf eine hohe Bedeu­tung des Bak­teri­ums zum Schutz vor Infek­tio­nen im Kinde­salter hinzuweisen. Seine wichtige Rolle bei der Schutz­funk­tion ver­dankt Strep­to­coc­cus sali­var­ius vor allem fol­gen­den Eigen­schaften:

• Bil­dung eines Biofilms

• Bil­dung antibak­terieller Sub­stanzen

• Neu­tral­isierung des ph-Wertes im Mund

Durch die Bil­dung eines Biofilms wer­den typ­is­che Patho­gene wie S. mutans, S. aureus oder S. pyo­genes im Mundraum ver­drängt bzw. kön­nen sich schlechter ansiedeln. Durch die Bil­dung antibak­terieller Sub­stanzen hat Strep­to­coc­cus sali­var­ius ein sehr bre­ites antibak­terielles Spek­trum gegen fast alle Erreger im Zusam­men­hang mit oralen Erkrankun­gen bzw. Erkrankun­gen der oberen Atemwege. Zahlre­iche klin­is­che Stu­di­en haben die pos­i­tive Wirkung von Strep­to­coc­cus sali­var­ius bei der Vor­beu­gung und Behand­lung von Karies, Paradon­ti­tis sowie Rachen‑, Man­del- und Mit­telohrentzün­dun­gen gezeigt. Ins­beson­dere die zwei Stämme Strep­to­coc­cus sali­var­ius M18 für Karies und Paradon­ti­tis sowie Strep­to­coc­cus sali­var­ius K12 scheinen beson­ders wirkungsvoll zu sein.

Ein ausgewogenes orales Mikrobiom ist für das Wohlbefinden unerlässlich

Ähn­lich wie das Dar­m­mikro­biom spielt auch das orale Mikro­biom eine entschei­dende Rolle für unsere Gesund­heit. Ein Ungle­ichgewicht der Bak­te­rien in der Mund­höh­le deutet oft auf ein patho­genes Mikro­biom hin, was wiederum Par­o­don­talerkrankun­gen begün­sti­gen kann. Es gibt ver­schiedene Gründe für die Per­sis­tenz eines patho­genen Mikro­bio­ms, wobei man­gel­nde Mundpflege als häu­figer Aus­lös­er genan­nt wer­den kann. Weit­ere Aus­lös­er sind eine schlechte Ernährung, Rauchen, Alko­holkon­sum sowie genetis­che Fak­toren.

Das orale Mikro­biom ste­ht auch im Zusam­men­hang mit vie­len sys­temis­chen Erkrankun­gen. Dies zeigt wiederum, wie wichtig es ist, ein gesun­des Mikro­biom zu erhal­ten. Es gilt, Entzün­dun­gen im Mund frühzeit­ig zu erken­nen und zu behan­deln. Schlechte Mundpflege verur­sacht Par­o­don­talerkrankun­gen und fördert das Wach­s­tum von patho­genen Bak­te­rien. In solchen Fällen ist eine Inter­ven­tion durch den Zah­narzt oft unver­mei­d­bar. Tech­niken wie Scal­ing und Wurzel­glät­tung sowie antibak­terielle Medika­mente und Spülun­gen soll­ten helfen, die Ver­mehrung von Bak­te­rien zu kon­trol­lieren (zusät­zlich zur richti­gen Putztech­nik und Ver­wen­dung von Hil­f­s­mit­teln zur Inter­den­tal­reini­gung).

Es ist von großer Bedeu­tung, weit­eres Wis­sen über die Verbindung zwis­chen Bak­te­rien im Mund und der Gesund­heit des Mundraums zu erlan­gen. Eben­so wichtig ist es, den Zusam­men­hang zwis­chen oraler Gesund­heit und dem all­ge­meinen kör­per­lichen Wohlbefind­en bess­er zu ver­ste­hen. Weit­er­hin sollte auch eine langfristige Beziehung zwis­chen der sys­temis­chen Gesund­heit und den Bak­te­rien im Mund erforscht wer­den. Wenn wir diese Zusam­men­hänge entschlüs­seln kön­nen, wird dies dazu beitra­gen, bessere Wege zur Pflege ein­er gesun­den Mund­flo­ra sowie einen ganzheitlichen Ansatz für die Förderung der sys­temis­chen Gesund­heit zu find­en. Inter­es­sant in diesem Zusam­men­hang ist, dass es schon zahlre­iche Stu­di­en zur Wirkung der oralen Pro­bi­oti­ka Strep­to­coc­cus sali­var­ius K12 und Strep­to­coc­cus sali­var­ius M18 gibt.

Lit­er­atur:

(1) Zhang et al. Bio­med­i­cine & Phar­ma­cother­a­py 2018; 99: 883–893

(2) Marsh PD. Role of the oral microflo­ra in health. Micro­bial Ecol Health Dis. 2009;12:130–7.

(3) Hol­ger­son et al. J Dent Res. 2011 Oct; 90(10): 1183–1188.

(4) Li et al. J Dent Res 84:806–811

(5) Dzidic et al. 2018. ISME Jour­nal 12(9): 2292–2306.

(6) Dawes and Wong J. Dent. Res. 2019. 98, 133–141.

(7) Li et al. 2016. Sci. Rep. 6, 33142.

(8) Kamer et al. Peri­odon­tol­ogy 2020. 83, 242–271