Definitionsgemäß sind Probiotika lebende Mikroorganismen, welche keine Pathogenität aufweisen und einen positiven Effekt auf den Makroorganismus haben. In einer geeigneten Dosis verabreicht, können sie therapeutische und präventive Effekte hervorrufen²³.  Ihren Ursprung als therapeutisch genutzte Substanzen hatten Probiotika bereits bei den alten Römern. Zunächst in Vergessenheit geraten, wurden Probiotika mit dem Einstieg in die Mikrobiologie im späten 19. Jahrhundert wieder als Mittel zur Verbesserung des Allgemeinzustandes bei infektiösen Erkrankungen eingesetzt. Im Laufe der Jahre konnten probiotisch wirksame Keime zur Therapie von intestinalen Erkrankungen wie der Diarrhö etabliert werden. Ende des zweiten Weltkrieges wurden Probiotika erstmals gegen Tuberkulose, Milzbrand und Diphterie eingesetzt. Erst mit der Erfindung des Antibiotikums und seinen bahnbrechenden Erfolgen wurde die Verwendung von Probiotika zu Therapiezwecken immer geringer und das öffentliche sowie wissenschaftliche Interesse versiegte^1,7. Erst seit Kurzem, da sich Bakterien immer weiterentwickeln, Resistenzmechanismen ausbilden und sich ganze Ökosysteme verändern, wecken Probiotika wieder das Interesse der Wissenschaft und der Medizin. Aufgrund immer häufiger auftretender Resistenzen und kurzen Halbwertszeiten der Antibiotikawirkungen sind Ärzte und Wissenschaftler wieder dazu angehalten, sich auf die probiotischen Ursprünge zu Beginn des 20. Jahrhunderts zurückzubesinnen und neue, auf probiotischen Keimen basierende Therapieansätze zu finden und einzusetzen¹⁹.

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Antibiotikaresistenzen in der Zahnmedizin

Antibiotika werden in der Zahnmedizin vielfältig eingesetzt. Gerade in der Chirurgie als Endokarditisprophylaxe, bei odontogenen Infektionen oder als begleitende Maßnahme in der Parodontitistherapie finden sie häufig Verwendung¹⁴.

In Deutschland, England, den USA und Kanada basieren knapp 10 Prozent aller verschriebenen Antibiotika auf zahnärztlichen Verordnungen, sodass es kaum verwunderlich sein dürfte, dass auch in der Zahnmedizin Antibiotikaresistenzen eine immer größer werdende Problematik darstellen¹¹. Betrachtet man die Antibiotikaverschreibungen genauer, so lässt sich daraus schließen, dass Amoxicillin mit 45,8 Prozent noch vor Clindamycin mit 31,7 Prozent das meistverordnetste Antibiotikum in deutschen Zahnarztpraxen darstellt. Orale Penicilline, Tetra­cycline und einige andere Antibiotikaarten setzen die restlichen Prozentpunkte zusammen³¹. Verwunderlich ist diese Verteilung allerdings nicht, da aufgrund der hohen Verordnungsrate von Doxycyclin in den Jahren zuvor die Resistenzen dahingehend enorm angestiegen waren. Demnach musste die Verordnungsstruktur angepasst werden und Amoxicillin wurde das Antibiotikum der Wahl in deutschen Zahnarztpraxen¹⁰. Um der ansteigenden Problematik rund um die Antibiotikaresistenzen entgegenzuwirken, muss also auch in der Zahnmedizin nach alternativen Behandlungsmethoden gesucht werden.

Probiotika in der Zahnmedizin

Neben Enterokokken und Hefen wird vor allem den Milchsäurebakterien eine besondere Rolle in der Behandlung von zahnärztlichen Fragestellungen zugesprochen. Insbesondere der Lactobacillus reuteri spielt dabei eine große Rolle²¹.

In fast allen Produkten mit probiotisch wirksamen Bakterien sind zumeist Mikroorganismen aus der Gruppe der Milchsäurebakterien enthalten. Zu diesen zählen unter anderem grampositive, kokken- und stäbchenförmige, unbewegliche Bakterien, welche durch Fermentation Milchsäure erzeugen¹.

Bereits bei der Geburt, während der Säugling den Geburtskanal passiert, erhält der Lactobacillus reuteri Einzug in den menschlichen Körper und wirkt dort unterstützend auf das Immunsystem sowie die Verdauung und schützt die Babys vor Krankheitserregern, Allergien, Autoimmunkrankheiten und Morbus Crohn. Postnatal kann er in Form von Sauerkraut, Rote Bete, Joghurt und noch einigen anderen Lebensmitteln aufgenommen werden. Zu seinen „Aufgaben“ zählen unter anderem die Verstoffwechselung unzugänglicher Kohlenhydrate, die Aufrechterhaltung der Funktion der Darmschleimhaut und damit die Aufnahme von Nährstoffen sowie die damit verbundene Unterstützung unseres Immunsystems. In einigen Tierversuchen konnte anhand einer Lactobacillus-reuteri-Gabe, welche die Produktion spezieller Botenstoffe im Gehirn anregen kann, sogar ein positiver Einfluss auf ängstliches und depressives Verhalten nachgewiesen werden²⁸.

Wirkmechanismen

Welcher probiotische Keim welche Wirkung entfalten kann, hängt von seiner Stoffwechselleistung, seinen Oberflächenmolekülen und seiner Sekretion von verschiedenen Stoffen ab. Neben der Immunmodulation, welche in der Infektabwehr eine besondere Rolle spielt, und der Modulation des bakteriellen Gleichgewichts werden einigen Probiotika sogar karzinompräventive Eigenschaften nachgesagt. Bis dato ist jedoch kein probiotischer Keim bekannt, welcher all diese Eigenschaften in sich vereinen kann. Um die Wirkmechanismen von Probiotika darzulegen, muss zum Großteil noch auf Studien aus anderen medizinischen Bereichen wie beispielsweise der Gastroenterologie zurückgegriffen werden, da die Studienlage in der Zahnmedizin sich diesbezüglich noch in den Anfängen befindet²³ (Abb. 1).

Abb. 1 Wirkmechanismen von Probiotika: Verbesserung der Barrierefunktion, Konkurrenz um Nährstoffe, Wettbewerb um Bindungsstellen, Immunmodulation, antibakterielle Wirkung, Modulation des inflammatorischen Geschehens [23].

Abb. 2 Lactobacillus reuteri (blau) verklumpt und inaktiviert den Magenkeim Helicobacter pylori (rot) – hier 11.000-fach vergrößert [30].

Wechselwirkung mit pathogenen Bakterien

Viele probiotische Bakterien sind in der Lage, schnell an die Epithelzellen des Makroorganismus anzuheften. Dadurch entsteht ein Platzmangel auf der Epitheloberfläche und Krankheitserreger können nicht mehr in großer Zahl adhärieren. Aber nicht nur der Vorteil der Probiotika in Hinblick auf die Oberflächenkonkurrenz, sondern auch die Produktion von Rezeptoranaloga und die Freisetzung von Enzymen, welche Bindungsstellen für pathogene Keime zerstören, machen unter anderem die gesundheitsfördernden Eigenschaften von Probiotika aus¹.

Ein weiter Vorteil von Probiotika in Hinsicht auf das Konkurrenzverhalten ist deren Bindung von Nährstoffen wie beispielsweise Eisen, welches für das Überleben und Wachstum der pathogenen Bakterien vonnöten ist. Hierfür werden von den Probiotika spezielle Rezeptoren an der Oberfläche exponiert, welche Nährstoffe rasch binden können¹.

Zudem interagieren Probiotika mit Krankheitserreger durch die Einflussnahme auf deren Toxine. So können einige Probiotika beispielsweise die Toxinsekretion der pathogenen Keime inhibieren, deren Toxine binden oder aber über physiochemische Interaktionen die Toxine zum Schutz der Epithelzellen unschädlich machen²³.

Eine der effizientesten Eigenschaften von Probiotika in ihrer antimikrobiellen Wirksamkeit ist die Sekretion von Bakteriziden wie zum Beispiel kurzkettige Carbonsäuren wie Milchsäure oder Wasserstoffperoxid. Durch diese können sie die Vermehrung von Krankheitserregern inhibieren²³.

Der aktuell in der Zahnmedizin wichtigste Keim Lactocacillus reuteri ist sogar in der Lage, Reuterin, ein bifunktionelles Molekül, freizusetzen, welches nicht nur antibakteriell, sondern auch gegen Pilze, Viren und Protozoen wirksam ist⁵ (Abb. 2).

Immunmodulation

Beim Menschen werden das spezifische und unspezifische Immunsystem unterschieden, welche beide durch Probiotika auf unterschiedliche Weise beeinflusst werden können.

Entsteht im Körper eine Inflammation, können Probiotika dazu beitragen, die Epithelbarriere der Zellen des Makroorganismus zu verbessern, sodass diese nicht mehr von pathogenen Bakterien überwunden werden kann. Dies geschieht über die Einflussnahme und die Änderung des Proteinkinase C-Signaling und die damit einhergehende Neustrukturierung von Zonula-Occludens-Proteinen. Dadurch wird die „tight-junction“-Funktion der Zellen gestärkt und das Epithel undurchlässiger für die pathogenen Keime²⁴.

Zudem sind Probiotika in der Lage, nicht nur das Wachstum von Epithelzellen zu unterstützen, sondern sie können auch deren Apoptose verhindern²⁷.

Bei einer Inflammation können jedoch nicht nur die Barrierefunktionen der Epithelzellen durch Probiotika verändert werden. Sie können auch Einfluss auf Zellen wie Monozyten⁸, mononukleäre Zellen oder regulatorische T-Zellen nehmen und diese positiv stimulieren¹⁸.

Auch zelluläre Signalwege können durch Probiotika beeinflusst werden. So können Zellen in einer inflammatorischen Situation beispielsweise zur Produktion und Sekretion von Zytokinen angeregt oder Zellrezeptoren verändert und an die Entzündungsreaktion angepasst werden¹. Es konnte nachgewiesen werden, dass Probiotika beispielsweise mit den „Toll-like“-Rezeptoren primärer intestinaler Epithelzellen interagieren und damit die Freisetzung des in einer Inflammation wichtigen Zytokins IL-6 beeinflussen können. Die Epithelzellen können somit vor einer Ulzeration geschützt werden²⁵. Einige probiotischen Bakterien wie der Lactobacillus plantarum verstärken über Modulation des „Toll-like“-Rezeptors 2 die Produktion von IL-10 in mononukleären Zellen und Monozyten⁸.

Antikarzinogene Wirkung

Aktuelle Studien geben Hinweise darauf, dass Probiotika antikarzinogene Wirkungen haben können. Für den Lactobacillus salivarius konnte beispielsweise im Mausmodell gezeigt werden, dass durch seine Gabe das Vorkommen von Adenokarzinomen im Dickdarm verringert werden kann¹.

Andere probiotischen Keime wie Laktobazillen und Bifidobakterien haben eine stark antimutagene Wirkung. Diese Keime können zur metabolischen Inaktivierung mutagener Substanzen führen. Dazu gehören die Inaktivierung von Nitrosaminen, der Abbau 30 polyzyklischer aromatischer Wasserstoffe sowie die Dehydroxylierung von Hydroxyacetylaminofluoren¹. Auch die Tatsache, dass probiotische Keime Toxine binden können, welche ebenfalls als Tumorpromotoren oder Karzinogene geahndet werden, weist auf eine Antikarzinogenität hin, da dadurch die Mutagenität  verringert werden kann¹⁶. Weitere Effekte wie die Reduktion der Tumorzellproliferation durch eine probiotisch initiierte Verstärkung der Immunantwort oder die Reduktion des Wachstums von CT26-Krebszellen durch Proteoglycane von Laktobazillen weisen auf antikarzinogene Wirkmechanismen von Probiotika hin¹.

Einsatzgebiete von Probiotika in der Zahnmedizin

Die Einsatzgebiete von Probiotika in der Zahnmedizin sind vielfältig. Sie werden unter anderem bei der Behandlung von Pilzinfektionen, Halitosis, Karies oder Parodontitis verwendet (Tab. 1)²¹.

Karies

Die Mundhöhle wird von über 800 verschiedenen Mirkroorganismen besiedelt¹⁴. Einige davon, insbesondere der Streptococcus mutans, heften an der Zahnoberfläche an. Dort leben sie in einem bakteriellen Verbund und verstoffwechseln Nahrungsmittel zu Säuren. Durch diese Säureproduktion wird die Zahnoberfläche angegriffen. Es entsteht Karies. Um die Entstehung von Karies zu verhindern, muss die Entstehungskette unterbrochen werden. Nimmt man einen der genannten Faktoren aus dem System, so können kariöse Läsionen verhindert werden. Durch einige probiotisch wirksamen Keime kann das Entstehen von Karies verhindert werden, indem Probiotika kariogene Bakterien in ihrer Wirkung inhibieren²³. Eine besondere Rolle kommt hier dem Lactobacillus reuteri zu, welcher gegenüber der durch pathogene Keime verursachten pH-Schwankungen sehr beständig ist. Zum einen besetzt der Lactobacillus reuteri im Vergleich zu anderen Bakterien sehr schnell die Zahnoberfläche, sodass diese weniger Raum zum Anheften haben. Zum anderen bindet er schneller als die meisten kariogenen Keime an Nährstoffe und ist somit in der Lage, diese zu übervorteilen. Auch durch die Produktion des antimikrobiell wirksamen Reuterins können kariogene Bakterien inhibiert werden⁴.

Tab. 1 Anwendungsbereiche und Einnahmeprotokolle für Sunstar Gum PerioBalance Lactobacillus reuteri (9).

Parodontitis

Aus der fünften deutschen Mundgesundheitstudie wird ersichtlich, dass in Deutschland jeder Zweite an Parodontitis leidet. Man spricht daher bei der Parodontitis von einer Volkskrankheit⁶. Sie entsteht durch eine Dysbiose, das heißt durch eine Verschiebung des bakteriellen Gleichgewichts in der Mundhöhle hin zu einer krankheitserregenden Mikroflora²¹. Bei der Therapie von Parodontitis kann es daher vonnöten sein, neben der subgingivalen Instrumentierung als adjuvante Maßnahme ein Antibiotikum zu verordnen²⁹.

Ziel der Parodontitistherapie ist es, langfristig ein stabiles bakterielles Gleichgewicht zu erhalten. Das bedeutet, dass Probiotika unterstützend eingesetzt werden können, da sie schnell die Oberflächen der Mundhöhle besiedeln, pathogenen Bakterien entgegenwirken und nicht zuletzt Inflammationen und die Immunantwort modulieren können. Das Risiko von Superinfektionen beispielsweise mit Candida albicans nach antibiotischer Therapie wird ebenfalls verringert¹⁷. Weiter konnte in Studien gezeigt werden, dass probiotisch wirksame Keime sehr wahrscheinlich aufgrund ihrer Fähigkeit, Wasserstoffperoxid zu produzieren, in der oralen Mikroflora gesunder Menschen zu finden sind²⁶.

Auch klinische Messgrößen wie Taschentiefen (TT), Attachmentlevel (AL)²⁰, Gingiva-Index (GI), Plaque-Index (PI) und „Bleeding on probing“ (BOP) können nach adjunvanter Probiotikatherapie nachweislich deutlich mehr verbessert werden als nach der subgingivalen Instrumentierung allein¹³.

Halitosis

Meist sind Partikel aus dem Oropharynx oder abgestandene Alveolarluft ursächlich für eine Halitosis. Gerade Gase wie Schwefelwasserstoff, Dimethylsulfid und Methylmercaptan, die aus dem bakteriellen Abbau schwefelhaltiger Aminosäuren entstehen, spielen dabei eine große Rolle. Vor allem die parodontopathogenen Keime wie Fusobacterium nucleatum, Porphyromonas gingivalis und Treponema denticola sind für diese Stoffwechsel bekannt²².

Bisher wurde versucht über chemische und mechanische Behandlung die Keimzahl der für den Mundgeruch verantwortlichen Bakterien zu reduzieren, wodurch aber keine langfristigen Erfolge erzielt werden können und oftmals die Nebenwirkungen den Nutzen überwiegen³.

Um langfristig der Halitosis entgegenzuwirken, muss also das Bakterienwachstum inhibiert und die Anzahl der dafür verantwortlichen Keime verringert werden. Bis dato gibt es nur wenige Fallberichte und Studien, welche belegen, dass probiotisch wirksame Bakterien wie Escherichia coli Nissle 1917²¹ oder Streptococcus salivarius² bei Halitosis eingesetzt werden können. Dies basiert vor allem auf der Wirksamkeit dieser Keime gegen die von anderen Bakterien produzierten Schwefelverbindungen und deren Inhibition^2,21. Jedoch konnte im Rahmen dieser Studien auch eine Verbesserung der Mundhygiene zu diesem Erfolg beitragen. Eine weitere wichtige Erkenntnis aus diesen Studien ist auch, dass die positive Wirkung der Probiotika nur für die Dauer der Einnahme anhält, was für eine längere und wiederholungsbedürftige Anwendung spricht².

Auch für einige Weisella-cibaria-Stämme, welche zu den Lactobazillen zählen, die Wasserstoffperoxid produzieren, konnte eine Wirksamkeit gegen das Fusobacterium nucleatum nachgewiesen werden, welches für die Produktion von Schwefelverbindungen bekannt ist²¹.

Candida-Infektionen

Etwa 60 Prozent der gesunden Bevölkerung sind mit Candida-spp.-Stämmen, insbesondere Candida albicans, infiziert, was Medikamenten wie Breitspektrumantibiotika, Immunsuppressiva, Anticholinergika geschuldet ist, aber auch durch Zahnersatz, Xerostomie, Malignome, Strahlenbelastungen, Ernährungsmängel oder Knochenmarksdepressionen hervorgerufen werden kann¹².

In vitro konnte zwar nicht festgestellt werden, dass der probiotische Keim Lactobacillus rhamnosus GG die Lebensfähigkeit von Candida albicans beeinflussen kann, wohl aber durch das Transkriptions-Profiling über die Verwendung von RNA-Sequenzen eine wesentliche Reprogrammierung des Pilzes erzielt werden kann. Darüber hinaus wirkt sich der probiotische Keim positiv gegen Virulenzmerkmale von Candida albicans aus und kann Epithelschäden durch die Inhibition von Adhäsion, Invasion und Hyphenextension verhindern. Auch konnte Lactobacillus rhamnosus GG die Nahrungszufuhr der Hefepilze in der Mundhöhle verhindern¹⁵.

Fazit

Probiotika stellen eine immer populärer werdende adjuvante Therapiemaßnahme in zahnärztlichen Praxen dar, auch wenn sie sicherlich noch nicht in der Lage sind Antibiotika zu ersetzen. Da jedoch viele Krankheitsbilder sowohl in der Zahn- als auch in der Humanmedizin auf einer Dysbiose des bakteriellen Gleichgewichts basieren, können Probiotika dazu beitragen, dieses wiederherzustellen und langfristig aufrecht zu erhalten, um erneute Erkrankungen zu vermeiden. In der Zahnmedizin stellt gerade die Parodontitis eine Erkrankung des Zahnhalteapparates dar. Die S3-Leitlinie zur Behandlung von Parodontitis Stadium I bis III sagt aus, dass Probiotika nicht zusätzlich zur subgingivalen Instrumentierung eingesetzt werden soll. Nichtsdestotrotz kann eine Parodontitis aber gut unterstützend mit Probiotika behandelt werden, um das bakterielle Gleichgewicht wiederherzustellen und aufrecht zu erhalten. Es bedarf allerdings noch weiterer Forschung, um Probiotika noch effektiver und gezielter einsetzen zu können.

Ein Beitrag von Dr. Nadja Tzinis, Wettstetten

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