Zähne zeigen

Dass ein Zahn selbst dann nicht bricht, wenn ein Gewicht von bis zu 80 Kilogramm auf ihm lastet, liegt an der gitterförmigen Struktur des Schmelzes. Entsteht doch einmal ein Riss, verzweigt er sich so lange, bis das Gitter ihn stoppt. Trotz ihrer harten Schale sind Zähne keine tote Materie, sondern lebendige Organe. In der Zahnmarkhöhle (Pulpa), dem Kern eines jeden Zahns, befindet sich auf kleinstem Raum alles, was ein Organ ausmacht: pulsierende Blutgefäße, Lymphe, ein Nerven- und ein Immunsystem. Die Zähne sind darüber mit dem Rest des Körpers verbunden (siehe Grafik rechts).

Zu ihrem Schutz baden die Kauwerkzeuge beständig in Speichel. Bis zu 1,5 Liter produzieren die mehr als 1000 Speicheldrüsen in unserem Mund täglich. Spucke ist eine besondere Flüssigkeit: Sie spült Nahrungsreste von den Zähnen, neutralisiert Säure und versorgt die Zahnhartsubstanz mit Mineralien und Nährstoffen. Speichelbestandteile bilden zudem einen hauchdünnen Gleitfilm auf den Zahnflächen, die Pellikel. Sie schützt den Zahn vor Abnutzung und Mineralverlust. Außerdem bietet die Pellikel Bakterien und anderen Mikroorganismen Halt auf der ansonsten glatten Zahnoberfläche.

Mikroben im Mund

Durchschnittlich 250 von mehr als 700 bekannten Bakterien, Pilzen und Viren leben ständig in der Mundhöhle und bilden das sogenannte Mundmikrobiom. An der Zahnoberfläche organisieren sie sich zu einem sogenannten Biofilm, den wir mit der Zunge als Plaque wahrnehmen. Er schützt Mikroben vor UV-Licht, der antimikrobiellen Abwehr des Speichels und plötzlicher Trockenheit. Die meisten Mitglieder der Mikroben-WG sind gut für Zahnfleisch und Zähne. Sie hemmen Entzündungen, neutralisieren Säuren, helfen dabei, Zähne zu remineralisieren und Krankheitserreger abzutöten. Manche unterstützen nicht nur die Mundgesundheit: Sie verstoffwechseln Nitrat aus Obst und Gemüse zu Nitrit. Dieses wird dann in Stickstoffmonoxid umgewandelt – einen Stoff, der dazu beiträgt, den Blutdruck zu regulieren. Nur zwei bis drei Prozent der Mikroben sind mit Karies oder Parodontitis assoziiert. Die wichtigsten sind Streptococcus mutans und Laktobazillen sowie der Parodontitis-Keim Porphyromonas gingivalis. In der gesunden Plaque werden sie von den nützlichen Mikroben in Schach gehalten und können deshalb weder Zähne noch Zahnfleisch angreifen.

Die Erkenntnis, dass wir Mikroben benötigen, um gesund zu bleiben, hat sich bei Zahnmedizinern erst seit einigen Jahren durchgesetzt. Zuvor galten Mundbakterien ausschließlich als Krankheitserreger – getreu dem Mediziner, Mikrobiologen und Hygieniker Robert Koch, der gegen Ende des 19. Jahrhunderts dargelegt hatte, dass Krankheiten durch Bakterien verursacht werden. Im Jahr 1924 brachte der englische Zahnarzt James Kilian Clarke das Bakterium Streptococcus mutans als Erreger der Karies ins Spiel. In der Folge erhärteten Wissenschaftler den Schuldspruch: S. mutans heftet sich geschickt an Zahnoberflächen an und wandelt Zucker aus Lebensmitteln in Säure um, die ihrerseits Zähne entkalkt und Löcher in den Zahnschmelz frisst. Bis Anfang der 2000er-Jahre prägte das Paradigma, Karies und auch Parodontitis seien übertragbare Infektionskrankheiten, die zahnmedizinische Behandlung.

Versteht man Karies als Infekt, liegt es nahe, den Erreger zu dezimieren oder zu eliminieren. Bis heute schrubben wir uns zweimal täglich Plaque von den Zähnen, reinigen die Zahnzwischenräume mit Zahnseide oder Interdentalbürstchen, nutzen antibakterielle Mundspülungen und gehen regelmäßig zur professionellen Zahnreinigung. Tatsächlich sind unsere Kauwerkzeuge heute etwas gesünder als noch vor drei Jahrzehnten. „Das verdanken wir aber vor allem dem Fluorid in der Zahnpasta“, sagt Johan Peter Wölber, Zahnarzt, Ernährungsmediziner und wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Klinik für Zahnerhaltungskunde und Parodontologie an der Universität Freiburg. Das Spurenelement Fluorid – nicht zu verwechseln mit dem giftigen Fluor – kommt überall in der Umwelt vor, auch in menschlichen Zähnen. 1850 konnten Forschende nachweisen, dass fluoridhaltiger Schmelz säureresistenter ist, 1951 kam die erste fluoridhaltige Zahnpasta auf den Markt. Berührt Fluorid die Zahnoberfläche, lagert es sich in den Schmelz ein, legt sich wie ein Film auf den Zahn, sodass Säuren gar nicht erst bis zum Schmelz durchdringen können, und erleichtert den Einbau von Mineralien. Doch auch Fluorid kann Keime nicht eliminieren. Egal, mit welchen Wirkstoffen wir ihnen zu Leibe rücken: Sie kommen immer wieder. Und damit auch Karies und Parodontitis.

Zahnärzte behandeln Parodontitis gemäß der neuen europäischen Leitlinie nach einem Stufenplan. Dazu gehört neben Aufklärung und Kontrolle der Risikofaktoren die sogenannte subgingivale Instrumentierung: Krankmachende Plaque wird von den Wurzeloberflächen in den entstandenen Taschen unterhalb des Zahnfleischsaumes entfernt. Die Entzündung klingt danach ab, aber sobald sich bei unzureichender Mundhygiene die Keime wieder vermehren, entflammt sie erneut. „Wer anfällig für eine Parodontitis ist, benötigt derzeit lebenslange zahnärztliche Kontrolle und Betreuung“, sagt Parodontologe Jepsen. Bei fortgeschrittener Karies war bis vor wenigen Jahren das Bohren und Füllen die einzige Therapie. „Verfaulte“ Zahnsubstanz wurde großräumig entfernt, denn hier vermutete man besonders viele Keime. Die Folgen: Der Zahn war für immer beschädigt. Füllungen hielten nur für begrenzte Zeit und mussten durch größere ersetzt werden, wodurch erneut Substanz verloren ging. Eine „Todesspirale“, die für gewöhnlich damit endete, dass der Zahn entfernt werden musste.

Sanfte Methoden

Anfang der 2000er-Jahre schlug der britische Mikrobiologe Philip Marsh vor, den scheinbar unbezwingbaren Feind mit sanften Methoden zu bekämpfen. In seiner „ökologischen Plaquehypothese“ legte er dar, dass Karies und Parodontitis nur entstehen, wenn das mikrobielle Gleichgewicht im Mund gestört ist. Bei Dysbiose können sich krankheitsfördernde Bakterien im Mundraum unkontrolliert vermehren, mit negativen Auswirkungen auf die Mundgesundheit. Das zeigte Marsh für die Karies in einem anschaulichen Experiment: Er füllte eine Mischung aus vielen verschiedenen Mundkeimen in einen Bioreaktor – einen Behälter also, in dem Mikroorganismen kultiviert werden. Anschließend veränderte er nur den pH-Wert. Reines Wasser hat einen neutralen pH-Wert von 7, Apfelsaft liegt bei sauren 3,5. Erzeugte der Mikrobiologe ein saures Milieu, vermehrten sich Kariesbakterien stark und verdrängten andere Arten. „Genau das passiert in unserer Mundhöhle, wenn wir täglich Zucker, zuckerhaltige Getränke oder Kohlenhydrate in Form von Weißbrot, Fruchtjoghurt oder Kuchen und Süßigkeiten verzehren“, erläutert Wölber. Kariesbakterien verwandeln Zucker in Säure und verstärken so das saure Milieu. Sinkt der pH-Wert an der Zahnoberfläche auf 5,5, lösen sich Mineralien aus dem Zahnschmelz. Durch den porösen Schmelz dringen Bakterien ins Zahninnere vor. Dort schreitet die Demineralisierung schneller voran, denn im darunter liegenden Dentin liegt der kritische pH-Wert über 6.

Parodontitiskeime verstoffwechseln zwar keine Kohlenhydrate und produzieren auch keine zahnschädigende Säure. Aber auch sie führen zu einer Dysbiose. Die anaeroben Bakterien lieben es sauerstoffarm und warm. Sie ernähren sich von der entzündlichen Flüssigkeit und von Abbauprodukten des zerstörten Zahnhalteapparates in den Zahnfleischtaschen. Deshalb organisieren sie sich unterhalb des Zahnfleischrands in der subgingivalen Plaque, wo die Zahnbürste sie nicht erreichen kann. Dort produzieren sie Toxine und Enzyme, die das umgebende Gewebe schädigen und eine entzündliche Immunreaktion des Körpers hervorrufen – ein selektiver Vorteil für diese Bakterien. „Wenn das Zahnfleisch blutet, sobald man Zähne putzt oder Zwischenräume reinigt, ist das ein sicherer Hinweis auf Gingivitis oder Parodontitis, die zahnärztlich behandelt werden müssen“, warnt Jepsen.

Zucker ist nur einer von vielen Faktoren, die eine Dysbiose begünstigen. Vor allem schlechte Mundhygiene, Rauchen, niedriger Speichelfluss, bestimmte Medikamente wie Antibiotika und ein schlecht eingestellter Diabetes lassen das mikrobielle Gleichgewicht zugunsten schädlicher Bakterien kippen. Deshalb werden Karies und Parodontitis heute als „multifaktorielle“ Krankheiten bezeichnet.

Marsh zog aus seinen Beobachtungen einen wichtigen Schluss: Karies und Parodontitis können gestoppt werden, wenn das mikrobielle Gleichgewicht im Mund wiederhergestellt wird. Damit läutete er einen Paradigmenwechsel in der Zahnmedizin ein. „Heal & Seal“ statt „Drill & Fill“ – heilen und versiegeln statt bohren und füllen – nennt Meyer-Lückel das neue Konzept und erläutert: „Statt primär Bakterien zu bekämpfen, sollten krankmachende Faktoren reduziert und gesundheitsfördernde etabliert werden.“

Den Rest erledigen die nützlichen Bakterien in der Plaque. Das funktioniert am besten, wenn Karies und Zahnfleischentzündungen in einem frühen Stadium erkannt und behandelt werden, denn Initialkaries und Gingivitis lassen sich stoppen oder sogar heilen. Eine Zahnfleischentzündung heilt nach einer professionellen Zahnreinigung und mit verbesserter Mundhygiene meist aus. Auch Parodontitis kann gestoppt werden, wenn sie früh erkannt und behandelt wird.

Bei Initialkaries, wenn lediglich der Zahnschmelz und die äußeren Anteile des darunterliegenden Dentins demineralisiert sind und noch kein Loch entstanden ist, reichen nicht-invasive Maßnahmen aus, um die Zähne zu remineralisieren und vor Säure zu schützen. Der beste Weg: Plaque entfernen mittels regelmäßiger Mundhygiene und bei Kindern risikobehaftete gesunde Fissuren versiegeln. Doch die Früherkennung beider Krankheiten ist herausfordernd: Viele Menschen halten blutendes Zahnfleisch und frei liegende Zahnhälse für normal und lassen die Gingivitis nicht behandeln. Initialkaries entsteht meist zwischen den Zähnen und ist dort mit bloßem Auge gar nicht, auf Röntgenbildern nur schwer erkennbar. Bis zu 75 Prozent der frühen Läsionen bleiben deshalb unerkannt.

Karies frühzeitig erkennen

Wissenschaftler an der Berliner Charité haben deshalb eine selbstlernende Software entwickelt, die schnell und zuverlässig frühe Karies erkennt und Zahnärzte künftig bei der Analyse von Röntgenbildern unterstützen kann. Dafür schicken Behandelnde ihre digitalen Röntgenbilder an die browserbasierte Software. Diese stellt innerhalb von Sekunden ein Bild zur Verfügung, auf dem Erkrankungen, Infektionen und Füllungen an Zähnen gekennzeichnet sind.

Das Programm ist das Ergebnis eines intensiven „Trainings“: Weltweit haben Zahnärzte auf Röntgenbildern zehntausende krankhafte Veränderungen und Spuren früherer Behandlungen im Gebiss markiert. Damit „fütterten“ die Wissenschaftler der Charité die Künstliche Intelligenz. Diese identifiziert statistische Muster in den Daten und kann so auf Röntgenbildern frühe Karies, Knochenabbau, Infektionen und Wurzelfüllungen voneinander unterscheiden. Auf der Basis der Befunde können Zahnärzte schnell entscheiden, wie weit die Erkrankung fortgeschritten ist und welche Therapie das mikrobielle Gleichgewicht im Mund am besten wieder herstellen könnte. In der Parodontitis-Prävention und -Diagnostik wird KI ebenfalls künftig eine Rolle spielen, ist Søren Jepsen überzeugt: „Geforscht wird etwa daran, mithilfe Künstlicher Intelligenz Biomarker ausfindig zu machen, die Aussagen über das Parodontitisrisiko und den Verlauf erlauben.“ Konkrete Ergebnisse gibt es noch nicht.

Einen anderen Weg zur Parodontitis-Früherkennung geht das Pilotprojekt „DigIn2Perio – Digital Integrierte Versorgung von Diabetes mellitus Typ 2 und Parodontitis“ des Forscherteams um Stefan Listl, Leiter der Sektion Translationale Gesundheitsökonomie am Universitätsklinikum Heidelberg. Studien haben gezeigt, dass Parodontitis und ein schlecht eingestellter Blutzuckerspiegel bei Diabetes Typ 2 sich gegenseitig verstärken können. Obwohl die Wechselwirkungen zwischen den Erkrankungen bekannt sind, werden sie häufig getrennt voneinander behandelt. DigIn2Perio will das ändern. In einem digital unterstützten Screening prüfen Hausärzte, ob bei Menschen mit Diabetes der Verdacht auf Parodontitis besteht, während Zahnärzte ihre Parodontitis-Patienten auf ein erhöhtes Diabetes-Risiko screenen. Ist das der Fall, werden Betroffene zur Parodontitis- bzw. Diabetesversorgung überwiesen. Ob sich dieses Vorgehen zur systematischen Früherkennung eignet, wird derzeit in zwei parallelen Studien im Haus- und im Zahnarztsetting untersucht. 400 Praxen in Baden-Württemberg und Nordrhein-Westfalen nehmen an dem Projekt teil. „Ist DigIn2Perio erfolgreich“, so Jepsen, der die Zahnarztstudie koordiniert, „könnte die digital unterstützte, integrierte Versorgung von Diabetes und Parodontitis in die Regelversorgung übernommen werden.“

Aber selbst im fortgeschrittenen Stadium kann es gelingen, Karies und Parodontitis ohne Gewebeverlust zu stoppen. Hendrik Meyer-Lückel hat zusammen mit seinem Kollegen Sebastian Paris von der Abteilung Zahnerhaltungskunde und Präventivmedizin an der Berliner Charité einen flüssigen Kunststoff zur sogenannten Kariesinfiltration entwickelt. Das Prinzip der mikro-invasiven Therapie ist einfach: Die Demineralisierung lässt Poren im Zahn entstehen, die mit fortschreitender Karies immer größer werden, bis der Schmelz zusammenbricht und ein Loch entsteht. Um das zu verhindern, wird die betroffene Oberfläche schmerzfrei mit einem Ätzgel vorbereitet. Dann füllt und verschließt der Zahnarzt die Poren mit flüssigem Kunststoff, wodurch Säuren nicht mehr in den Zahn eindringen können. „Die Kariesinfiltration eignet sich vor allem für schwer zugängliche Läsionen an der Seitenfläche des Zahns zum Nachbarzahn hin und zudem auch bei sichtbaren Läsionen, zum Beispiel nach kieferorthopädischer Behandlung“, sagt Meyer-Lückel. Studien mit Nachbeobachtung bis zu sieben Jahren belegen, dass die Therapie das Fortschreiten der Karies um bis zu 80 Prozent reduziert. Seit 2021 empfehlen die Behandlungsrichtlinien der European Organisation for Caries Research (ORCA) und der European Federation of Conservative Dentistry (EFCD/DFZ) die innovative Therapie. Ganz ohne Bohrer kommen Zahnärzte aber auch künftig nicht aus: Hat der Zahn ein Loch oder ist bereits eine Füllung vorhanden, kann Infiltration den Abbauprozess nicht stoppen.

Entzündliche Immunantwort

Resolvin E1 heißt die Substanz, die Parodontologen wie Jepsen für eine der vielversprechendsten Innovationen der kommenden Jahre in der Therapie von Parodontitis halten. „Wir wissen inzwischen, dass Parodontitis nicht durch die Infektion, sondern durch eine überschießend entzündliche Immunantwort des Patienten auf die Erreger entsteht“, erläutert Jepsen. Bei Parodontitis kann der Körper die Entzündung nicht mehr stoppen, mit der er eingedrungene Keime bekämpft. Weiße Blutkörperchen heizen sie immer weiter an, statt wie im Normalfall aktiv entzündungsauflösende Substanzen, sogenannte Lipoxide, freizusetzen. Durch die chronische Entzündung werden Zahnfleisch und Kieferknochen nach und nach abgebaut.

2017 entdeckte der US-amerikanische Biochemiker Charles N. Serhan mit sogenannten Resolvinen eine weitere Familie von Entzündungshemmern. Resolvin E1 (RvE1), das in Omega-3-Fettsäuren steckt, hat sich in Studien an Kaninchen und Ratten bereits als wirksam gegen Parodontitis erwiesen, nachdem es auf die Zähne der Nager aufgetragen worden war. Die Forscher beobachteten, dass der parodontale Erreger Porphyromonas gingivalis ohne den Einsatz von mechanischer oder antimikrobieller Therapie spontan verschwand. Knochen und Zahnfleisch regenerieren sich, denn RvE1 hemmt die Bildung knochenabbauender Osteoklasten und fördert Osteoblasten, die für den Kochenaufbau wichtig sind. Serhan folgerte: Die lokale Anwendung von RvE1 könnte auch im menschlichen Gebiss Parodontitis verhindern oder stoppen. Aktuell laufen erste klinische Studien in Boston, um die Wirksamkeit von RvE1-Lösungen an Patienten zu testen, die anfällig für Parodontitis sind.

Die Nahrung bleibt dennoch der wichtigste Hebel, um das mikrobielle Gleichgewicht im Mund zu erhalten und Karies und Parodontose zu verhindern. „Mit jeder Mahlzeit entscheiden wir, ob wir die nützlichen oder die schädlichen Mundbewohner füttern“, sagt Zahnarzt und Ernährungsmediziner Wölber. Wie eine zahngesunde Ernährung aussehen sollte, beobachteten Zahnmediziner der Universität Zürich bei einem Experiment des Schweizer Fernsehens. Für eine Reportage sollten zehn Freiwillige vier Wochen lang unter Steinzeitbedingungen leben. Dazu gehörte außer dem Verzicht auf Zähneputzen auch eine steinzeitgemäße Ernährung: Gemüse und Obst, hochwertige Fette aus Nüssen und Samen, Fisch und nur wenig Fleisch – Eicheln waren übrigens nicht enthalten.

Die Forscher glaubten damals, schon vorab zu wissen, dass die Teilnehmer schwere Zahnfleischentzündungen und Karies entwickeln würden. Doch das Gegenteil trat ein. Die Probanden hatten zwar viel mehr Zahnbelag, aber auch eine bessere Mundgesundheit als vorher. Ein Ergebnis, dass Wölber später in zwei klinischen Studien bestätigte und so erklärt: „Unverarbeitete Nahrungsmittel enthalten kaum Zucker, dafür aber reichlich Ballaststoffe, Präbiotika, Mikronährstoffe und Omega-3-Fettsäuren, die teils die Remineralisierung der Zähne fördern, teils antibakteriell wirken und Entzündungen hemmen.“ Diese artgerechte Ernährung sorge dafür, dass die orale Symbiose erhalten bleibt und die Abwehrmechanismen von Zähnen und Speichel weiterhin funktionieren. Damit unsere Kauwerkzeuge ein Leben lang das tun können, wofür die Evolution sie gebaut hat: kraftvoll zubeißen.