Ätiologie der Parodontitis – gibt es neue Erkenntnisse?

Gingivitis und Parodontitis gelten als Biofilm-induzierte entzündliche Erkrankungen. Sie sind die häufigsten Krankheiten der Menschheit [Guinness World Records, 2011]. Aufgrund der zunehmenden Weltbevölkerung und des erhöhten Zahnerhalts ist die globale Belastung durch schwere Parodontitis zwischen 1990 und 2013 um 67 Prozent angestiegen [GBD, 2015] mit enormer ökonomischer Auswirkung auf die Gesundheitssysteme [Listl et al., 2015]. 

Bei parodontaler Gesundheit besteht eine Symbiose zwischen dem (mit Gesundheit assoziierten) Biofilm und einer angemessenen immuninflammatorischen Wirtsantwort. Eine Parodontitis entsteht als Folge der Entwicklung einer Dysbiose in anfälligen Individuen, die mit einer Dysregulation der immunentzündlichen Antwort einhergeht und die zu einem wirtsvermittelten Abbau von Bindegewebe und Alveolarknochen führt [Darveau, 2010; Kebschull & Papapanou, 2011; Jepsen & Dommisch, 2014; Dommisch & Jepsen, 2015; Meyle & Chapple, 2015; Kilian et al., 2016; Mira et al., 2017]. 

Im Kontext dieses Beitrags gelten die folgenden Begriffsbestimmungen [Sanz et al., 2017]:

Biofilm – an einer Oberfläche anheftende Mikroorganismen sind eingebettet in einer extrazellulären Matrix im Kontakt zu einem flüssigen Medium: Die Eigenschaften von Mikroorganismen im Biofilm sind anders als in einem planktonischen Stadium. Plaque auf einer Zahnoberfläche ist ein typisches Beispiel eines Biofilms, der als dentaler Biofilm bezeichnet wird. Mikroorganismen funktionieren in dentalen Biofilmen als interaktive mikrobielle Gemeinschaften, wobei die Interaktionen synergistisch, aber auch antagonistisch sein können.

Symbiose – ein gegenseitig benefizielles Verhältnis zwischen den Mitgliedern einer mikrobiellen Gemeinschaft sowie zwischen den mikrobiellen Gemeinschaften und dem Wirt.

Dysbiose – eine Veränderung innerhalb der mit Gesundheit assoziierten mikrobiellen Gemeinschaft, die zu einem Zusammenbruch der benefiziellen Beziehung mit dem Wirt führt, was sich gesundheitsschädlich auswirkt. 

Wirtsantwort – aktive Prozesse, die von einem mikrobiellen Angriff herrühren: Unterschieden wird eine innate (angeborene) und eine adaptive (erworbene) Wirtsantwort. Die innate Immunantwort ist ein schützender Mechanismus gegenüber einem mikrobiellen Angriff, der rasch erfolgt und unspezifisch ist. Die adaptive Immunantwort ist erworben und spezifisch.

Als komplexe, multifaktorielle Erkrankung werden die Entstehung und der Verlauf der Parodontitis zudem von einer Reihe von modifizierbaren und nicht-modifizierbaren Risikofaktoren beeinflusst (Abbildung 1). 

Die Bakterien auf und in unserem Körper bilden ein funktionelles Organ, das eine fundamentale Bedeutung für unsere Gesundheit besitzt (Abbildung 2) [Bordenstein & Theis, 2015]. Zusammen mit seinem Mikrobiom bildet der menschliche Organismus einen „Superorganismus“ – einen sogenannten Holobionten, wobei dieser mindestens ebenso viele Bakterien- wie Körperzellen enthält [Sender et al., 2016]. Dabei leben die Mikroorganismen (Mikrobiota) im menschlichen Körper nicht in Isolation, sondern in hochgradig regulierten, strukturell und funktionell organisierten Gemeinschaften auf Oberflächen – den Biofilmen. Hier können Bakterien untereinander mittels „Quorum Sensing“ kommunizieren, was ihnen zahlreiche Vorteile hinsichtlich der Kolonisation, des Überlebens und der Anpassung an veränderliche Umweltbedingungen verschafft [Li & Tian, 2012]. Störungen der Funktion und Zusammensetzung des Mikrobioms können deutliche negative Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit haben [Cho & Blaser, 2012]. 

Das orale Mikrobiom (www.homd.org) in der Mundhöhle besiedelt eine Reihe ganz unterschiedlicher Habitate – zum Beispiel Zähne, Zunge, Wangen. Zähne sind die einzige nicht-abschilfernde Oberfläche im menschlichen Körper und bieten günstige Bedingungen für eine Biofilmbildung. Der Speichel und die gingivale Sulkusflüssigkeit bieten Nährstoffe für das Bakterienwachstum, enthalten aber auch antibakteriell wirksame Komponenten [Kilian et al., 2016]. Das komplexe Gleichgewicht zwischen den verschiedenen bakteriellen Spezies in der Mundhöhle ist verantwortlich für die Erhaltung eines gesunden Zustands – in Symbiose – oder für einen Zustand – in Dysbiose –, der mit Erkrankung assoziiert ist [Marsh & Zaura, 2017]. Eine ganze Reihe von Einflüssen können eine Störung des Ökosystems im Mund bewirken und eine Veränderung in Richtung zu einer Dysbiose verursachen (Abbildung 3) [Hajishengallis & Lamont, 2016]. Diese Vorstellung beruht auf der sogenannten „ökologischen Plaquehypothese“, die beinhaltet, dass veränderte lokale Umweltbedingungen die Vermehrung derjenigen Mikroorganismen begünstigen, die dieser Umwelt am besten angepasst sind (Abbildung 4) [Marsh, 2003].

In Abbildung 5 ist ein aktuelles Modell der Wirts-Bakterien-Interaktion in der Pathogenese von Gingivitis und Parodontitis dargestellt [Meyle & Chapple, 2015]. Bei klinischer Gesundheit sind leichte entzündliche Veränderungen durchaus im Einklang mit der Aufrechterhaltung einer ortsständigen gesundheitsfördernden parodontalen Mikrobiota. Die Wechselbeziehung ist symbiotisch, sodass der Wirt in Harmonie mit den Mikroorganismen lebt. Wenn sich der Biofilm allerdings ungestört vermehren kann und nicht regelmäßig entfernt wird, können sich bestimmte parodontalpathogene Bakterien hervortun, und es kann sich eine beginnende Dysbiose entwickeln. Die lokale Entzündung verursacht einen erhöhten Fluss der an Nährstoffen reichen gingivalen Sulkusfüssigkeit sowie eine Sauerstoffarmut, was das Wachstum anaerober und Protein-abhängiger Bakterien fördert. So profitiert beispielsweise Porphyromonas gingivalis von dem zunehmend entzündlichen Milieu und der damit einhergehenden gingivalen Blutung und kann seinerseits wiederum zur Dysbiose beitragen [Hajishengallis, 2014a, 2014b]. Bei einer Gingivitis ist die Wirtsantwort weiterhin angemessen, aber aufgrund der Reifung des Biofilms kann die damit verbundene Entzündung nicht ohne Weiteres aufgelöst werden und wird chronisch, was gleichfalls die Dysbiose unterstützt [Lamont & Hajishengallis, 2015]. 

Abhängig von einer ganzen Reihe von genetischen, Umwelt- und Lifestyle-Risikofaktoren (siehe unten) wird sich in einigen anfälligen Individuen eine Parodontitis entwickeln. Diese wird vorangetrieben durch eine unangemessene und überschießende immuninflammatorische Wirtsantwort, die den Großteil der Schädigung der parodontalen Strukturen des Wirts verursacht. Sie ist verantwortlich für die nun ausgeprägte Dysbiose mit fehlender Auflösung der chronischen destruktiven Entzündung. Ein Teufelskreis ist entstanden, der dieses Ungleichgewicht unterhält [Meyle & Chapple, 2015; Kilian et al.,2016]. 

Allerdings kann eine regelmäßige und gründliche Entfernung des Biofilms (antiinfektiöse Therapie) zur Auflösung der Entzündung beitragen und eine Symbiose wiederherstellen [Kebschull et al., 2017, S. 72–79 in diesem Heft]. Dabei ist ein verantwortungsvoller, zurückhaltender Umgang mit systemischen Antibiotika anzumahnen, um die benefizielle Mikrobiota zu schützen und antibiotische Resistenzen zu vermeiden [Jepsen & Jepsen, 2016]. 

Die große Bedeutung von Verhaltens-, Lifestyle-, sozialen und systemischen Faktoren im Kontext präventiver Therapien wurde kürzlich umfassend aufgearbeitet [Jepsen et al., 2017; Chapple et al., 2017]. Assoziationen zwischen einem niedrigen sozio-ökonomischen Status und einer höheren Parodontitisprävalenz sind belegt [Boillot et al., 2011]. Auch ist die Prävalenz der Parodontitis bei Männern höher als bei Frauen [Shiau & Reynolds, 2010]. Abgesehen von diesen Determinanten variiert das Ausmaß, in dem die Akkumulation eines Biofilms die Entstehung und das Voranschreiten einer Parodontitis befördert, interindividuell entsprechend des jeweiligen Risikoprofils der Patienten [Genco & Borgnakke, 2013]. 

Im Folgenden werden einige der systemischen beziehungsweise Patientenfaktoren, die das Risiko für Parodontitis mitbestimmen, beleuchtet. Bei Patienten ohne eine Anfälligkeit für Parodontitis ist die Entzündungsantwort im Rahmen einer Gingivitis angemessen und selbstauflösend, während bei anfälligen Patienten multiple Risikofaktoren eine überschießende, aber ineffektive und sich nicht wieder auflösende Entzündung im bindegewebigen Zahnhalteapparat triggern. Unterschieden werden nicht-modifizierbare Risikofaktoren (genetische Faktoren), modifizierbare Risikofaktoren (Lifestyle-Faktoren wie Rauchen, Ernährung) und erworbene Faktoren (zum Beispiel ein Diabetes mellitus).

Unkontrollierter Diabetes: Insbesondere bei einem unkontrollierten Diabetes beeinflusst die metabolische Dysregulation die Entzündungsantwort, mit der Folge eines hochinflammatorischen Zustands, der den parodontalen Gewebeabbau beschleunigt. Diese Aspekte wurden von Dommisch et al. [zm 23/24, 2017] ausführlich adressiert. 

Rauchen: Neben einem unkontrollierten Diabetes gilt Rauchen als der wichtigste modifizierbare Risikofaktor für Parodontitis mit einer klar dokumentierten Dosis-Wirkungs-Beziehung [Palmer et al., 2005; Genco & Borgnakke, 2013; Nociti et al., 2015]. Pathogene Mechanismen beinhalten Einflüsse auf die Komposition der subgingivalen Mikrobiota, eine reduzierte Mikrozirkulation, gestörte Funktionen der neutrophilen Granulozyten, die Produktion proinflammatorischer Zytokine und erhöhte Spiegel pathogener T-Zellen [Heasman et al., 2006; Loos et al., 2004]. Positive Effekte einer Verhaltensänderung (Raucherstopp) auf die parodontale Gesundheit und Zahnerhalt sind belegt [Chambrone et al., 2013; Costa et al., 2013; Fiorini et al., 2014; Rosa et al., 2014; Dietrich et al., 2015].

Ernährung: Parodontitis kann auch durch die Ernährung beeinflusst werden [Hujoel & Lingström, 2017; Chapple et al., 2017]. So ist beispielsweise eine umgekehrte Assoziation zwischen der Einnahme und den Plasmakonzentrationen von Vitamin C und der Parodontitisprävalenz gezeigt worden [van der Velden et al., 2011]. Niedrige Spiegel an Omega-3-Fettsäuren korrelieren mit stärkerer Parodontitis [Iwasaki et al., 2010]. Eine kohlenhydratreiche Diät kann die Blutungsneigung der Gingiva erhöhen [Hujoel, 2009; Wölber et al., 2016]. Die Zusammenhänge zwischen Parodontitis und Ernährung sind in einem Beitrag von Wölber und Tennert [2017] und hinsichtlich Probiotika und parodontaler Therapie in einem Beitrag von Schlagenhauf [2017] in den zm 23/24, 2017, näher ausgeführt worden. 

Genetisches Risiko: Der aktuelle Stand der Erkenntnisse zum genetischen Risiko wurde in aktuellen Übersichten von Schäfer et al. [zm, 2015] sowie Nibali et al. [2017] zusammengefasst. Der genetische Beitrag zum Parodontitisrisiko wird auf bis zu 50 Prozent geschätzt. Insbesondere bei jungen Patienten mit fortgeschrittener Parodontitis wird eine starke genetische Komponente vermutet [Laine et al., 2014; Loos et al., 2015]. Genetische Risikoprofile könnten zukünftig das Potenzial haben, die Effektivität und Effizienz präventiver Interventionen individuell zu verbessern. Derzeit sind aber die wissenschaftlichen Belege für die meisten der veröffentlichten Risikovarianten noch unzureichend. Die wenigen, als validiert geltenden Risikogene (unter anderen ANRIL, PLG, NPY, GLT6D1, IL10) und ihre entsprechenden assoziierten Varianten verleihen eine zu geringe Vorhersagegenauigkeit für eine dem Patienten gewinnbringende Anwendung in einem persönlichen genetischen Risikoprofil. Dennoch liefern die als validiert geltenden Risikogene bereits wichtige Erkenntnisse für das Verständnis der Ätiopathogenese der Parodontitis, indem sie auf eine große Bedeutung der Interaktion des Fett- und Glukosemetabolismus mit dem Immunsystem für die Parodontitis hinweisen. Allerdings müssen die genauen Mechanismen mit ihrer funktionellen Relevanz erst noch aufgeklärt werden. Interessant ist die Erkenntnis, dass genetische Varianten offenbar auch Einfluss auf die subgingivale bakterielle Kolonisierung nehmen [Divaris et al., 2012; Nibali et al., 2016].  

Parodontitis gilt nach WHO als eine chronische, nicht-übertragbare Erkrankung [Non-Communicable Disease = NCD] und teilt soziale Determinanten und viele der oben angeführten Risikofaktoren mit anderen großen NCDs (wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes, Krebs und chronischen Atemwegserkrankungen), die für zwei Drittel der weltweiten Mortalität verantwortlich sind [Ezzati & Riboli, 2012]. Dabei kann die systemische entzündliche Belastung und beeinträchtigte Ernährung bei fortgeschrittener Parodontitis zur Pathogenese chronischer NCDs beitragen [Dommisch et al., 2017]. Dies bedeutet, dass die Krankheitslast durch Parodontitis in Übereinstimmung mit den WHO/UN-Prioritäten und -Strategien zur Bekämpfung der NCDs mittels „Common Risk Factor Approach“ adressiert werden sollte [Sheiham & Watt, 2000; Tonetti et al., 2017a].  

Ältere Patienten sind häufig an einer oder mehreren NCDs erkrankt. Zugleich steigt die Parodontitisprävalenz mit zunehmendem Lebensalter an [DMS V]. Aufgrund des zunehmenden Zahnerhalts bis ins höhere Lebensalter und des demografischen Wandels wird der parodontale Behandlungsbedarf in Deutschland noch steigen (Abbildung 6). Vor diesem Hintergrund sind die Zusammenhänge von Altern, Parodontitis und Immunstatus von Bedeutung.

In der Immungerontologie bezeichnet Immunseneszenz die Abnahme der Leistung des Immunsystems mit zunehmendem Alter. „Inflamm-aging“ beschreibt einen chronischen Entzündungsprozess als Altersphänomen, der durch die Zunahme proinflammatorischer Zytokine und Akute-Phase-Proteine mit zunehmenden Alter gekennzeichnet ist [Franceschi et al., 2000]. 

Der komplexe Zusammenhang zwischen Altern und Parodontitis ist aufgrund zahlreicher Komorbiditäten und Medikationen nicht ohne Weiteres zu entschlüsseln. Heute wird der Einfluss des Alterns nicht nur als Folge der langjährigen entzündlichen Belastung mit kumulativen Gewebeschäden angesehen (Hypothese des kumulativen Effekts), vielmehr trägt das Altern zur Pathogenese der Parodontitis durch altersabhängige Veränderungen im immuninflammatorischen Status des Wirts bei (Hypothese der altersveränderten Anfälligkeit) (Abbildung 7) [Hajishengallis, 2014c]. Diese altersbedingten Veränderungen im Immunstatus betreffen Funktionseinschränkungen sowohl der innaten als auch der adaptiven Immunantwort mit chronischer Entzündung [Ebersole et al., 2016; Preshaw et al., 2017], was in Prävention und Therapie der Parodontitis bei älteren Patienten berücksichtigt werden muss [Tonetti et al., 2017b].

Weitere Fortschritte im Verständnis der Ätiopathogenese der Parodontitis werden in Zukunft weiter verbesserte individuelle Risikoeinschätzungen für eine zielgerichtete Prävention und personalisierte Therapieansätze im Sinne einer „Precision Medicine“ ermöglichen, um nach einer Dsybiose ein mit Gesundheit assoziiertes orales Mikrobiom wiederherzustellen. 

Univ.-Prof. Dr. med. dent. Dr. med. Søren Jepsen, MS

Direktor der Poliklinik für Parodontologie, Zahnerhaltung und Präventive Zahnheilkunde, Zentrum für ZMK

Welschnonnenstr. 17, 53111 Bonn

sjepsen@uni-bonn.de

Univ.-Prof. Dr. med. dent. Henrik Dommisch

CharitéCentrum ZMK CC 3

Direktor der Abteilung für Parodontologie und Synoptische Zahnmedizin

Aßmannshauser Str. 4–6, 14197 Berlin

PD Dr. med. dent. Moritz Kebschull

Oberarzt der Poliklinik für Parodontologie, Zahnerhaltung und Präventive Zahnheilkunde, Zentrum für ZMK

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