Möglichkeiten, den dentalen Biofilm zu verändern

Im dentalen Biofilm befinden sich 200 bis 300 verschiedene Bakterienarten. Man kann versuchen, sie durch antiseptische Wirkstoffe wie Chlorhexidin, Iod oder Menthol zu reduzieren. Eine Untersuchung zeigte, dass Chlorhexidin neun Minuten benötigt, um Bakterien in einem Biofilm von vier Mikrometer Dicke zu töten. Unter realen Bedingungen kann Plaque aber mehrere Millimeter dick sein, sodass mehrere Stunden Einwirkzeit nötig wären.

Die Bakterien im Biofilm begleiten Menschen schon seit Urzeiten – es handelt sich eher um Kommensalismus als um Parasitismus. Schlafer stellte deshalb die Frage in den Raum, ob Keimfreiheit überhaupt das richtige Ziel ist. Möglicherweise ist es sinnvoller, den Biofilm durch Prä- und Probiotika zu modulieren als ihn zu bekämpfen. Dann können günstige Bakterien den Lebensraum pathogener Arten besetzen.

Arginin als Präbiotikum

Bestimmte kommensale Mundbakterien wie Streptococcus gordonii, S. parasanguinis oder Actinomyces besitzen das Arginin-Deiminase-System (ADS). Sie können damit Arginin als Energiequelle nutzen. Bei der Verstoffwechselung von Arginin entsteht unter anderem Ammoniak, das basisch wirkt. Dadurch werden von Bakterien gebildete Säuren neutralisiert und der pH-Wert im Biofilm angehoben.

Eine regelmäßige Säureneutralisierung durch die Verfügbarkeit von Arginin entzieht säuretoleranten Karieserregern ihre ökologische Nische. Gleichzeitig siedeln sich Bakterien an, die saures Laktat abbauen. Dadurch verändert sich auch die Matrix des Biofilms, die Karieserreger zu ihrem Schutz aus natürlichen Schleimstoffen des Speichels aufbauen.

Arginin-Wirkung in Laborversuchen

Ein komplexes, aus menschlichem Speichel gewonnenes Biofilm-Modell veränderte sich, wenn Arginin dem Nährmedium zugegeben wird. Der pH-Wert stabilisierte sich auch nach Zugabe von Saccharose im leicht alkalischen Bereich (pH 7,3-7,9).

In parallelen Versuchen wurde Arginin nur dreimal täglich für jeweils 30 Minuten hinzugefügt. Unter diesen Bedingungen blieb der pH-Wert ebenfalls oberhalb von 6,0.

Weitere Analysen ergaben, dass extrazelluläre DNA unter Arginin-Gabe vermehrt frei im Matrixraum vorlag, ohne direkt an Bakterienoberflächen gebunden zu sein. Das könnte bedeuten, dass Arginin entweder Bakterienarten fördert, die vermehrt DNA in die Matrix freisetzen, oder dass bestimmte Arten durch Arginin geschädigt werden.

Lektinbindungsstudien zeigten außerdem, dass verschiedene Polysaccharide vermindert waren, die Karieserregern als Gerüst und Diffusionsbarriere für Säuren dienen.

Eine Untersuchung der Bakterienpopulation mittels Next-Generation Sequencing ergab, dass Arginin alkali-produzierende und laktatverwertende Bakterien begünstigte. Wurde Arginin nicht kontinuierlich, sondern nur in Pulsen von 3-mal 30 Minuten täglich zugegeben, veränderte sich die Bakterienpopulation allerdings nicht signifikant.

Arginin-Wirkung bei Patientinnen und Patienten

In einer randomisierten, Placebo-kontrollierten und dreifach verblindeten Studie erhielten zwölf Personen mit aktiver Karies Unterkieferschienen, die sie vier Tage lang trugen. Eine Hälfte der Schiene wurde dreimal täglich in eine Arginin-Lösung getaucht, die andere Hälfte in Wasser.

Arginin war in der Lage, durch Saccharose induzierte pH-Abfälle abzumildern. Hier zeigten sich allerdings starke individuelle Unterschiede: Acht von zehn Personen sprachen auf Arginin an, zwei nicht. Außerdem gab es Schwankungen innerhalb des Biofilms bei den einzelnen Personen.

Auch die Matrix des Biofilms veränderte sich: Arginin scheint Bakterien zu verdrängen, die Polysaccharide aus dem Speichel abbauen. So stehen Karieserregern weniger Zuckerbausteine zur Herstellung einer schützenden Matrix zur Verfügung.

Fazit 

Dreimal tägliche Arginin-Gaben können den oralen pH-Wert auf einem höheren Niveau stabilisieren und Säureangriffen vorbeugen. Auch die Matrix des Biofilms verändert sich durch Arginin, sodass sie Karieserregern weniger Schutz bietet. Das gilt allerdings nicht für den gesamten Biofilm und auch nicht für alle Personen – hier scheinen individuelle Voraussetzungen eine Rolle zu spielen.

Arginin könnte zu einem Paradigmenwechsel beitragen, bei dem der dentale Biofilm moduliert wird, anstatt Bakterien mit klassischen Antiseptika pauschal abzutöten. So wird der Biofilm biochemisch neutralisiert, in seiner Struktur geschwächt und biologisch stabilisiert. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass auch kurzzeitige, wiederholte Anwendungen wie beim täglichen Zähneputzen mit Arginin-haltiger Zahnpasta in der Lage sind, Säureangriffen an der Zahnoberfläche vorzubeugen.

Da der Schutz individuell unterschiedlich stark ausgeprägt ist, kann Arginin andere Schutzmaßnahmen nicht ersetzen. Vielmehr entfaltet es seine optimale Wirkung in Kombination mit bewährten Maßnahmen wie Fluoridierung und mechanischer Plaqueentfernung.

Quellen: 
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Prof. Dr. Sebastian Schlafer, Department of Dentistry and Oral Health - Section for Oral Ecology at Aarhus

Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Zahnerhaltung in Heidelberg, 18.09.2026