Mikrobiota gesunder Zähne bei frühkindlicher Karies nicht ausreichend erforscht

Studien haben bereits gezeigt, dass Zusammenhänge zwischen dem oralen Mikrobiom und oralen Erkrankungen bestehen und dass es als Biomarker zur Vorhersage bestimmter Krankheiten dienen könnte. Beispielsweise gibt es Assoziationen zwischen oralen Mikrobiota und frühkindlicher Karies, die durch Vergleiche von gesunden und erkrankten Kindern aufgedeckt wurden.

Bisher blieb die Verteilung der Besiedelung mit Mikroorganismen auf gesunden Zähnen bei frühkindlicher Karies weitgehend unerforscht. Während der Bildung von Kavitäten kommt es jedoch zu Veränderungen der oralen Mikrobiota. Deshalb wurden in dieser Studie auch die räumlichen Unterschiede der Mikrobiota bei jedem Kind mit frühkindlicher Karies untersucht, um Unterschiede zwischen befallenen und gesunden Zähne zu identifizieren.

Orales Mikrobiom an gesunden und kariösen Zähnen

Die Verteilung der oralen Mikrobiota auf Milchzähnen wurde bei je 20 Kindern im Alter von drei bis sechs Jahren mit und ohne frühkindliche Karies durch Sequenzierung der ribosomalen DNA (16S-rDNA) bestimmt. Bei Kindern mit Karies wurden sowohl gesunde als auch kariöse Zähne untersucht.

Bis auf Karies waren die Kinder gesund. Vor der Untersuchung mussten die Kinder für mindestens einen Monat auf fluoridhaltige Zahnpasta und andere Fluoridierungsmaßnahmen sowie Antibiotika verzichten. Vor der Probennahme durften die Kinder zwei Stunden nichts essen oder trinken.

Bei Kindern ohne Karies (Kontrollgruppe) wurden die Proben aus dem Zwischenraum des ersten und zweiten Milchmolaren entnommen. Bei Kindern mit frühkindlicher Karies wurden Proben von Plaque an Kavitäten kariöser Läsionen (befallene Zähne) sowie zwischen dem ersten und zweiten Milchmolaren (gesunde Zähne) gesammelt, sofern sie kariesfrei waren.

Taxonomische und funktionelle Unterschiede zwischen gesunden und kariösen Zähnen sowie bei Kindern mit und ohne Karies

Der Reichtum und die Vielfalt der Bakteriengemeinschaften waren bei karieskranken und kariesfreien Kindern ähnlich. Es zeigten sich jedoch signifikante taxonomische und funktionelle Unterschiede.

Insgesamt wurden 273 Bakteriengattungen nachgewiesen, die hauptsächlich den Stämmen Firmicutes, Proteobacteria und Fusobacteria angehörten. Firmicutes waren auf 51 Prozent der kariösen Zähne nachweisbar, auf gesunden Zähnen von Kindern mit Karies zu 34 Prozent und in der Kontrollgruppe zu 35 Prozent. Proteobakterien fanden sich auf 21 Prozent der kariösen Zähne, zu 34 auf gesunden Zähnen und zu 31 Prozent in der Kontrollgruppe. Fusobakterien waren mit einer relativen Häufigkeit von 15 Prozent vor allem in der Kontrollgruppe nachweisbar, bei Kindern mit frühkindlicher Karies zu 8 Prozent auf kariösen Zähnen und zu 10 Prozent auf gesunden Zähnen.

Die drei wichtigsten Gattungen waren Streptococcus, Neisseria und Leptotrichia. Während sich die relative Häufigkeit von Streptococcus nicht unterschied, nahm Neisseria bei zunehmendem Kariesgrad ab (6 % auf kariösen Zähnen, 11 % auf gesunden Zähnen von Kindern mit Karies, 15 % in der Kontrollgruppe). Die relative Häufigkeit von Leptotrichia war in der Kontrollgruppe mit 11 Prozent höher als mit 6 bzw. 7 Prozent in der Gruppe mit frühkindlicher Karies.

Auf kariösen Zähnen waren Lactobacillus, Veillonella und Prevotella 7 am häufigsten vertreten, auf gesunden Zähnen von Kindern mit Karies Actinomyces, Bifidobacterium und Abiotrophia. In der Kontrollgruppe waren die am häufigsten vorkommenden Gattungen Neisseria, Leptotrichia, Porphyromonas und Gemella.

Die Stoffwechselaktivitäten der Bakteriengemeinschaften unterschieden sich ebenfalls je nach Herkunft: In der Kontrollgruppe waren die Biosynthese von Terpenoiden und Steroiden, der Liponsäure- und Biotinstoffwechsel ausgeprägter, während Bakterien der kariösen Zähne eher mit dem Histidinstoffwechsel, der Biosynthese von Aminosäuren und dem Fruktose- und Mannosestoffwechsel beschäftigt waren. Bei Mikrobiota von gesunden Zähnen bei Kindern mit frühkindlicher Karies waren die Hauptfunktionen die Biosynthese von ungesättigten Fettsäuren und der Adipozytokin-Signalweg.

Vorhersage des Kariesrisikos durch zehn Bakteriengattungen

Die zehn wichtigsten Gattungen wurden als Biomarker ausgewählt, um Vorhersagen zum Auftreten von Karies zu machen: Firmicutes (Gemella, o-Lactobacillus, Veillonella, Lactobacillus und Abiotrophia), Proteobacteria (f-Neisseria und Cardiobacterium), Actinobacteria (Actinobacillus) und Bacteroidetes (Prevotella 7). Sie waren mit hoher Genauigkeit geeignet, um Karies vorherzusagen (AUC-ROC 89,8 %; 95 %-CI: 73,1–100 %).

Mikrobielle Signaturen könnten demnach ein gutes Instrument für epidemiologische Studien und die individuelle Bestimmung des Risikos einer Kariesentstehung sein. Es sind jedoch größere und prospektive Kohortenstudien erforderlich, um das Vorhersagemodell zu validieren.

Quellen:
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Xu X¹, Shan B^2,3, Zhang Q^2,3, Lu W^2,3, Zhao J^2,3, Zhang H^2,3,4, Chen W^2,3,5.; zhangqx@jiangnan.edu.cn

¹Department of Stomatology, Wuxi Children's Hospital, 214023 Wuxi, Jiangsu, China; ²State Key Laboratory of Food Science and Technology, Jiangnan University, 214122 Wuxi, Jiangsu, China; ³School of Food Science and Technology, Jiangnan University, 214122 Wuxi, Jiangsu, China; ⁴Wuxi Translational Medicine Research Center and Jiangsu Translational Medicine Research Institute Wuxi Branch, 214122 Wuxi, Jiangsu, China; ⁵National Engineering Research Center for Functional Food, Jiangnan University, 214122 Wuxi, Jiangsu, China.

Oral microbiome characteristics in children with and without early childhood caries.

J Clin Pediatr Dent. 2023 Mar;47(2):58-67. Doi: 10.22514/jocpd.2023.012.