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© HZI/Rohde&Sztajer
Links: Nahaufnahme eines Biofilms aus dem Pilz Candida albicans und dem Karies fördernden Bakterium S. mutans. Rechts: S. mutans Zellen fluoreszieren grün.
 
Zahnheilkunde 30. Oktober 2014

Unerwünschter Helfershelfer

Offenbar haben Zahnfäulnisbakterien einen wichtigen Alliierten im Kampf gegen den Zahnschmelz: Ein Pilz – Candida albicans – unterstützt die Kariesbildung.

Streptococcus mutans gilt als wichtigster Verursacher von Karies. Jedoch scheint das Bakterium keinesfalls alleine für die Entstehung von Löchern in den Zähnen verantwortlich zu sein. Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig konnten nun zeigen, dass ein komplexes Zusammenspiel verschiedener Pathogene zur Entstehung von Karies führt. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher im „ISME Journal“.

Das Bakterium Streptococcus mutans kommt bei fast allen Menschen im Speichel vor und spielt eine Hauptrolle bei der Bildung von Karies. Lange Zeit gingen die Wissenschafter gar davon aus, dass der Keim allein für die Kariesbildung verantwortlich ist.

Neuere Studien zeigen jedoch, dass eine ganze Reihe von Pathogenen daran beteiligt ist. Und zu allem Überdruss gehen die verschiedenen Keime offenbar gemeinsam vor und entfalten erst durch ein effektives Teamwork ihre volle des- truktive Wirkung.

Candida albicans verstärkt die Virulenz

Viele der Pathogene, die an der Kariesentstehung beteiligt sind, leben und gedeihen in der klebrigen Substanz, die Streptococcus mutans bildet, um auf den Zähnen Halt zu finden. Einer dieser Keime ist der Hefepilz Candida albicans. „Wir haben das Zusammenspiel von Streptococcus mutans und Candida albicans genauer unter die Lupe genommen und festgestellt, dass das Bakterium im Beisein des Pilzes seine Virulenz verändert“, erklärt Prof. Irene Wagner-Döbler, Leiterin der Arbeitsgruppe „Mikrobielle Kommunikation“ am HZI. „Das Bakterium wird in Anwesenheit des Pilzes schädlicher.“

Kommunikation über chemische Signale

Da Mikroorganismen keinen Mund und keine Ohren haben, können sie nicht über Töne miteinander sprechen, sondern verwenden chemische Signale. Sie geben Moleküle ab und erkennen die Moleküle anderer Mikroorganismen in ihrer Umgebung. Ist die Konzentration bestimmter Signalstoffe hoch genug, wird das sogenannte Quorum-Sensing-System aktiviert. Die Pilze produzieren also nach außen Signalmoleküle, die beim Überschreiten einer bestimmten Konzentration von Bakterien aufgenommen werden und verschiedene metabolische Reaktionen auslösen können. „Eine dieser Reaktionen ist die Aktivierung von Genen bei Streptococcus mutans, die zur Produktion zelleigener Antibiotika führen“, sagt Dr. Helena Sztajer, Laborleiterin am HZI. Dank dieser Eigenschaft kann S.mutans andere Bakterien erfolgreich bekämpfen und sich selbst einen Vorteil verschaffen.

Darüber hinaus ist das Bakterium in Anwesenheit des Pilzes eher in der Lage fremdes Erbgut aufzunehmen. „So kann es sich neue Eigenschaften aneignen, wie beispielsweise Antibiotikaresistenzen“, sagt Sztajer. Auch die Produktion klebriger Substanzen, eine wichtige Voraussetzung für die Haftung von S.mutans und der anderen Bakterien auf dem Zahn, wird durch den Pilz unterdrückt. Ob dadurch die Kariesbildung verstärkt wird, müssen Untersuchungen an Menschen zeigen. Fest steht, dass ein Pathogen durch das Zusammenspiel mit einem anderen Mikroorganismus seine Gefährlichkeit völlig ändern kann – es wird gewissermaßen von Dr. Jekyll zu Mr. Hyde.

Neue Erkenntnisse zu Karies

Doch die Erkenntnisse der Forscher sind nicht nur im Hinblick auf Karies wichtig, denn sie bestätigen eine neue Sichtweise für die Untersuchung von Krankheiten. Suchte man früher meist nach einem einzigen Erreger als Verursacher einer Erkrankung, unterstützen die Ergebnisse der HZI-Forscher die These, dass das Zusammenspiel vieler verschiedener Mikroorganismen dabei eine Rolle spielt. „Die Organismen spielen also als Verbund zusammen, wie bei einem Orchester“, sagt Wagner-Döbler.

Am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) untersuchen Wissenschaftler die Mechanismen von Infektionen und ihrer Abwehr. Was Bakterien oder Viren zu Krankheitserregern macht: Das zu verstehen soll den Schlüssel zur Entwicklung neuer Medikamente und Impfstoffe liefern.

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