Karies im Fadenkreuz: Natürliche Polyphenole stören den Mechanismus der Bakterienanheftung

Karies beginnt normalerweise damit, dass Streptococcus mutans fest am Zahnschmelz haftet und einen Biofilm (Zahnbelag) bildet, der Säuren absondert, die den Zahn zerfressen. Der Schlüssel zur Anhaftung ist bei vielen grampositiven Bakterien das Enzym Sortase A (SrtA): Es „näht“ Adhäsinproteine in die Zellwand (LPXTG-Motiv) und macht sie so zu echten Ankern. Ein Team der University of Wyoming berichtete, dass natürliche Polyphenole aus Ahorn S. mutans SrtA hemmen und die Plaquebildung deutlich reduzieren, wobei (−)-Epicatechingallat (ECG), auch aus grünem/schwarzem Tee bekannt, der stärkste Hemmstoff ist. Dies ebnet den Weg für sicherere Mundspülungen und andere Hygieneprodukte, insbesondere für Kinder, bei denen Alkohol und aggressive Antiseptika unerwünscht sind. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Microbiology Spectrum veröffentlicht.

Forschungsmethoden

Die Autoren gingen „von Berechnungen zu einem angewandten Modell eines Zahns“ über:

1. In-silico-Molekülmodelle zeigten, dass Ahornpolyphenole an das aktive Zentrum von S. mutans SrtA binden.
2. In vitro (Enzym) – gereinigtes SrtA wurde in vitro getestet und es wurde bestätigt, dass es durch eine Reihe von Ahornverbindungen gehemmt wird.
3. In vitro (Biofilm) – getestet, ob diese Verbindungen die Anhaftung und das Wachstum von S. mutans-Biofilmen auf „Kunststoffzähnen“ und auf Hydroxylapatitscheiben (Zahnschmelzmodell) hemmen. Die Wirksamkeit einzelner Polyphenole, darunter ECG und das beliebte EGCG, wurde verglichen. Dieser Signalweg (Andocken → Enzym → „Zahnschmelz“-Oberfläche) ermöglicht es uns, ein molekulares Ziel mit einer echten Anti-Biofilm-Wirkung zu verknüpfen.

Wichtigste Ergebnisse

• Mechanismus: Ahornpolyphenole hemmen SrtA, wodurch es für Adhäsine schwieriger wird, sich in die Zellwand einzunähen – Bakterien haften weniger gut an der Zahnoberfläche und bilden einen schwächeren Biofilm.
• Wirkung auf Zahnschmelzmodelle: Auf Hydroxylapatitscheiben und „Kunststoffzähnen“ reduzierten solche Verbindungen den S. mutans-Biofilm im Vergleich zu Kontrollen signifikant.
• Zusammensetzung und Vergleich: ECG war der stärkste Inhibitor; EGCG (oft in Dentalprodukten verwendet) wirkte ebenfalls, jedoch deutlich weniger – was darauf hindeutet, dass die zuvor „bescheidenen“ Effekte von EGCG auf eine suboptimale Wahl des Moleküls zurückzuführen sein könnten.
• Sicherheit und Verfügbarkeit: ECG ist ein Lebensmittelpolyphenol, das relativ leicht verfügbar und kostengünstig ist. Daher eignet es sich gut für Mundspülungen und Zahnpasten als Anti-Biofilm-Zusatz und nicht als „Bakterienkiller“.

Interpretation und klinische Schlussfolgerungen

Die Arbeit unterstreicht den Wandel von der Strategie „Alles töten“ hin zu einer Strategie „Bakterien ihre Anker entreißen“. In der Praxis bedeutet dies:

• Bei der Kariesprävention könnten essbare Polyphenole als Hilfsmittel zu Fluorid und mechanischer Reinigung getestet werden, wobei der Schwerpunkt auf der Reduzierung von Adhäsion/Plaque liegen sollte.
• für Kinder und empfindliche Gruppen wird ein Zeitfenster für ungiftige Mundspülungen geschaffen (wichtig, da Kinder Mundspülungen oft verschlucken);
• Entwickler von Hautpflegeprodukten sollten ECG als wirksamere Alternative zu EGCG in Betracht ziehen.

Einschränkungen: In-silico/in-vitro-Beweise; keine Daten zur klinischen Wirksamkeit, Stabilität der Formel und Auswirkungen auf die normale orale Mikrobiota – all dies erfordert präklinische und randomisierte Studien. Die Konsistenz von „Ziel → Enzym → Biofilm auf dem Zahnschmelz“ spricht jedoch für eine Weiterentwicklung.

Kommentare der Autoren

• Warum Ahorn und was war der Auslöser für das Projekt? Dem Team fiel auf, dass Listerien auf einigen Holzarten, insbesondere Ahorn, kaum Biofilme bilden. Dies führte zur Idee der Ahornpolyphenole und ihres Ziels, dem Enzym Sortase A. Diese Idee übertrugen sie dann auf den mit diesem Mechanismus verwandten S. mutans.
• Wichtige Erkenntnisse zu Mechanismus und Neuheit: Laut Mark Gomelsky, PhD (University of Wyoming), hemmen Ahornpolyphenole „die Sortase in S. mutans, wodurch die Wahrscheinlichkeit verringert wird, dass sich die Bakterien an der Zahnoberfläche festsetzen“, was eher eine Anti-Biofilm-Wirkung als eine „Killer“-Wirkung hat.
• Zur „zu reibungslosen“ Anpassung: „ In mancher Hinsicht war diese Studie fast zu einfach … alles hat so geklappt, wie wir es vorhergesagt hatten “, sagt Gomelsky und nennt es eine seltene Erfahrung in seiner 35-jährigen Karriere.
• ECG versus EGCG. Der stärkste Inhibitor war (−)-Epicatechingallat (ECG); EGCG wirkt ebenfalls, aber deutlich schwächer. Daher die Schlussfolgerung der Autoren: Die „moderate“ Wirkung von EGCG-Wirkstoffen könnte eine Folge der Wahl einer weniger optimalen Verbindung sein.
• Praktische Perspektive und Sicherheit. Die Autoren sehen ECG und andere essbare Polyphenole als Zusatzstoffe zu Mundpflegeprodukten (Spülungen, Pasten): natürlich, erschwinglich, ungiftig – besonders relevant für Kinder, die die Spülung verschlucken könnten.
• Was kommt als Nächstes: Das Team entwickelt bereits Produkte auf Basis von Pflanzenpolyphenolen über ein Universitäts-Startup. Erstautor des Artikels ist Dr. Ahmed Elbakush.

Studienleiter Mark Gomelsky (Universität Wyoming) erklärte: „Es war fast schon zu offensichtlich: Die Vorhersagen wurden im Enzym- und im Zahnmodell bestätigt.“ Er betont, dass ECG und andere essbare Anti-SrtA-Polyphenole möglicherweise Hygieneprodukten zugesetzt werden könnten, um Karies vorzubeugen, insbesondere in der Kinderheilkunde. Das Team entwickelt bereits solche Produkte über ein universitätsnahes Startup; Erstautor der Studie ist Dr. Ahmed Elbakush.