Einführung
Das komplexe Zusammenspiel zwischen dem menschlichen Körper und seinen mikrobiellen Bewohnern, insbesondere im Darm und im Mund, rückt zunehmend in den Fokus der Forschung. Fusobacterium nucleatum ist ein Bakterium, das natürlicherweise in der Mundhöhle vorkommt, aber auch in anderen Körperregionen gefunden werden kann. Es gibt wachsende Hinweise darauf, dass dieses Bakterium eine Rolle bei verschiedenen Erkrankungen spielen könnte, einschließlich Krebs und möglicherweise auch neurologischen Störungen. Dieser Artikel beleuchtet die aktuellen Erkenntnisse über die Zusammenhänge zwischen Fusobacterium nucleatum, dem Darm und dem Gehirn.
Fusobacterium nucleatum: Ein weit verbreitetes Bakterium
Das menschliche Mikrobiom im Mund besteht aus über 700 Bakterienarten aus verschiedenen Stämmen, darunter auch Fusobacterium nucleatum. Dieses Bakterium ist jedoch nicht nur auf die Mundhöhle beschränkt. Es wurde auch in anderen Bereichen des Körpers nachgewiesen, wo es möglicherweise das Tumorwachstum und die Metastasierung fördert.
Klinische Bedeutung und Herausforderungen
„Fusobakterien fanden lange Zeit wenig Beachtung - und das trotz ihrer klinischen Bedeutung“, bemerkt Jörg Vogel, Geschäftsführender Direktor des HIRI. Obwohl herkömmliche Antibiotika die Ausbreitung von Fusobakterien hemmen und dadurch das Tumorwachstum verlangsamen können, ist ihr langfristiger Einsatz mit unerwünschten Nebenwirkungen wie Magen-Darm-Problemen aufgrund einer gestörten Darmflora verbunden. Dies liegt daran, dass Antibiotika nicht nur schädliche, sondern auch nützliche Bakterien angreifen.
Gezielte Therapieansätze mit Peptidnukleinsäuren (PNA)
In einer aktuellen Studie konzentrieren sich Forscher auf Peptidnukleinsäuren (PNA), künstlich hergestellte Moleküle, die DNA oder RNA ähneln. Diese Struktur, die kurzen Proteinketten ähnelt, verleiht PNAs eine außergewöhnliche Stabilität. Die Basen entsprechen denen in DNA, was es den PNAs ermöglicht, Transkripte gezielt anzusteuern. Als sogenannte Antisense-Moleküle binden PNAs an die komplementäre Boten-RNA (mRNA) eines Zielgens und blockieren deren Funktion. Auf diese Weise unterbinden sie die Produktion lebenswichtiger Proteine.
Valentina Cosi, Erstautorin der Studie, erklärt: „Das Ergebnis war überraschend, da die Verbindung nicht auf die für Antisense-Nukleinsäureketten erwartete Weise agiert, sondern einen neuen Mechanismus aufweist.“ Die Studie liefert eine Grundlage für die Entwicklung von Antisense-Therapeutika gegen F. nucleatum und zeigt, dass diese Verbindung eine neue Strategie für gezieltere Antibiotika bieten könnte.
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Die Mund-Darm-Achse: Eine bidirektionale Verbindung
Die Vorstellung, dass der Körper ein in sich geschlossenes System mit klar getrennten Bereichen ist, gehört längst der Vergangenheit an. Moderne Forschung zeigt, dass die verschiedenen Mikrobiome des Körpers in ständigem Austausch stehen und sich gegenseitig beeinflussen. Das orale Mikrobiom besteht aus etwa 700 verschiedenen Bakterienarten, die auf Zähnen, Zahnfleisch, Zunge und Wangenschleimhaut siedeln. Diese mikrobielle Gemeinschaft erfüllt wichtige Funktionen: Sie unterstützt die Verdauung bereits im Mund, trainiert das Immunsystem und schützt vor der Ansiedlung pathogener Keime.
Täglich gelangen Millionen dieser Mundbakterien über den Speichel in den Verdauungstrakt. Aktuelle Studien belegen, dass ein erheblicher Teil dieser Mikroorganismen die Magenpassage überlebt und den Darm erreicht, wo sie mit dem dortigen Mikrobiom interagieren können. „Die Bakterien aus dem Mund sind nicht nur Durchreisende im Darm, sondern können sich dort ansiedeln und das Darmmikrobiom beeinflussen“, erklärt Prof. Besonders interessant ist der Stoffwechselweg des Nitrats, der die Mund-Darm-Verbindung eindrucksvoll demonstriert.
Auswirkungen von Mundspülungen auf das Mikrobiom
Die tägliche Mundspülung gehört für viele Menschen zur Routine wie das Zähneputzen selbst. Doch was als erfrischender Abschluss der Mundhygiene gedacht ist, könnte unerwartete Folgen haben. Eine Studie untersuchte die Auswirkungen der alkoholhaltigen Mundspülung Listerine Cool Mint auf das orale Mikrobiom. Die Ergebnisse waren beunruhigend: Nach dreimonatiger täglicher Anwendung zeigte sich eine signifikante Veränderung der Bakterienzusammensetzung im Mund- und Rachenraum der Probanden. Besonders auffällig war die Vermehrung zweier potenziell problematischer Bakterienarten: Fusobacterium nucleatum und Streptococcus anginosus.
Noch deutlicher wird der systemische Einfluss von Mundspülungen bei Betrachtung des Nitrat-Stoffwechsels. Ähnliche Effekte wurden für den Blutdruck nachgewiesen. Die Wirkung verschiedener Mundspülungstypen unterscheidet sich dabei erheblich. Chlorhexidin-haltige Präparate, die häufig bei akuten Entzündungen eingesetzt werden, zeigen die stärksten Effekte auf das Mikrobiom.
Empfehlungen für die zahnärztliche Praxis
Angesichts der wachsenden Erkenntnisse über die Auswirkungen von Mundspülungen auf das Mikrobiom stellt sich die Frage: Wie können Zahnärzte ihre Empfehlungen anpassen? Die Deutsche Gesellschaft für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde (DGZMK) hat ihre Empfehlungen zum Einsatz von Mundspülungen in den letzten Jahren deutlich differenziert. „Wir raten inzwischen zu einem gezielten, zeitlich begrenzten Einsatz antibakterieller Mundspülungen bei spezifischen Indikationen und nicht mehr zur dauerhaften präventiven Anwendung“, erläutert Prof. Dr.
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In der praktischen Umsetzung bedeutet dies: Chlorhexidin-haltige Präparate sollten ausschließlich bei akuten Entzündungen oder nach chirurgischen Eingriffen für maximal zwei Wochen angewendet werden. Innovative Ansätze setzen auf die gezielte Förderung des gesunden oralen Mikrobioms statt auf dessen Bekämpfung. Präbiotische Mundspülungen enthalten spezielle Nährstoffe, die das Wachstum nützlicher Bakterien fördern. Noch einen Schritt weiter gehen probiotische Ansätze. Ähnlich wie im Darmbereich werden hier gezielt nützliche Bakterienstämme zugeführt, um das Mikrobiom positiv zu beeinflussen.
Die Darm-Hirn-Achse: Ein komplexes Kommunikationsnetzwerk
Die Mikrobiom-Darm-Hirn-Achse verbindet die periphere Darmfunktion mit den emotionalen und kognitiven Zentren des Gehirns. Vagalnerven verbinden den Magen mit dem Hirnstamm und senden Impulse an kortikothalamische Gehirnregionen. Bakterielle Stoffwechselprodukte, wie kurzkettige Fettsäuremoleküle (SCFAs, Propionat, Butyrat und Acetat) und Trimethylamin-N-Oxid (TMAO), können die Homöostase des ZNS verändern. SCFAs können kognitive Funktionen wie Lernen und belohnungsbezogenes Verhalten verändern.
Fusobacterium nucleatum und Neuroinflammation
Fusobacterium nucleatum kann eine Neuroinflammation auslösen, indem es die Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke (BHS) verringert. Bei der AD-Entzündung im Gehirn und im Darm überwiegen gramnegative LPS-Bakterien. Die Neurodegeneration bei Alzheimer geht mit einer Darmdysbiose oder einem Ungleichgewicht des Mikrobioms einher.
Mikrobiom und neurologische Erkrankungen
In einer kürzlich veröffentlichten Übersichtsarbeit untersuchten Forscher die vorhandenen Daten über die Rolle des Darmmikrobioms bei der Entstehung der Alzheimer-Krankheit (AD). Die Alzheimer-Krankheit, die weltweit wichtigste Demenzursache, führt zu Amyloid-β-Ablagerungen, verringerten Synapsen und neurofibrillären Knäueln. Eine mikrobielle Beteiligung an der Pathogenese der Alzheimer-Krankheit könnte die Therapieoptionen erweitern.
Fusobacterium nucleatum und Krebs
Fusobakterien werden mit einem fortschreitenden Tumorwachstum bei Dickdarm-, Speiseröhren- und Brustkrebsvarianten in Verbindung gebracht. Indem die Keime das Krebsgewebe besiedeln, stehen sie in direktem Austausch mit den bösartigen Zellen und dem menschlichen Immunsystem. „Wenn wir die Fusobakterien aus dieser Wechselwirkung entfernen könnten, so sollten wir damit auch das Tumorwachstum beeinflussen können“, hofft Valentina Cosi.
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Molekulare Strategien von Fusobacterium nucleatum
Wissenschaftler des Helmholtz-Instituts für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI) und des Instituts für Molekulare Infektionsbiologie (IMIB) in Würzburg wollen besser verstehen, wie genau der Mundhöhlenkeim Fusobacterium nucleatum mit verschiedenen Krebserkrankungen in Verbindung steht. Um den molekularen Strategien dieser Bakterien auf die Schliche zu kommen, hat das Team neue genetische Werkzeuge entwickelt. Entdeckt wurde damit ein möglicher Regulator für das Anhaften der Mikroorganismen an Tumorzellen.
Die Würzburger Wissenschaftler haben ein dringend benötigtes Instrumentarium für den Einsatz in Fusobacterium nucleatum entwickelt und erstmals auch ein Fluoreszenz-Bildgebungsverfahren etabliert, mit dem sie die Mikroorganismen darstellen und verfolgen können. Mithilfe ihrer genetischen Werkzeuge hat das Team einen Faktor entdeckt, der womöglich zur Kontrolle der Adhäsion der Onkomikroben an Tumorzellen beiträgt.
Weitere Forschungsergebnisse
Eine Studie mit neuseeländischen Frauen ergab, dass Frauen mit schlechterer Mundgesundheit deutlich häufiger unter starken Schmerzen litten. Eine Analyse des oralen Mikrobioms anhand von Speichelproben ergab zudem, dass bestimmte Bakteriengattungen besonders häufig bei Schmerzpatientinnen auftraten. Die Forschenden vermuten, dass es eine direkte Verbindung zwischen oralem Mikrobiom und Nervensystem geben könnte, die mit der schon lange bekannten Darm-Hirn-Achse vergleichbar ist.
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