Parodontologie 28.02.2011

Mikrobiologische Diagnostik in der Parodontologie

Mikrobiologische Diagnostik in der Parodontologie

In den letzten Jahren hat die mikrobiologische  Diagnostik nicht nur in parodontologischen Zentren, sondern auch in zahnärztlichen Praxen, deren Inhaber sich besonders der komplexen Prophylaxe und Behandlung der Parodontitis verpflichtet fühlen, einen beachtenswerten Aufschwung erfahren. Das ist verständlich, besitzen doch besondere parodontopathogene Bakterienspezies, die auch als „Markerkeime“ bezeichnet werden können, eine Schlüsselrolle im ätiologisch-pathogenetischen Geschehen der Parodontitis.
 
Einige ätiologische Assoziationen von charakteristischen Spezies mit bestimmten Formen der Parodontitis sind heute unbestritten. So gilt der leukotoxinbildende Actinobacillus actinomycetem comitans  (A.a.) (Titelbild links) als die bakterielle Ursache aggressiver Parodontitiden, insbesondere ihrer lokalisierten aber auch der generalisierten juvenilen Formen.  Für die chronische Parodontitis ist die ätiologische Bedeutung von Porphyromonas gingivalis (P.g) (Titelbild rechts), aber auch von Tannerella forsythensis (T.f.) und Treponema denticola (T.d.) unbestritten, die Virulenzfaktoren dieser Spezies sind auch schon zumindest teilweise recht gut bekannt. Natürlich gibt es neben diesen genannten Erregern noch eine ganze Anzahl anderer Spezies, für die eine ätiologische Bedeutung für die Parodontitis postuliert wird. Die Arbeitsgruppe um Socransky und Haffajee aus Boston (USA) hat in diesem Zusammenhang vorgeschlagen, parodontopathogene Keime mit jeweils etwa der gleichen ätiologischen Signifikanz in Komplexen zusammenzufassen, denen sie dann verschiedene Farben zugeordnet haben. Während A.a. wegen seiner besonderen Stellung bei der aggressiven Parodontitis keinem dieser Komplexe angehört, sondern gewissermaßen eine Sonderstellung einnimmt, enthält beispielsweise der rote Komplex (große ätiologische Bedeutung) die oben genannten drei anderen parodontopathogenen Spezies P.g., T.f. und T.d.
Nun häufen sich aber auch die Berichte darüber, dass die bekannten parodontopathogenen Bakterien auch als Erreger der Periimplantitis eine große Bedeutung besitzen. Das verdient um so mehr Beachtung, da ja bekanntermaßen die Applikation von osseointegrierten Implantaten immer häufiger zur Versorgung teilbezahnter und zahnloser Kiefer angewendet wird und es sich herausgestellt hat, dass es trotz gewissenhafter zahnärztlicher Therapie auch zu Implantatverlusten kommen kann. Dabei dürfte neben der okklusalen Überlastung die Infektion im periimplantären Bereich die Hauptursache darstellen.
Bei den genannten Bakterien handelt es sich um gramnegative Anaerobier, die zusammen mit einer Vielzahl anderer Spezies in der Flora der parodontalen Tasche oder des periimplantären Spaltes vorkommen. Über lange Zeit wurde in der parodontalen Mikrobiologie versucht, alle diese Bakterien zu kultivieren, d.h. die Bemühungen um Verbesserung der entsprechenden Möglichkeiten bzw. Bedingungen standen ganz im Vordergrund der Bemühungen. Da diese Kultivierung aber eine sehr arbeitsintensive und vor allem zeitaufwendige Methode ist, waren die Ergebnisse praktisch nur von wissenschaftlichem Interesse und konnten nicht den Weg in die tägliche Routine des parodontologisch arbeitenden Zahnarztes finden. Diese Situation hat sich grundlegend geändert. Wie in der gesamten Bakteriologie ist auch hier die Entwicklung hin zu kulturunabhängigen Verfahren beschritten worden, die außerdem noch den Vorteil haben, recht schnell, d.h. innerhalb von wenigen Tagen (hängt von den Einsendebedingungen in das Labor ab), reproduzierbare Ergebnisse zu liefern.

Kulturunabhängige mikrobiologische Verfahren zum Nachweis parodontopathogener Bakterien
Hier haben sich die auf den Nachweis der bakteriellen DNA beruhenden Methoden breit durchgesetzt. Nach der Isolierung der bakteriellen Desoxyribonukleinsäuren werden die der nachzuweisenden Bakterien mithilfe spezifischer Primer (Oligonukleotide) in der Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR) vermehrt und dann mit einer bestimmten Nachweismethodik (z.B. Hybridisierung) dargestellt. Die PCR kann dabei als qualitatives Verfahren oder auch als quantitative Methodik zur Erfassung der Menge vorhandener Genommengen (und damit auch Bakterienmengen) eingesetzt werden. Trugen diese Verfahren lange Zeit experimentellen Charakter, stehen nunmehr auch kommerziell erhältliche Testkits und -verfahren zur Verfügung, die eine schnelle, zuverlässige und vor allem auch in der täglichen Praxis gut zu nutzende mikrobiologische Diagnostik der wesentlichen parodontopathogenen Erreger erlauben. Mehrere Firmen bieten für den praktisch tätigen Zahnarzt diesen Service an bzw. es stehen auch für mikrobiologische Labors Testkits zur Verfügung, sodass diese Laboratorien dann ebenfalls die gewünschte Diagnostik für den Zahnarzt übernehmen können. Wir selbst arbeiten mit den Testkits der Firma Hain Lifescience GmbH (Nehren)  und sind in der Lage, innerhalb von zwei Tagen reproduzierbar die mikrobiologische Diagnostik der parodontopathogenen Markerkeime durchzuführen. Während mit dem micro-IDent-Test die schon oben genannten Bakterien nachgewiesen werden können, erlaubt der micro-Ident plus-Test darüber hinaus auch noch die Erfassung sechs anderer Keimarten, die für die Beurteilung der parodontalen Infektion nützlich sein können.

Wo liegen die Vorteile der PCR-gestützten Methodik gegenüber der Kultivierung?

  1. Schnelligkeit
  2. Hohe Sensitivität
  3. Selektion der wichtigsten Bakterien durch Einsatz spezifischer Primer, damit ist kein Überwuchern durch irrelevante Bakterien wie in der Kultur möglich
  4. Unkomplizierter Versand der Untersuchungsprobe (endodontische Papierspitze in einem Röhrchen), kein Transportmedium nötig.

 

Als gewisser Nachteil soll nicht verschwiegen werden, dass mit dieser Methodik lediglich die DNA der parodontopathogenen Erreger nachgewiesen wird, d.h. es ist völlig gleichgültig, ob die infrage kommenden Bakterien noch leben oder bereits abgestorben sind. Allerdings zeigten parallel durchgeführte Studien die prinzipiell gute Übereinstimmung der Ergebnisse sehr exakter kultureller und molekularbiologischer Untersuchungstechniken. Sollte jedoch der Verdacht auf eine Candida-Infektion oder auf eine pyogene Infektion mit opportunistischen Keimen (z.B. Enterobakterien) bestehen, so ist die Kultivierung nach wie vor eine sinnvolle diagnostische Möglichkeit.

 

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Wann ist die mikrobiologische  Diagnostik der parodontopathogenen Erreger sinnvoll?
Der praktisch tätige Zahnarzt wird unweigerlich mit dieser Frage konfrontiert werden, muss er doch die Diagnostik im Labor anfordern und dabei auch berücksichtigen, dass sie zurzeit noch nicht als generelle Kassenleistung anerkannt ist. Wichtig ist die Erfassung der parodontopathogenen Keime bei folgenden Indikationen:

1. Aggressive Parodontitis
Der Nachweis von Actinobacillus actinomycetem comitans dient als Kriterium für die mögliche Progression der Erkrankung. Die Therapie muss auf die Eliminierung dieses Erregers ausgerichtet sein und kommt ohne Antibiotikagabe nicht aus. Dabei ist für die Wahl des Antibiotikums wichtig zu wissen, ob A.a. vorhanden ist oder nicht. Möchte man z.B. die Therapie mit der Kombination Amoxicillin/Metronidazol (van Winkelhoff-Cocktail) wegen der relativ hohen Nebenwirkungsrate bzw. Toxizität vermeiden, so bietet sich bei alleinigem Nachweis von A.a. auch eine Monotherapie mit Amoxicillin an. Das heißt, die mikrobiologische Untersuchung sollte am Beginn der komplexen Parodontitistherapie stehen sowie auch als Therapiekontrolle zur Bestätigung der Eradikation von A.a. durchgeführt werden.

2. Vor Beginn einer Antibiotikatherapie
Der Einsatz von Antibiotika sollte aus mikrobiologischer Sicht niemals blind verlaufen. Die Kenntnis des Erregerspektrums ist für die Wahl des einzusetzenden Antibiotikums wichtig. Der Nachweis von Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythensis oder Treponema denticola erlaubt z.B. den Einsatz von Metronidazol oder von Doxycyclin in Monotherapie, ohne wiederum auf nebenwirkungsreichere Kombinationen angewiesen zu sein.

3. Therapierefraktäre Parodontitis
Hierbei können aus der Kenntnis des vorhandenen Keimspektrums unter Umständen Rückschlüsse auf das Nichtansprechen der therapeutischen Bemühungen gezogen werden. Hierbei sollte aber nach Möglichkeit ein Test eingesetzt werden, der nicht nur die wichtigsten parodontopathogenen Markerkeime , sondern darüber hinaus auch noch ein weiteres Spektrum an möglicherweise für dieses Ergebnis bedeutsamen Spezies erfasst. In unserem Labor hat an dieser Stelle der micro-Ident plus-Test (Hain Lifescience GmbH, Nehren) seinen Platz.

4. Beurteilung der Rekolonisierung nach angeschlossener Parodontitisbehandlung
Die Betreuung der Parodontitispatienten erfordert die Kontrolle in regelmäßigen zeitlichen Abständen (im Recall). Hierbei kann es von hohem Interesse sein, zu wissen, ob eine Rekolonisierung der pathogenen Flora bereits wieder eingetreten ist. Bekanntlich geht diese Rekolonisierung der Verschlechterung der klinischen Parameter (Taschentiefe, Attachmentverlust) voraus.

5. Periimplantitis
Bei dieser Erkrankung sollte die infektiöse Ursache erst einmal festgestellt werden, bevor eine spezifisch antimikrobiell ausgerichtete Therapie eingeleitet wird. Da bisherige Studien zeigen, dass prinzipiell das gleiche Spektrum parodontopathogener Keime als Ursache anzuschuldigen ist wie bei der Parodontitis, sind auch hier die verfügbaren Testsysteme für die mikrobiologische Erregerdiagnostik geeignet.

6. Kenntnis der parodontopathogenen Flora für individuelle Therapientscheidung 
Unabhängig von den unter 1 – 5 genannten Indikationen kann die Kenntnis der parodontopathogenen Flora bei Parodontitis vor Behandlungsbeginn zu einer individuell abgestimmten komplexen zahnärztlichen Therapie führen.

Wie wird die Probenentnahme für die mikrobiologisch/molekularbiologische Untersuchung durchgeführt?
Die Probenentnahme erfolgt mithilfe steriler endodontischer Papierspitzen. Nach der Entfernung oberflächlicher Beläge werden eine oder auch zwei Spitzen für 20 Sekunden tief in die Parodontaltasche eingeführt und nach dem Entfernen in ein steriles Röhrchen für den Transport in das Labor eingebracht. Weitere Maßnahmen sind nicht erforderlich.

Analyse des individuellen Parodontitisrisikos
Gegenwärtig werden viele Versuche unternommen, mit geeigneten klinischen und paraklinischen Methoden zu Aussagen über das individuelle Parodontitisrisiko eines Patienten zu gelangen. Eine Reihe solcher Faktoren sind ja auch bereits bekannt. Parodontitiden verlaufen bei Rauchern schwerer als bei Nichtrauchern, sie können stressbedingt schwer verlaufen und sind mit einer ganzen Reihe von  systemischen Erkrankungen assoziiert.
Hier sind an erster Stelle Diabetes mellitus und Hyperglykämie zu nennen. Die aggressive Parodontitis in Form von lokalisierten und generalisierten juvenilen  Erkrankungen kann mit erblich bedingten Funktionsverlusten oder Defekten polymorphkerniger Granulozyten einhergehen. Auch das Alter an sich stellt einen Risikofaktor dar, sodass insbesondere der Attachmentverlust in Bezug zum Lebensalter ein wichtiges Beurteilungskriterium darstellt. Natürlich spielen auch der Grad der Mundhygiene und damit das Vorhandensein supragingivaler Plaque eine Rolle. Was Laborparameter anbetrifft, so gibt es viele Ansätze, einen oder mehrere geeignete Risikofaktoren zu identifizieren. Bis jetzt ist das aber eigentlich nur für individuelle genetische Faktoren gelungen.
Seit den Untersuchungen der Arbeitsgruppe um Kornman vor rund zehn Jahren weiß man, dass bestimmte genetische Konstellationen das Risiko, an einer Parodontitis mit schwerem Verlauf zu erkranken, erhöhen. Dabei spielt das proinflammatorische Zytokin Interleukin 1-Beta (IL 1b) eine besondere Rolle. Dieses Interleukin ist einer der wichtigsten Entzündungsmediatoren und wird gerade bei chronisch-entzündlichen Prozessen vermehrt nachgewiesen. Die Produktion von IL 1b auf einen Entzündungsreiz ist jedoch bei verschiedenen Personen unterschiedlich. Bedingt durch Varianten in den Strukturen der Gene, die für die Produktion von IL 1b verantwortlich sind, können höhere oder geringere Mengen des Zytokins gebildet werden. Diese Genvarianten werden als Polymorphismen bezeichnet. Bei Vorliegen eines solchen Genpolymorphismus im Il 1b-Gen produziert eine Person auf einen gleichen Entzündungsreiz hin eine größere Menge an Interleukin 1b, was das Risiko einer schweren entzündlichen Erkrankung deutlich erhöht. Es gibt kein Parodontitis-Gen und der sogenannte IL 1- positive Genotyp führt auch nicht dazu, dass der Patient auf eine Parodontitisbehandlung schlechter ansprechen würde, aber er hat lebenslang ein individuell höheres Risiko, an einer schweren Parodontitis zu erkranken.
Die Feststellung dieses Genotyps und darüber hinaus auch das Vorhandensein eines „Gegenspielers“ des entzündungshemmenden Interleukin 1-Rezeptorantagonisten (IL 1RN) ist bisher die einzige labordiagnostische Möglichkeit zur Feststellung eines individuellen Risikos. Mit dem GenoType PST plus-System bietet die schon erwähnte Firma Hain Lifescience GmbH (Nehren) einen Testkit an, der wiederum gestützt auf eine PCR-Technologie dem mikrobiologischen Labor die Durchführung dieser individuellen Risikoanalyse erlaubt. Dieses Ergebnis unterscheidet vier mögliche Genotypen (siehe Grafik), die eine Aussage über das individuelle Parodontitisrisiko erlauben. Die einzige Maßnahme, die der Zahnarzt durchzuführen hat, ist die Entnahme eines Wangenabstrichs mithilfe eines Wattetupfers, der dann in das Labor eingesendet wird. Der vorhandene Genotyp wird dann in den durch den Abstrich gewonnenen Schleimhautzellen nachgewiesen. Damit kann der Patient gegebenenfalls über sein genetisch vorhandenes höheres Parodontitisrisiko informiert werden, was vielleicht auch für die individuelle Prophylaxe nicht ganz unwesentlich ist.

Was ist von der Labordiagnostik in der Zukunft zu erwarten?

Zurzeit arbeiten einige Arbeitsgruppen daran, mithilfe labordiagnostischer Verfahren Hinweise für die Progression einer Parodontitis zu finden. Die Pathogenese der Parodontitis wird immer besser aufgeklärt und verschiedene immunologische oder biochemische Parameter wie bestimmte Interleukine oder auch Matrix-Metall-Proteinasen, die bei Destruktionsvorgängen im Bindegewebe eine wesentliche Funktion haben, könnten geeignet sein, hier eine Vorhersagefunktion zu bekommen. Mit der Erfassung des verantwortlichen Bakterienspektrums und einer Prognoseabschätzung könnte die Labordiagnostik in der Zukunft für den Zahnarzt eine wesentlich bedeutendere Rolle einnehmen als das heute der Fall ist.

Autoren: Prof. Dr. med. Wolfgang Pfister, Priv.-Doz. Dr. Bernd W. Sigusch,  Universitätsklinikum Jena, Institut für Medizinische Mikrobiologie und Poliklinik für Konservierende Zahnheilkunde

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