Das Bakterium Streptococcus mutans gilt als Hauptakteur der Biofilm- und Kariesbildung. Forscher konnten nun aufdecken, wie S. mutans mit anderen Mikroorganismen zusammenarbeitet und seinen eigenen kleinen Schutzwall errichtet.

Trotz intensiver Forschung und diverser Prophylaxemaßnahmen sind auch heute noch weltweit mehr als zwei Milliarden der Bevölkerung von Karies betroffen. Forscher der University of Pennsylvania, USA, sind durch Untersuchungen im Bereich der mikrobiellen Biogeografie, einem noch sehr jungen Forschungsfeld, dem Erfolgskonzept der Kariesbakterien ein großes Stückchen näher gekommen. Sie untersuchten die Mikrobenbeläge auf extrahierten Zähnen von Kindern. Unter der Verwendung spezieller Techniken (konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie, Fluoreszenzmarkierung von Bakterien usw.) gelang es ihnen, die räumliche und strukturelle Organisation der Biofilme sichtbar zu machen. Sie entdeckten vier verschiedene Architekturen: Maiskolben-, Igel- und Seetang-ähnliche sowie eine 3D-kuppelartige Struktur. Letztere war in 70 Prozent der Proben, die anderen jeweils in einem Drittel vorhanden.

Weitere Analysen der Kuppel-Architektur brachten eine raffinierte mehrschichtige „Konstruktion“ der Biofilme zutage, an deren Aufbau S. mutans aktiv beteiligt ist. So geben die Bakterien extrazelluläre Schleimfäden ab. Der Biofilm wird stabilisiert, das Kuppelgerüst entsteht.

Der Clou: S. mutans tummeln sich dicht gedrängt im Inneren, dem Kern des 3D-Konstrukts, und können dort abgeschirmt und ungehindert ihrer Arbeit nachgehen. Die äußeren Schichten wurden hingegen durch andere orale Bakterien und Polymere gebildet, die zugleich einen Schutzwall darstellen.

Auch das konnten die Forscher in einem Test mit Chlorhexidin belegen. Der antimikrobielle Wirkstoff konnte an intakten Kuppelbelägen nichts ausrichten. Lediglich, wenn die äußere Schicht beschädigt war, zeigte Chlorhexidin die gewünschte Wirkung.

Der Artikel ist im Fachjournal Proceedings der National Academy of Sciences (PNAS) erschienen.

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