Schlagwort-Archiv: Porphyromonas gingivalis

Von Dirigenten, Schlusssteinen und ungeladenen Gästen

Einen Mangel an Metaphern und Analogien kann man der Mikrobiom-Fachliteratur wahrlich nicht vorwerfen.

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George Hajishengallis (2013) diskutiert zum Beispiel die Frage, ob das Bakterium Porphyromonas gingivalis bei Parodontitis den entzündlichen Knochenverlust wirklich verursacht oder eher dirigiert („orchestrates“). Ein anderes Bild für denselben Sachverhalt: So, wie erst der Schlussstein („keystone“) einen Trockenbau-Mauerbogen zusammenhält, ist dieses Bakterium ein zentraler Bestandteil der entzündlichen Mundflora, aber nicht die alleinige Ursache der Erkrankung.

Im Netzwerk der gegenseitigen Abhängigkeiten im Ökosystem eines dysbiotischen Mikrobioms sitzen solche „keystone species“ wie die Spinnen im Netz (schraffierter Kreis): Sie erleichtern vielen anderen Arten, die zur Krankheit beitragen, das Überleben und profitieren ihrerseits von vielen weiteren Organismen. Nur wenige Arten im System sind gar nicht auf andere Organismen angewiesen. Im Netzwerk rechts sind sie mit Sternchen markiert, im Torbogen links ruhen sie direkt auf dem Erdreich.

Kultivieren – und damit durch Standardtests eindeutig nachweisen – lassen sich bisher oft nur diejenigen Arten eines Mikrobioms, die nicht auf die anderen Organismen angewiesen und insofern für das Gesamtgefüge eher untypisch sind: eben die untersten Steine des Bogens.

Genau wie in einem dysbiotischen Mikrobiom (zum Beispiel dem Biofilm bei einer Parodontitis oder der Darmflora bei einer chronisch-entzündlichen Darmerkrankung) stabilisieren sich auch die Arten in einem homöostatischen Mikrobiom (zum Beispiel einer gesunden Mund- oder Darmflora) gegenseitig: Die Ausscheidungen der einen Art dienen der nächsten als Rohstoffe. Die Arten nutzen alle Ressourcen so gründlich, dass ein Eindringling schlechte Karten hat, weil es für ihn keine Nische gibt.

In einem stabilen Mikrobiom beeinflussen die Teilnehmer außerdem ihre Umwelt so, dass die Bedingungen für ihr eigenes Gedeihen und das Gedeihen ähnlicher Organismen ideal sind (pH-Wert, Nährstoffe, Sauerstoffgehalt usw. – siehe Gleich und gleich gesellt sich gern). Ein Eindringling, der andere Bedürfnisse hat (hier: Pathogen = Biertrinker), hat so lange schlechte Karten, wie die übrige Gemeinschaft (hier: Kommensalen = Weintrinker) stabil bleibt.

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Wird die etablierte Gemeinschaft aber destabilisiert, beispielsweise durch Antibiotika, durch Attacken des Immunsystems oder durch eine hartnäckige Diarrhö, können sich Eindringlinge ausbreiten und ein neues Beziehungsgeflecht aufbauen – sozusagen eine Biertrinker-Kultur. Jessica Ferreyra et al. (2014) sprechen von „Party Crashers“, also ungeladenen Gästen. Auf einmal sind die alten Kommensalen in der Minderheit, und sie kommen mit den neuen Umweltbedingungen nicht zurecht, sodass sie die Hegemonie nicht einfach zurückerobern können.

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Jetzt befindet sich das System im rechten tiefen Tal in der untersten Abbildung im Artikel über die Resilienz, und es bedürfte einer erneuten „Kulturrevolution“, um es wieder in den homöostatischen Zustand zurückzubewegen – sofern das überhaupt möglich ist.

Mundflora und Immunreaktionen von mittelalterlichen Bewohnern des Klosters Dalheim

Ergänzende Informationen zu Adler et al.; auch diese Zusammenfassung ist noch nicht allgemein verständlich aufbereitet:

Warinner C et al. (2104): Pathogens and host immunity in the ancient human oral cavity. Nature Genetics 46, 336,344, doi:10.1038/ng.2906

Zahnstein enthält viele verwertbare Informationen (DNA, Proteine) und ist in vielen alten Schädeln zu finden. Die Autoren haben (1) die Mundflora von mittelalterlichen Menschen mit leichter bis schwerer Parodontitis analysiert, (2) 40 opportunistische Pathogene charakterisiert, (3) alte mutmaßliche Atibiotikaresistenzgene identifiziert, (4) das Genom des Parodontitis-assoziierten Keims Tannerella forsythia rekonstruiert und (5) 239 bakterielle sowie 43 menschliche Proteine identifiziert, die einen historisch alten Zusammenhang zwischen Faktoren unseres Immunsystems, Pathogenen des „roten Komplexes“ und Parodontitis belegen.

Die humane Mundflora umfasst über 2000 Bakterien-Taxa, darunter viele Keime, die an Parodontitis, Atemwegs-, kardiovaskulären und systemischen Erkrankungen beteiligt sind. Zahnstein = komplexer, mineralisierter Biofilm, der aus Zahnbelag (Plaque), Speichel und der Flüssigkeit in Zahnfleischtaschen entsteht.

Adler et al. haben die alte Mundflora nur auf Phylumebene analysiert und gezielt nach einigen Arten gesucht. Zur Charakterisierung des Gesundheitszustands wurden hier nun an vier Skeletten aus dem mittelalterlichen Kloster Dalheim (Deutschland, etwa 950-1200 n. Chr.) genauere Analysen durchgeführt. 2699 mikrobielle OTUs (operational taxonomic units) identifiziert. Dominant: 1 Archäen- und 9 Bakterien-Phyla (mit absteigenden Anteilen: Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria, Bacteroidetes, Synergistetes, Chloroflexi, Fusobacteria, Spirochetes, Euryarchaeota), die alle auch moderne Mundflora dominieren. Bemerkenswert selten: Bodenbakterien wie Acidobacteria -> kaum Verunreinigung der Proben.   Weiterlesen

Zahnstein-Archiv: Mundflora änderte sich mit industrieller Revolution stärker als mit neolithischer Revolution

Zusammenfassung noch nicht allgemein verständlich aufbereitet:

Adler CA et al. (2913): Sequencing ancient calcified dental plaque shows changes in oral microbiota with dietary shifts of the Neolithic and Industrial revolutions. Nature Genetics 45/4, 450-455, doi:10.1038/ng.2536

Abstract: Zwei der größten Ernährungsumstellungen in der Menschheitsgeschichte: Anpassung an kohlenhydratreiche Kost mit der neolithischen Revolution (Ackerbau) vor etwa 10.000 Jahren und Verbreitung industriell verarbeiteten Mehls und Zuckers um 1850 n. Chr. Die Autoren haben Zahnstein (mineralisierte Plaque) von 34 alten europäischen Skeletten und von 10 Australiern der Gegenwart per 16S-rRNA-Sequenzierung untersucht. Zusammensetzung der Mundflora von Steinzeit bis einschließlich Mittelalter überraschend konstant; erst danach wurden die heute allgegenwärtigen Kariesbakterien dominant. Mundflora-Ökosystem heute deutlich weniger divers als früher, was zu den für postindustrielle Gesellschaften typischen chronischen Erkrankungen (im Mund und im restlichen Körper) beitragen könnte.

Zahnstein entsteht, wenn Plaque, ein sehr dichter bakterieller Biofilm, mit Kalziumphosphat mineralisiert wird. Die Bakterien werden sowohl ober- als auch unterhalb des Zahnfleischsaums schichtweise in kristalliner, knochenähnlicher Matrix eingeschlossen und halten sich in Skeletten sehr gut.   Weiterlesen

Blinde Passagiere auf der Santa Maria

Kolumbus brachte aus der Neuen Welt reiche Beute mit – neben Treponema pallidum (dem Syphilis-Erreger) vermutlich auch irgendein Bakterium oder Virus oder Allergen, das bei Menschen mit entsprechender Veranlagung rheumatoide Arthritis auslöst.

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Vor der „Entdeckung“ Amerikas war diese Autoimmunerkrankung in Europa unbekannt. Bei alten amerikanischen Skeletten lassen sich dagegen die typischen Gelenkdeformationen nachweisen. Im Gegenzug brachten die Europäer Masern-, Pocken- und Grippe-Erreger nach Amerika.

Zusammenhänge zwischen Parodontitis und Autoimmunerkrankungen

Zusammenfassung der Abstracts einiger Arbeiten:

Mesut Ogrendik: Rheumatoid arthritis is linked to oral bacteria: etiological association. Mod Rheumatol 19, 2009, 453-456, doi: 10.1007/d10165-009-0194-9 (Open Access)
Klinische Studien haben Hinweise auf signifikante Assoziationen zwischen diesen beiden Erkrankungen erbracht. Im Serum und der Gelenkflüssigkeit von Patienten mit rheumatoider Arthritis (RA) wurden hohe Titel von Antikörpern gegen anaerobe Mundbakterien gefunden. In ihrer Gelenkflüssigkeit wurden Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythensis und Prevotella intermedia nachgewiesen. Antibiotika, die gegen Infektionen mit anaeroben Mundbakterien helfen, wirken auch gegen RA. Der Autor des Reviews kommt zu dem Schluss, dass diese Bakterien direkt mit der Etiologie der RA zusammenhängen. Umso wichtiger sei es, Parodontitis zu behandeln und ihre Chronifizierung zu verhindern.

B. S. Patil, S. Patil, T. R. Gururaj: Probable autoimmune causal relationship between peridontitis and Hashimoto thyroiditis: A systemic review. Niger J Clin Pract 14, 2011, 253-261, doi: 10.4103/1119-3077.86763 (Open Access)
Manifestation und Fortschreiten von Parodontitis hängen von vielen Faktoren ab; es gibt z. B. Zusammenhänge mit systemischen Erkrankungen. Hashimoto-Thyreoiditis wurde als eine mögliche Ursache für Parodontitis diskutiert.  Die Mechanismen ähneln sich (Autoantikörper …). Bei Hashimoto-Patienten führt eine Parodontitis-Behandlung oft nicht zum Erfolg.  Abb.: mögliche Mechanismen: Hashimoto-Thyreoiditis -> Endothel-Fehlfunktion -> nicht genug NO verfügbar -> erhöhter oxidativer Stress -> erhöhte Serum-Prostanoide, Zytokine und Matrix-Metalloproteasen -> Parodontitis. Und/oder Hashomoto-Th. -> Stress -> veränderte Mikrozirkulation im Zahnfleisch -> veränderte Beweglichkeit der Zellen bei Entzündung -> Parodontitis. Weiterlesen