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.  

Seit dem Neolithikum hoher Getreideverzehr; Weizen und Gerste im Nahen Osten kultiviert -> Zunahme von Zahnstein und Mund-Erkrankungen wie Karies und Parodontitis, die bei den alt- und mittelsteinzeitlichen Jägern und Sammlern selten waren. Beides polymikrobielle, plaquevermittelte Infektionen, wohl Störungen des gesunden, ökologisch ausgewogenen oralen Biofilms, die durch Kostveränderungen wie den Konsum vergärbarer Kohlenhydrate ausgelöst werden können. Karies heute bei 60-90 % aller Schulkinder in Industrieländern. Mundbakterien auch mit etlichen systemischen Erkrankungen wie Arthritis, kardiovaskulären Erkrankungen und Diabetes assoziiert.

34 prähistorische europäische Skelette (11 M, 11 F, 12 unbekannten Geschlechts; gestorben mit unter 20 bis über 60 Jahren), davon 6 vor dem Neolithikum (späte Jäger/Sammler aus Polen), 6 neolithisch (Halberstadt-Sonntagsfeld), 1 Glockenbecherkultur (Benzingerode-Heimburg), 3 Bronzezeit (Yorkshire), 6 frühes Mittelalter (Northamptonshire), 12 spätes Mittelalter (York).

Auf Phylum-/Stamm-Niveau ähnelt Zusammensetzung von altem Zahnstein dem heutiger Proben, d. h. er ist typisch für Mundflora und nicht für Böden, Zahninneres o. ä. Verunreinigungen. Alle 15 Phyla aus heutiger Mundflora auch in altem Zahnstein nachgewiesen; Firmicutes und Actinobacteria dominieren.

Genauere phylogenetische Analyse: klare Verschiebung der Mikrobiom-Zusammensetzung bei der Einführung des Ackerbaus. Frühe Jäger- und Sammler-Gruppen beherbergten weniger mit Karies und Parodontitis assoziierte Taxa (was auch  zum Skelettzustand passt); typisch waren Clostridia wie Clostridiales und nichtpathogene Ruminococcaceae. Nach Übergang zur Landwirtschaft (mehr weiche, kohlenhydratreiche Nahrung) bemerkenswerte Konstanz bis vor etwa 400 Jahren; typisch waren weiterhin nichtpathogene Taxa wie Clostridiales Incertae Sedis, aber auch mit Karies assoziierte Veillonellaceae sowie mit Parodontitis assoziierte Taxa wie Porphyromonas gingivalis und Arten der Gattungen Tennerella und Treponema. Heutige Mundflora zeichnet sich durch erheblich geringere Biodiversität und Dominanz potenziell Karies erzeugender Bakterien aus, z. B. Streptococcus mutans. In moderner Mundflora stärker vertreten sind kariesassoziierte Veillonellaceae und Lachnospiraceae sowie Actinomycetales. Vor allem viel mehr Streptococcus mutans; kariesassoziierte Bakterien erst nach dem Mittelalter dominant geworden – wohl während der industriellen Revolution, die vor etwa 200 Jahren begann: Weißmehl, Zucker aus Rüben und Zuckerrohr … -> mikrobielle Gärung -> pH-Wert in der Plaque sinkt -> Demineralisierung der Zähne.

Biodiversität der heutigen europäischen Mundflora erheblich geringer als im gesamten Zeitraum zwischen Mesolithikum und Spätmittelalter. Weniger „gesunde“ Bakterien wie Ruminococcaceae; parodontititsassoziierte Bakterien ähnlich häufig wie seit den ersten Bauern; mehr Kariesbakterien. Sowohl im humanen Mikrobiom als auch in Makroökosystemen geht größere phylogenetische Diversität mit größerer Resilienz und Produktivität des Systems einher. Heutige Mundflora anfälliger für Störungen, z. B. durch unausgewogene Kost oder Pathogene.

Parodontitis könnte etlichen Forschern zufolge durch dauerhafte Entzündung zu Diabetes, Herzerkrankungen usw. beitragen. Da Parodontitis-Bakterien aber seit dem Neolithikum in der Mundflora stark vertreten sind, dürfte die Zunahme dieser Erkrankungen in der Moderne auf andere Faktoren zurückgehen.

 

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