Fortbildung Mikrobiom

Die Rolle des oralen Mikrobioms bei der Periimplantitis

Periimplantäre Gesundheit, periimplantäre Mukositis und Periimplantitis werden entsprechend der aktuellen Klassifikation periimplantärer Erkrankungen von 2018 anhand klinischer Entzündungszeichen und röntgenologischer Beurteilung des Knochenniveaus definiert. Ätiologie und pathophysiologische Prozesse sind zentraler Bestandteil gegenwärtiger Forschung. Aktuelle Erkenntnisse bestätigen die Relevanz des Mikrobioms – neue potenzielle Pathogene, Bakterienkomplexe sowie eine ökologische Betrachtung des Gleichgewichts im submukosalen Biofilm – bei der Entstehung und der Progression der Erkrankung.

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Abb. 1: Klinisches Bild einer Periimplantitis inklusive Röntgenbild Moritz Kebschull

Die Zahl der gesetzten Implantate in Deutschland steigt von Jahr zu Jahr. Dentale Implantate bieten eine zuverlässige Versorgung des Patienten mit gesteigerter Lebensqualität, indem sie die natürliche Funktion mit nahezu identischen biologischen Eigenschaften wie am Zahn wiederherstellen. Implantat-getragene Prothesen ermöglichen im Vergleich zu rein Schleimhaut-getragenen Prothesen einen verbesserten Halt, eine leichtere Adaptation und eine höhere Kaubelastung. Auch Einzelzahnimplantate bieten eine Vielzahl an Vorteilen im Vergleich zur konventionellen Versorgung von Einzelzahnlücken. Insgesamt sind Implantate oftmals der konventionellen prothetischen Versorgung überlegen und stellen dank ihrer positiven Überlebensrate eine zuverlässige und valide Alternative dar [Buser et al., 2012; Degidi et al., 2012; Fischer und Stenberg, 2012; Gotfredsen, 2012].

Doch korrespondierend mit dem Anstieg der gesetzten dentalen Implantate steigt auch die Anzahl der periimplantären Infektionen. In der vielfach zitierten Arbeit von Derks und Tomasi wurde auf Patientenebene eine Prävalenz der periimplantären Mukositis von knapp 45 Prozent festgestellt; fast jeder vierte Implantatpatient wies eine Periimplantitis auf [Derks und Tomasi, 2015]. Das stellt uns als Behandler vor neue Herausforderungen, die zum einen aufgrund der zunehmenden Prävalenz, zum anderen aufgrund der anspruchsvollen und unvorhersagbaren Therapiemöglichkeiten stetig steigen [Berglundh et al., 2019; Claffey et al., 2008; Faggion et al., 2010; Jepsen et al., 2015; Jepsen et al., 2019; Persson et al., 2010; Renvert et al., 2009; Renvert et al., 2008; Renvert et al., 2009; Sahrmann et al., 2011; Salvi et al., 2017].

Hintergrund

In die seit 2018 geltende neue Klassifikation der parodontalen Erkrankungen wurden zum ersten Mal das periimplantäre Gewebe und damit verbundene pathologische Veränderungen aufgenommen. Dabei unterscheidet man: ‚Periimplantäre Gesundheit‘, ‚Periimplantäre Mukositis‘, ‚Periimplantitis‘ und ‚Periimplantäre Weich- und Hartgewebsdefekte‘ [Caton et al., 2018].

Nach Implantation heilt das dentale Implantat idealerweise ossär ein. Es bildet sich eine Knochen-Implantat-Verbindung aus – eine direkte strukturelle und funktionelle knöcherne Anlagerung an die synthetische Oberfläche des belasteten Implantats [Albrektsson et al., 1981; Albrektsson et al., 1986; Schroeder et al., 1976]. Diese Verankerung ist als Osseointegration bekannt [Branemark et al., 1969; Branemark et al., 1977]. Die periimplantäre Gesundheit ist definiert als klinisch gesundes Hart- und Weichgewebe um ein osseointegriertes Implantat. Dabei kann dies lediglich durch die Abwesenheit klassischer Entzündungszeichen beurteilt werden. Dazu gehören die Abwesenheit von Schwellung, Blutung auf Sondierung und Rötung des periimplantären Weichgewebes [Berglundh et al., 2018].

Dr. Annika T. Kröger

| privat

  • 2010–2015: Studium der Zahnmedizinmedizin an der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
  • 2015: Approbation
  • 2016–2018: wissenschaftliche Mitarbeiterin, Poliklinik für Parodontologie, Zahnerhaltung und Präventive Zahnheilkunde, Universitätsklinikum Bonn (Direktor: Prof. Dr. Dr. Søren Jepsen)
  • seit 2018: Clinical Lecturer, Department of Oral Surgery, School of Dentistry, University of Birmingham, UK (Head of Department: Prof. Dr. Dr. Thomas Dietrich)
  • 2020: Promotion (Betreuer: Prof. Dr. Moritz Kebschull)

Kommt es jedoch zur Ausbildung einer Inflammation periimplantärer Gewebe ohne Knochenverlust, spricht man von einer periimplantären Mukositis. Wichtigstes Kennzeichen sind dabei die Blutung auf Sondierung und die Begrenzung der Entzündung auf das periimplantäre Saumepithel [Berglundh et al., 2018]. Breitet sich der pathologische Prozess in den Bereich des knöchernen Attachments aus, ist die Destruktion irreversibel und man spricht von einer Periimplantitis (Abbildung 1a). Zusätzlich zu den bereits genannten klinischen Kennzeichen kann man hier auch röntgenologisch den Knochenverlust feststellen, der mit erhöhten Sondierungstiefen und/oder Rezessionen einhergeht [Berglundh, 2019] (Abbildung 1b).

Obwohl sich die Forschung intensiv mit der Ätiologie und den pathologischen Prozessen, die zur Ausbildung einer Periimplantitis führen, auseinandersetzt, sind noch nicht alle Fragen geklärt [Heitz-Mayfield und Lang, 2010]. Fest steht jedoch, dass es sich bei der Periimplantitis um eine plaqueassoziierte chronische inflammatorische Erkrankung handelt. Neben einer Vielzahl von Risikofaktoren, wie eine unzureichende Mundhygiene, fehlende Nachsorge und eine parodontale Vorerkrankung, die die Ausbildung einer Periimplantitis begünstigen, ist die Ursache im Bereich der Plaque und im Gewebe zu vermuten [Renvert und Quirynen, 2015; Schwarz et al., 2018; Sousa et al., 2016; Stacchi et al., 2016].

Die submuköse Mikrobiota

Subgingivale Plaque dient als ökologische Nische für eine Vielfalt von Bakterien. Dank Sequenzierungsmethoden nach dem Hochdurchsatz-Verfahren konnte in jüngerer Vergangenheit ein umfassenderes Bild der bakteriellen Zusammensetzung des pathologischen Biofilms dieser infektiösen Umgebungen gezeichnet werden [Tamaki et al., 2011; Yang et al., 2016].

Eine Vielzahl an wissenschaftlichen Arbeiten untersucht die mikrobielle Zusammensetzung submuköser Plaque in gesunden periimplantären Situationen im Vergleich zu Periimplantitis [Al-Ahmad et al., 2018; Apatzidou et al., 2017; Koyanagi et al., 2010; Kumar et al., 2012; Maruyama et al., 2014; Sanz-Martin et al., 2017; Shiba et al., 2016; Tamura et al., 2013; H. Zheng et al., 2015]. Aktuell ist uns nur eine Arbeit bekannt, die die submuköse Plaque und deren Zusammensetzung in Abhängigkeit von dem Schweregrad der Periimplantitis-Erkrankung untersucht hat [Kröger et al., 2018].

Allgemein kann bei der Betrachtung des aktuellen Forschungsstands festgehalten werden, dass mit zunehmender Erkrankungsschwere die Häufigkeit anaerober Gram-negativer Bakterien deutlich zunimmt [Al-Ahmad et al., 2018; Apatzidou et al., 2017; Koyanagi et al., 2010; Kröger et al., 2018; Kumar et al., 2012; Sanz-Martin et al., 2017; Tamura et al., 2013]. Anaerobe Spezies sind auch in der Parodontitis mit erhöhter Erkrankungsschwere assoziiert und weisen in der Periimplantits Parallelen auf.

Des Weiteren wird deutlich, dass der Artenreichtum mit der Erkrankungsschwere abnimmt. Während bei Gesunden oder in Fällen periimplantärer Mukositis beziehungsweise bei minimalem Knochenverlust noch eine hohe Vielfalt von Bakterien zu finden ist, nimmt diese mit steigender Destruktion ab [Kröger et al., 2018]. Sowohl die Reduktion der Artenvielfalt als auch die Änderung der Charakteristika von aerob zu obligat anaerob in Abhängigkeit vom Erkrankungsschweregrad weist auf eine erhöhte Pathogenität des submukösen Mikrobioms bei tieferer Destruktion hin.

Verschiedene bakterielle Spezies wurden dabei in gesunden periimplantären Geweben oder in Situationen mit geringer Erkrankungsschwere nachgewiesen. Dazu gehören unter anderem verschiedene Streptokokken und Veillonellen, die typische Vertreter der Frühbesiedler dentaler Plaque sind und für die der Mundraum als natürliches Habitat gilt [Mashima und Nakazawa, 2014; Socransky et al., 1998; W. Zheng et al., 2016]. Auch explizit gesundheitsassoziierte Keime sind zu finden wie einige Neisseria-Spezies und Bifidobakterien [Gao et al., 2018; Hojo et al., 2007].

Besonderes Augenmerk verdienen dabei die Bifidobakterien: Zum einen erschwert die Anwesenheit dieses Taxons die Ansiedlung des bekannten parodontalpathogenen Keims P. gingivalis [Jasberg et al., 2016]. Zum anderen konnten in Laboruntersuchungen präventive und protektive Eigenschaften in Bezug zu progressivem Attachmentverlust nachgewiesen werden [Oliveira et al., 2017].

Abb. 2: Schematische Darstellung periimplantärer Situationen:a) Periimplantäre Gesundheit | Quelle: Kröger

Abb. 2: Schematische Darstellung periimplantärer Situationen: b) Periimplantäre Mukositis: Die Gingiva ist geschwollen (Volumenzunahme), erhöhte Vaskularisierung (rote Linien) führt zur Rötung der Gingiva, die Entzündung begrenzt sich auf den Bereich um das Saumepithel, wobei die kollagenen Fasern (blau) an Stabilität verlieren (Gewebsauflockerung), bei Sondierung wird das Saumepithel durchstoßen und es kommt zur Blutung. | Quelle: Kröger

Abb. 2: Schematische Darstellung periimplantärer Situationen: c) Periimplantitis: Die destruktiven Entzündungsvorgänge schreiten fort und das entzündliche Infiltrat liegt im periimplantären Bindegewebe, nahe dem periimplantären Knochen (grün) – dieser Vorgang ist irreversibel. | Quelle: Kröger

Darüber hinaus wurden bei schwerer Periimplantitis in Proben Pathogene gefunden, die in der Vergangenheit bereits mit parodontaler Destruktion in Verbindung gebracht wurden. Dazu gehören unter anderem F. nucleatum, P. intermedia, Eubakterien [Faveri et al., 2015; Jervøe-Storm et al., 2015; Koyanagi et al., 2010]. Auch T. parvum ist mit steigender Erkrankungsschwere zu finden. Interessant ist hierbei, dass dieser Keim bei dem Erkrankungs-Pendant am Zahn – der Parodontitis – gehäuft in höchst-akuten nekrotisierenden Formen auftritt [Wyss et al., 2001], wobei Treponemen allgemein ein parodontal-destruktives Verhalten ausweisen [Socransky et al., 1998].

Ein gesonderter Hinweis gilt dem Bakterium Filifactor alocis. Herkömmliche Nachweise von Bakterien konnten dieses Pathogen aufgrund seiner komplexen Kultivierbarkeit nicht nachweisen. Nur dank der neuesten Sequenziertechniken – wie die Hochdurchsatz-Sequenzierung – wurde deutlich, dass F. alocis nicht nur mit parodontalen Infektionen, sondern auch mit schweren Läsionen der Periimplantitis assoziiert ist [Aruni et al., 2015; Kröger et al., 2018]. Aufgrund seiner hochvirulenten destruktiven Eigenschaften trägt er beträchtlich zum Weich- und Hartgewebsabbau bei [Aruni et al., 2011]. Er gilt nach heutigem Stand als einer der Markerkeime bei der Parodontitis und könnte auch bei der Periimplantitis eine wichtige Rolle spielen [Aruni et al., 2014; Kröger et al., 2018]. 

Submuköse Bakterien-Komplexe

Der Begriff der ‚bakteriellen Komplexe‘ wurde durch Socransky et al. bei der Parodontitis geprägt [Socransky et al., 1998]. Dabei können Bakterien dank ihrer symbiotischen und pathogenen Eigenschaften in verschiedene Komplexe zusammengefasst werden, wobei jeder Komplex eine unterschiedliche Virulenz aufweist und in bestimmten Stadien der Parodontitis eine wichtige Rolle spielt. Am bekanntesten ist wohl der ‚rote Komplex‘ – dabei handelt es sich um die höchst parodontalpathogenen anaeroben Keime P. gingivalis, T. forsythia und T. denticola [Socransky et al., 1998].

Auch im Bereich der Periimplantitis gibt es in der aktuellen Literatur Hinweise auf funktionelle bakterielle Komplexe im submukösen Biofilm [Ghensi et al., 2020; Kröger et al., 2018]. Korrelationsanalysen haben dabei mikrobielle Netzwerke aufgezeigt (Abbildung 3). Interessanterweise gruppieren sich dabei solche Spezies zu funktionellen Einheiten, die entweder mit einem erhöhten Schweregrad assoziiert sind oder umgekehrt. Die Komplexe, die aus Bakterien mit positiver Schweregradassoziation bestehen, enthalten häufig Spezies, die in der Vergangenheit bereits mit destruktiven Prozessen in Zusammenhang gebracht wurden. Umgekehrt findet man in den gesundheitsassoziierten Komplexen häufig auch gesundheitsassoziierte Spezies. Darüber hinaus scheint sich die Koexistenz von gesundheits- und destruktionsassoziierten Komplexen auszuschließen.

Abb. 3: Rote Verbindunglinien kennzeichnen ein Ausschließen der Koexistenz der Bakterien, grüne Verbindungen hingegen stellen symbiotische Beziehungen dar. Insgesamt sind fünf Komplexe zu erkennen. Drei dieser Komplexe bestehen ausschließlich aus Bakterien, die mit hoher Erkrankungsschwere assoziiert sind (oberhalb der unterbrochenen Linie, rote Punkte) und zwei beinhalten ausschließlich Keime, die mit geringer Erkrankungsschwere auftreten (unterhalb der unterbrochenen Linie, türkisfarbene Punkte). | Quelle: Kröger et al., 2018, mit freundlicher Genehmigung von John Wiley & Sons, Inc.

Dysbiose: Ursache oder Folge?

Neben bakteriellen Komplexen konnte auch eine mit der Erkrankungsschwere zunehmende Dysbiose des submukosalen Biofilms nachgewiesen werden [Kröger et al., 2018]. Dysbiose selbst ist definiert als eine Verschiebung der mikrobiologischen Zusammensetzung einer ökologischen Nische, wobei gesundheitsassoziierte Keime von (potenziellen) Pathogenen auskonkurriert werden [Marsh, 2015].

Bei einer Vielzahl von Erkrankungen wurde eine solche ökologische Verschiebung beobachtet und als kausaler Faktor festgehalten: Diabetes mellitus, Autismus, Adipositas [Boulange et al., 2016; Buffington et al., 2016; Carding et al., 2015]. Das wohl in der Zahnmedizin bekannteste Beispiel ist dabei die Parodontitis [Deng et al., 2017]. Die Ursachen für das Auftreten einer Dysbiose sind ebenso vielfältig: Häufig zu finden sind eine geschwächte Immunabwehr, eine Antibiotika-Überexposition, Ernährung, Alkoholmissbrauch [Chan et al., 2013; Mikkelsen et al., 2016; Yan et al., 2011].

Bei der Periimplantitis steigt das Ausmaß der Dysbiose mit dem Krankheitsschweregrad. Dies bedeutet: Je mehr Destruktion bereits am Implantat vorzufinden ist, desto stärker haben bereits die krankheitsassoziierten Komplexe Überhand gewonnen und die gesundheitsassoziierten Komplexe verdrängt [Kröger et al., 2018]. Die Veränderung der Zusammensetzung des submukösen Mikrobioms resultiert also in einem circulus vitiosus [Meyle und Chapple, 2015]: je schwerer die Erkrankung, desto mehr Dysbiose und desto stärker die weitere Destruktion.

Elementarer Punkt in der Therapie ist das frühzeitige Erkennen der Erkrankung und ebenso das rasche Einschreiten, um diesen pathologischen Prozess zu unterbrechen und die beschleunigte Progression zu unterbinden. Ziel der Therapie muss also die Wiederherstellung eines gesunden periimplantären Ökosystems sein – mit einem Gleichgewicht von gesundheitsassoziierten Bakterien und (potenziellen) Pathogenen [Socransky und Haffajee, 2005].

Neben der traditionellen Instrumentierung, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von Geräten wie einem Pulver-Wasserstrahlgerät mit Glycinpulver, die auf eine möglichst vollständige Zerstörung des submukosalen Biofilms und eine Ausbildung eines gesundheitsassoziierten Biofilms nach erfolgter Heilung setzt, sind hierfür auch Modifikatoren der Wirtsantwort und des Mikrobioms in wissenschaftlicher Erprobung. Für diese Faktoren – zum Beispiel probiotische Bakterien – konnten aber bislang trotz vielversprechender Daten aus experimentellen Studien noch keine überzeugenden klinischen Daten gewonnen werden.

Zusammenfassung und Einordnung

Aus den aktuellen Forschungsergebnissen wird ersichtlich, dass keine einzelne bakterielle Spezies ursächlich für die Ausbildung der Erkrankung sein kann. Zum Hauptteil befinden sich in der submukösen Plaque opportunistische Erreger oder Bakterien, die natürlich im oralen Milieu vorkommen [Marsh, 2015].

Es wird zunehmend deutlich, dass das Mikrobiom und dessen Eigenschaften in der Gesamtheit maßgeblich für die Ausbildung der Periimplantitis sind. Neben der variierenden Zusammensetzung abhängig vom Schweregrad der Erkrankung sind Synergien und Antagonismen der Bakterien in deren Umfeld nicht zu vernachlässigen. Der Nachweis der mit der Erkrankungsschwere assoziierten Dysbiose des submukosalen Biofilms ist ein wichtiger Wegweiser für die Pathogenität des submukosalen Mikrobioms in der Gesamtheit und in Abhängigkeit von der Zusammensetzung.

Zusätzlich weisen die Untersuchungsergebnisse darauf hin, dass es sich bei der Periimplantitis um einen multifaktoriellen Prozess handelt: Neben der bakteriellen Kontamination ist die Wirtsabwehr von entscheidender Bedeutung. Die Immunabwehr des Gewebes ist ein wesentlicher Faktor bei der Aufrechterhaltung eines gesunden Habitats. Umgekehrt ist die Ausbildung einer Dysbiose immer auch Hinweis auf eine nicht proportionale Immunantwort auf den potenziell pathogenen Biofilm.

In der Tat ist mittlerweile umstritten, ob immer die bakterielle Infektion der wesentliche Faktor für die Erkrankung ist oder ob nicht die Zusammensetzung und die ökologische Bilanz (Symbiose/Dysbiose) ganz wesentlich von der Aktivität des Immunsystems des Wirts abhängen. Diese Aktivität wird durch verschiedene veränderliche (zum Beispiel Rauchen oder Stress) sowie nicht- oder nur bedingt veränderliche Risikofaktoren (genetische Prädisposition, Diabetes mellitus) beeinflusst. Schließlich werden derzeit dentale Materialien – zum Beispiel aus der Implantatoberfläche herausgelöste Ionen und/oder Partikel – als weitere Faktoren diskutiert, die eine verstärkte Immunreaktion und somit indirekt auch eine verstärkte Dysbiose des submukosalen Biofilms auslösen könnten.

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