Was die Zinkkonzentration in Zähnen verrät

Ähnlich wie Knochen enthält Dentin hauptsächlich Kalzium und Phosphat sowie organische Stoffe und eine Reihe von Spurenelementen, die normalerweise homogen verteilt sind. Das Spurenelement Zink kommt jedoch in einigen Regionen fast gar nicht vor, während es in der Nähe der Pulpa hingegen recht hoch konzentriert ist.

Bis zu dieser Studie war nicht bekannt, wie hoch die Konzentration von natürlichem Zink ist und wie es in gesunden Zähnen verteilt ist.

Um diese Frage zu klären, verwendeten die Wissenschaftler um Prof. Dr. Paul Zaslansky, Charité Berlin, und Dr. Ioanna Mantouvalou vom HZB Rinderzähne von Schlachthöfen, da diese nicht durch Behandlungen oder Zahnpasta mit Zink kontaminiert sind. Daher. Infrarotuntersuchungen hatten gezeigt, dass Rinderzähne eine hohe Ähnlichkeit mit menschlichen Zähnen aufweisen, zudem sind sie viel jünger und haben keine Vorgeschichte.

„Zuerst haben wir feine Schnitte gemacht und diese unter einem Rasterelektronenmikroskop untersucht. Diese Bilder zeigten, dass das Material zwischen den einzelnen Tubuli nahezu perfekt homogen ist“, berichtet Mantouvalou. Anschließend untersuchte das Team die Zähne mit 3-D-Röntgentomografie-Systemen, um die dreidimensionale Mikrostruktur, insbesondere die Dichte des Materials, zu kartieren.

Wie erwartet nimmt die Zahndichte in der Nähe der Pulpa ab, weil in dieser Region immer mehr Tubuli liegen. Die quantitative Ermittlung der Mikrostruktur ermöglichte es, das Material korrekt zu modellieren und die experimentellen Daten der Mikro-Röntgenfluoreszenzspektroskopie auszuwerten.

„Wir haben die Signale vieler Elemente aufgezeichnet, insbesondere von Kalzium, Phosphor und Zink. Während Kalzium und Phosphor, die beide aus den Nanokristallen des Dentins stammen, gleichmäßig verteilt sind, haben wir einen sehr starken Anstieg der Zinkkonzentration von außen nach innen, das heißt, in Richtung Pulpa, beobachtet und quantifiziert“, sagt Mantouvalou.

„Diese Ergebnisse sind für die weitere Verbesserung der Zahnmedizin interessant, beispielsweise wenn es darum geht, ob für bestimmte Zahnbehandlungen eher Materialien mit niedrigem oder eher hohem Zinkgehalt empfohlen werden sollten“, erklärt Zaslansky.

In gesunden Zähnen ist Zink im Dentin eingeschlossen. Bei Karies oder durch Wurzelkanalbehandlungen mit zinkhaltigen Pasten könnten jedoch bestimmte Enzyme chemisch aktiviert werden, die negative Auswirkungen haben. „Um unsere Hypothese zu bestätigen, die auf Rinderzähnen basiert, sind nun Studien an menschlichen Zähnen erforderlich.“

Die Studie zeigt den Autorinnen und autoren zufolge, dass Zink als Indikator für die Bestimmung der Mineralstoffdichte von Knochenmaterial dienen könnte. „Die Knochendichte ist für viele Patientinnen und Patienten ein großes Thema: Jeder weiß, dass wir Kalzium und mehr Mineralien für starke Knochen brauchen. Aber vielleicht ist eigentlich ein ausgewogenes Verhältnis der Mikroporosität das, was wir wollen“, vermutet Zaslansky.

Er kommt zu dem Schluss: „Wir haben überraschenderweise festgestellt, dass Zink wahrscheinlich als empfindlicher Indikator für Gradienten in der Materialdichte verwendet werden kann, die sich im Laufe des Lebens verändern können. Die Dichte hängt mit der mechanischen Leistungsfähigkeit des Knochengewebes zusammen und sollte weder zu hoch noch zu niedrig sein, um im menschlichen Körper ihre Funktion zu erfüllen. Mit hochsensitiven Methoden wie der Röntgenfluoreszenz können wir möglicherweise Dichteveränderungen im Laufe des Alterungsprozesses überwachen.“