Wie Feinstaub die Mundschleimhaut schädigt (und Parodontitis verschlimmert)

Luftverschmutzung kann die Mundgesundheit beeinträchtigen. Forschende der Staatlichen Universität São Paulo (UNESP) und der Universität von São Paulo (USP) zeigen, dass die Exposition gegenüber Feinstaub (PM2,5) – einem Hauptfaktor der städtischen Luftverschmutzung – Veränderungen im Mundgewebe verursacht und die Zerstörung des Zahnhalteapparats beschleunigt.

Für die Studie wurden 40 männliche vier Wochen alte Mäuse in einer kontrollierten Umgebung verschmutzter Luft ausgesetzt, die im Bereich der Avenida Doutor Arnaldo im Westen der Stadt São Paulo gesammelt worden war. Nach der Eingewöhnungsphase wurden die Tiere mithilfe einer computergenerierten Randomisierungssequenz zufällig vier Versuchsgruppen ( n = 10 pro Gruppe) zugeteilt: G1 – gefilterte Luft (FA) für 30 Tage; G2 – gefilterte Luft (FA) für 60 Tage; G3 – PM2,5-Exposition für 30 Tage; und G4 – PM2,5-Exposition für 60 Tage. Die Zuteilung erfolgte durch einen Prüfer, der nicht an den Expositionsverfahren oder der Ergebnisbewertung beteiligt war.

Das Experiment wurde in zwei Phasen durchgeführt. In der ersten Phase untersuchten die Forschenden die Auswirkungen einer chronischen PM2,5-Exposition auf das orale Gewebe, insbesondere auf Zunge und Parodontium, unter physiologischen Bedingungen. In der zweiten Phase untersuchten sie, ob eine PM2,5-Exposition die durch LPS induzierte Parodontitis verstärkt. Die Studie war als kontrolliertes, randomisiertes und verblindetes experimentelles Modell angelegt.

Alle Ergebnisbewertungen, einschließlich histologischer, biochemischer und mikro-computertomografischer (Mikro-CT) Analysen, wurden unter verblindeten Bedingungen durchgeführt.

• Mäuse, die gefilterter Luft (FA) ausgesetzt waren, zeigten eine erhaltene Lungenarchitektur ohne Anzeichen einer Entzündung. Bronchiolen und Alveolarstrukturen waren intakt, mit gut organisierten Alveolarsepten aus Typ-I- und Typ-II-Pneumozyten. Im Gegensatz dazu wiesen PM2,5-exponierte Tiere eine ausgeprägte Lungenentzündung auf, die durch perivaskuläre und peribronchiale Leukozyteninfiltration, Verdickung der Alveolarsepten und Epithelhyperplasie charakterisiert war.

• Zudem induzierte die PM2,5-Exposition deutliche Veränderungen des Epithels und des Bindegewebes in beiden Geweben, darunter Hyperkeratose, Akanthose und Epithelid-Desorganisation, begleitet von einer Verdickung der Lamina propria und fokalen mononukleären Entzündungsinfiltraten. Zusätzlich erhöhte die PM2,5-Exposition die Anzahl und Degranulation von Mastzellen im Parodontal- und Zungengewebe.

• Die Exposition gegenüber PM2,5 führte zu einem signifikanten Anstieg der proinflammatorischen Zytokinspiegel sowohl im Parodontalgewebe als auch im Zungengewebe.

• Darüber hinaus führte die Exposition gegenüber PM2,5 in beiden untersuchten Geweben zu einem signifikanten oxidativen Ungleichgewicht. Die Aktivitäten der antioxidativen Enzyme (SOD, CAT und GPx) waren im Parodontal- und Zungengewebe signifikant reduziert (p  < 0,05 bzw. p  < 0,01, je nach Marker), während die TBARS-Werte (MDA-Äquivalente) signifikant erhöht waren (p  < 0,05), was auf eine verstärkte Lipidperoxidation hindeutet.

• Bei FA-exponierten Tieren induzierte die LPS-Gabe klassische Merkmale einer Parodontitis, darunter Epithelschädigung, Infiltration von Entzündungszellen und Alveolarknochenresorption.

• Eine vorherige PM2,5-Exposition verschlimmerte die LPS-induzierten Parodontalschäden signifikant. Die histologische Analyse zeigte eine erhöhte Infiltration von Entzündungszellen, insbesondere von Lymphozyten, sowie eine gesteigerte Osteoklastenaktivität in den Resorptionslakunen. Die Mikro-CT-Analyse bestätigte einen stärkeren Alveolarknochenverlust in der PM2,5 + LPS-Gruppe, der sich in einer signifikanten Reduktion des BV/TV-Wertes im Vergleich zu den LPS + FA-Kontrollen zeigte.

„Es ist bereits gut dokumentiert, dass Luftverschmutzung verschiedene Organe beeinträchtigt. Da die Mundhöhle ständig der äußeren Umgebung ausgesetzt ist, vermuteten wir, dass auch sie von der Luftverschmutzung betroffen sein könnte. Was wir jedoch nicht erwartet hatten, waren derart signifikante Veränderungen im Mundgewebe“, sagt Studienkoordinator Prof. Luis Carlos Spolidorio von der zahnmedizinischen Fakultät der UNESP in Araraquara.

Die Wissenschaftler stellten fest, dass die Belastung durch PM2,5 Entzündungen im Parodontalgewebe verschlimmert und den Alveolarknochenabbau verstärkt. Dieser Prozess beeinträchtigt die Struktur, die die Zähne stützt. Die überraschendsten Befunde wurden jedoch in der Schleimhaut der Zunge festgestellt.

„Selbst bei Tieren ohne induzierte Parodontalentzündung konnten wir signifikante Veränderungen in der Mundschleimhaut feststellen, darunter eine Verdickung des Zungenepithels, eine erhöhte Keratinablagerung und eine höhere Anzahl degranulierter Mastzellen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Mundschleimhaut besonders empfindlich auf die Auswirkungen der Luftverschmutzung reagiert“, berichtet Spolidorio.

Zusätzlich zu diesen strukturellen Veränderungen zeigte die Studie eine erhöhte Produktion von Entzündungsmarkern (Zytokinen) sowie oxidativen Stress in der Zunge und im parodontalen Gewebe. Letzteres ist für die Stützung und den Schutz der Zähne verantwortlich. Den Wissenschaftlern zufolge deutet diese Reihe von Veränderungen darauf hin, dass die Exposition gegenüber PM2,5 ein biologisches Umfeld begünstigt, das die Entstehung und Verschlimmerung von Entzündungsprozessen fördert.

Oxidativer Stress, der durch ein Ungleichgewicht zwischen der Produktion reaktiver Moleküle und der antioxidativen Abwehrkapazität des Körpers gekennzeichnet ist, kann Zellen und Gewebe schädigen, wenn dieses Gleichgewicht gestört wird. Dieser Mechanismus wurde als einer der Hauptwege identifiziert, über die Luftverschmutzung das Mundgewebe beeinträchtigen und zum Fortschreiten von Parodontalerkrankungen beitragen kann.

"Wir haben in einem kontrollierten Versuchsaufbau nachgewiesen, dass die Mundschleimhaut Veränderungen durchläuft, wenn sie Feinstaub ausgesetzt ist. Diese Erkenntnis stellt einen wichtigen Fortschritt dar, da sich frühere Studien darauf beschränkten, Zusammenhänge zwischen Luftverschmutzung und Munderkrankungen festzustellen. Mit unserer Studie konnten wir die zellulären und molekularen Mechanismen aufklären, die die Exposition gegenüber dem Schadstoff mit den in der Mundhöhle beobachteten Veränderungen verknüpfen“, erklärt der Forscher.

Laut Spolidorio sind an den Auswirkungen der Luftverschmutzung auf das Mundgewebe wahrscheinlich mehrere biologische Mechanismen beteiligt. Dies liegt daran, dass die Mundhöhle eine der wichtigsten Schnittstellen zwischen dem Körper und der äußeren Umgebung darstellt. „So können eingeatmete Partikel in direkten Kontakt mit der Mundschleimhaut kommen und lokale Entzündungsreaktionen auslösen. Darüber hinaus können diese Partikel, nachdem sie die Lunge erreicht haben, systemische Entzündungen und oxidativen Stress hervorrufen, die entfernte Organe und Gewebe, einschließlich der Mundhöhle, beeinträchtigen können“, sagt er.

Dem Forscher zufolge unterstreichen die Ergebnisse zudem die Bedeutung staatlicher Maßnahmen zur Verbesserung der Luftqualität. „Die Vorbeugung gegen die Folgen der Luftverschmutzung hängt ebenso sehr von der individuellen Vorsorge wie von kollektiven Strategien zum Gesundheitsschutz ab. Je besser wir die Auswirkungen der Luftverschmutzung auf verschiedene Organe und Gewebe verstehen, desto deutlicher wird, wie wichtig es ist, die Belastung der Bevölkerung durch Luftschadstoffe zu verringern“, resümiert er.