Bakterien entwickeln sich ständig weiter, um zu überleben – großartig für sie, weniger großartig für jeden, der jemals Antibiotika gebraucht hat. Eine Hauptfolge dieser unermüdlichen Anpassung ist, dass viele schädliche Mikroben resistent gegen Antibiotika und Desinfektionsmittel werden, was ernsthafte Herausforderungen für Medizin und öffentliche Gesundheit schafft. Aber nicht alle Bakterien sind gefährlich. Tatsächlich sind viele für die Gesundheit des menschlichen Körpers unerlässlich, weshalb Wissenschaftler jetzt erforschen, ob es möglich ist, das Verhalten von Bakterien zu beeinflussen, anstatt sie einfach nur zu vernichten. Radikale Idee, wir wissen.
Im menschlichen Mund kommunizieren Bakterien nahezu ständig – etwa 700 Bakterienarten leben dort, und viele tauschen chemische Botschaften durch einen Prozess namens Quorum Sensing aus. Einige dieser Mikroben kommunizieren mit Signalmolekülen, die als N-Acyl-Homoserinlactone (AHLs) bekannt sind – klingt wie etwas, das ein Chemiker nach einem vergessenen griechischen Gott benannt hat. Forscher des College of Biological Sciences und der School of Dentistry machten sich daran zu untersuchen, wie diese bakteriellen Signale das orale Mikrobiom formen und ob die Unterbrechung dieser Signale helfen könnte, schädliche Plaquebildung zu verhindern, während gesunde Bakterien erhalten bleiben. Ihre Ergebnisse, veröffentlicht in npj Biofilms and Microbiomes, könnten irgendwann Behandlungen weit über die Zahnmedizin hinaus beeinflussen.
Das Forschungsteam entdeckte mehrere wichtige Muster in der Interaktion von Mundbakterien. „Zahnbelag entwickelt sich in einer Abfolge, ähnlich wie ein Waldökosystem“, sagte Mikael Elias, außerordentlicher Professor am College of Biological Sciences und leitender Autor der Studie. „Pionierarten wie Streptococcus und Actinomyces sind die ersten Siedler in einfachen Gemeinschaften – sie sind im Allgemeinen harmlos und mit guter Mundgesundheit verbunden. Zunehmend vielfältige späte Besiedler umfassen die ‚Red Complex‘-Bakterien wie Porphyromonas gingivalis, die stark mit Parodontitis in Verbindung gebracht werden. Durch die Störung der chemischen Signale, die Bakterien zur Kommunikation nutzen, könnte man die Plaquegemeinschaft manipulieren, damit sie in ihrem gesundheitsassoziierten Stadium bleibt oder dorthin zurückkehrt.“
Die Forscher fanden auch heraus, dass Sauerstoff eine überraschend wichtige Rolle dabei spielt, wie diese bakteriellen Botschaften das Plaquewachstum beeinflussen. „Besonders auffällig ist, wie die Sauerstoffverfügbarkeit alles verändert“, sagte Hauptautor Rakesh Sikdar. „Wenn wir die AHL-Signalisierung unter aeroben Bedingungen blockierten, sahen wir mehr gesundheitsassoziierte Bakterien. Aber wenn wir AHLs unter anaeroben Bedingungen hinzufügten, förderten wir das Wachstum krankheitsassoziierter später Besiedler. Quorum Sensing könnte ober- und unterhalb des Zahnfleischsaums sehr unterschiedliche Rollen spielen, was große Auswirkungen darauf hat, wie wir Parodontitis behandeln.“ Diese Entdeckung legt nahe, dass bakterielle Kommunikation je nach Aufenthaltsort der Bakterien im Mund unterschiedlich funktioniert – eine gute Erinnerung daran, dass selbst für Mikroben der Standort zählt.
Die nächste Phase der Forschung wird untersuchen, wie sich die bakterielle Signalgebung in verschiedenen Bereichen des Mundes und bei Menschen mit unterschiedlichen Stadien der Parodontitis unterscheidet. „Zu verstehen, wie Bakteriengemeinschaften kommunizieren und sich organisieren, könnte uns letztlich neue Werkzeuge an die Hand geben, um Parodontitis vorzubeugen – nicht durch Krieg gegen alle Mundbakterien, sondern durch strategische Aufrechterhaltung eines gesunden mikrobiellen Gleichgewichts“, sagte Elias. Die Forscher glauben, dass diese Strategie irgendwann über die Mundgesundheit hinaus ausgeweitet werden könnte. Ungleichgewichte im Mikrobiom, bekannt als Dysbiose, wurden mit zahlreichen Krankheiten im ganzen Körper in Verbindung gebracht, darunter bestimmte Krebsarten. Wissenschaftler hoffen, dass diese Erkenntnisse die Grundlage für zukünftige Therapien legen könnten, die mikrobielle Gemeinschaften zu gesünderen Zuständen führen, anstatt Bakterien vollständig zu eliminieren. Die Studie wurde durch die National Institutes of Health finanziert.