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Zur Wirksamkeit von Laserlicht und Desinfizienzien auf orale Biofilme

Drucken Von Dr. Sabine Sennhenn-Kirchner, Dr. Margarete Borg-von Zepelin    aktualisiert am 31.05.2011

Parodontopathogene Keime im oralen Biofilm können eine Periimplantitis verursachen. Neben diesen Keimen sind aber auch andere Mikroorganismen im Biofilm vorhanden. Hefen, wie beispielsweise Candida albicans, die mit Bakterien interagieren, können zu einer therapeutischen Resistenz von Keimen führen. Daher sollte die Candida-albicans-Besiedlung in die Behandlung des Biofilms einbezogen werden. Die Autorinnen stellen zwei Studien vor, in denen Laserlicht zweier Wellenlängen und vier verschiedene Antiseptika auf ihre Wirksamkeit gegenüber Candida albicans im Biofilm getestet werden. Interessanterweise konnte dargestellt werden, dass die Wirkung gängiger Antiseptika auf vitale Candida- Biofilme deutlich abgeschwächt ist.

Abb. 1: REM-Darstellung der Oberfläche eines zu Verlust gekommenen Implantates mit diversen Hefezellen (➞), 2000-fache Vergrößerung. Der Balken repräsentiert 10 μm.
Abb. 1: REM-Darstellung der Oberfläche eines zu Verlust gekommenen Implantates mit diversen Hefezellen (➞), 2000-fache Vergrößerung. Der Balken repräsentiert 10 μm.


Im Mundbereich sind Infektionen häufig mit der Etablierung von Biofilmen auf Oberflächen verbunden, und auch fremdkörperassoziierte Infektionen durch Candida-Biofilme sind bekannt4,15,19,29. In diesem Zusammenhang bedürfen besonders periimplantäre Infektionen aufmerksamer Betrachtung. Werden Implantatverluste untersucht, erscheinen als Ursachen funktionelle Aspekte und bakterielle Infektionen, wobei den parodontopathogenen Keimen eine weit reichende Bedeutung zugemessen wird15,23. Biofilme auf den rauen Titanoberflächen von Implantaten stehen mit der Periimplantitis in direktem Zusammenhang10,19. Die Zusammensetzung dieser Lebensgemeinschaften mikrobieller Zellen, eingeschlossen in einer selbst produzierten organischen polymeren Matrix, ist in verschiedenen Untersuchungen evaluiert worden1,6,28. Neben Kokken als Erstkolonisierern und parodontopathogenen Spezies kommt auch Candida albicans eine Bedeutung bei der Besiedelung zu4,18-20,28,29.

Die antimikrobielle Wirkung chemischer Desinfizienzien, aber auch die Wirkungen von Laserlicht sind bereits intensiv untersucht und vielfach positiv bewertet worden3,7-9,13,21,23-26,30- 33,38,39.

Eigene Untersuchungen zeigten anhand von rasterelektronenmikroskopischen Befunden an rauen Titanoberflächen zu Verlust gekommener Implantate Biofilme, in denen Candida evident waren (Abb. 1). Ein Biofilmmodell von oralen Candida-albicans- Isolaten bildet die Basis für Invitro- Studien und rasterelektronenmikroskopische Darstellungen26.

Untersuchungen zur Dekontamination intraoraler Oberflächen



Laserlicht eignet sich gut zur Dekontamination von Oberflächen. Dies konnte in vitro wie in der klinischen Anwendung gezeigt werden3,7,8,12, 13,17,24,30-34. Die Dekontaminationsleistung von Diodenlaserlicht auf bakteriell kontaminierte Wurzelkanäle konnten Gutknecht et al. sowie Moritz et al. zeigen12,24. Bach et al. wiesen die verbesserte Langzeitprognose nach Diodenlasereinsatz bei periimplantären und parodontalen Infektionen nach3. In Zusammenhang mit der Periimplantitis zeigten Deppe et al. die Wirksamkeit des CO2-Laser-Einsatzes8,9. Nur wenige Untersuchungen bearbeiten jedoch die Fragestellung der Wirksamkeit von Laserlicht auf Interaktiorale Biofilme30,39. Schwarz und Sculean zeigten hier speziell das Dekontaminationspotenzial von Er:YAG und Er,Cr:YSGG-Laserlicht. Die Effektivität dieser Laser auf Implantatoberflächen und im Rahmen von parodontalen Infektionen wurde in vitro, im Tiermodell und in klinischen Studien bewertet30- 34. Ein hohes Dekontaminationspotenzial von Niedrigenergie-Laserlicht in der photodynamischen Therapie im Zusammenhang mit periimplantären Infektionen konnten Haas et al. und Soukos et al. in verschiedenen In-vitro-Studien
Abb. 2: Unbehandelter in vitro gewachsener mehrschichtiger Biofilm von Candida-Zellen (1000-fache Vergrößerung). Der Balken repräsentiert 10 μm.
Abb. 2: Unbehandelter in vitro gewachsener mehrschichtiger Biofilm von Candida-Zellen (1000-fache Vergrößerung). Der Balken repräsentiert 10 μm.
zeigen13,39.

Die Effektivität von Laserlicht in Verbindung mit Photosensitizern auf pilzbasierten Biofilmen untersuchten u. a. de Souza7, der eine Reduktion von C. albicans um 88,6 Prozent zeigte, und Donelli et al., die eine spezifische Anfärbung der Pilzzellen nutzten, um die Laserwirkung auf C.-albicans-Biofilme auf der oralen Mukosa zu verbessern10.

Die Wirksamkeit verschiedener Antiseptika und Zubereitungsformen gegenüber unterschiedlichen Bakterienarten ist in vielen Studien nachgewiesen worden22,23,25-27,35,38. Sekino et al. beispielsweise benutzten Chlorhexidindigluconat (CHX) Lösung (0,2 Prozent) und Gel (1%)37, Auschill et al. untersuchten 0,2 Prozent CHX mit Ethanol (7,0 Vol.-Prozent) und wiesen eine signifikante bakterielle Reduktion von Biofilmen im Frühstadium nach, wenn das CHX während der Phase der Biofilmentwicklung angewendet wurde2. Pitten & Kramer konnten für Octenisept® (Schülke & Mayr, Norderstedt) eine höhere Wirksamkeit gegenüber 0,2%igem CHX nachweisen27. Nur wenige Studien haben bislang Hefen in ihre Modelle einbezogen5,22,28,35, obwohl Interaktionen zwischen Pilzen und Bakterien in kombinierten Biofilmen zu einer therapeutischen Resistenz der einzelnen Keime führen14.

Shapiro et al. untersuchten in einem kombinierten Polyspezies-Modell mit Inkorporation eines Candida-Stammes die Wirksamkeit verschiedener Mundspüllösungen und zeigten dagegen eine gleichermaßen herausragende Wirkung von CHX, wenn Einwirkzeiten von einer Minute Dauer in regelmäßigen Abständen wiederholt wurden38. Durch Listerine® (McNeil Consumer Healthcare) wird nach einer Studie von Pan et al. eine Zerstörung von Plaquebiofilmen bis in die untersten Schichten erreicht, mit einer Überlebensrate für Bakterien von nur 21,3 Prozent26. Meiller et al. fanden eine hohe Effektivität von Listerine® gegen Pilze in einem künstlichen Biofilm22. Eigene Untersuchungen je doch konnten diese Ergebnisse nicht bestätigen35,36.

Eigene Untersuchungen



Ein Invitro- Modell aus verschiedenen oralen C.-albicans-Isolaten wurde über 5 Tage an rauen Titanprobekörpern etabliert35. In diesem Modell konnte in verschiedenen Studien die Effektivität von Laserlicht zweier unterschiedlicher Wellenlängen einerseits und die Wirkung von vier in der praktischen Zahnheilkunde häufig eingesetzten Antiseptika andererseits untersucht werden. Die Behandlungszeiten orientierten sich dabei an klinischen Gesichtspunkten. Im Vergleich zu den unbehandelten Kontrollen zeigten alle untersuchten Behandlungsregime eine unterschiedlich deutliche Reduktion vitaler im Biofilm gewachsener Candida-Zellen. Die Behandlung mit Laserlicht zeigte eine besonders deutliche Wirkung, wobei das Er:YAG-Laserlicht dem Diodenlaserlicht in der Effektivität überlegen war. Diodenlaserlicht reduzierte den Biofilm bis zu 94 Prozent, der Er:YAGLaser reduzierte ihn bis zu 99 Prozent36.

Abb. 3 a u. b: Darstellung der Wirkung von Listerine® (a) und Octenisept® (b), beispielhaft für Antiseptika, nach zwei Minuten Einwirkzeit auf C. albicans nach Wachstum im Biofilm – raster- elektronenmikroskopische Darstellung, 3000-fache Vergrößerung. Die Balken repräsentieren jeweils 10 μm. Die Auswirkungen von Listerine® sind wenig deutlich (a), Octenisept® reduziert die Zellzahl, morphologische Veränderungen der Candida-Zellen sind jedoch nur diskret zu erkennen (b).
Abb. 3 a u. b: Darstellung der Wirkung von Listerine® (a) und Octenisept® (b), beispielhaft für Antiseptika, nach zwei Minuten Einwirkzeit auf C. albicans nach Wachstum im Biofilm – raster- elektronenmikroskopische Darstellung, 3000-fache Vergrößerung. Die Balken repräsentieren jeweils 10 μm. Die Auswirkungen von Listerine® sind wenig deutlich (a), Octenisept® reduziert die Zellzahl, morphologische Veränderungen der Candida-Zellen sind jedoch nur diskret zu erkennen (b).
Die Antiseptikawirkungen auf die vitalen Candida-Biofilme zeigten klare Unterschiede (Abb. 3b). Die Wirkung von Listerine® führte zu einer Reduktion vitaler Candida-Zellen im Bereich von 50 Prozent, Chlorhexidin und Octenisept® reduzierten die vitalen Candida- Zellen im Biofilm im Bereich von 43 Prozent (CHX) und 70 Prozent (Octenisept®), während Zitronensäure hier die intensivste dekontaminierende Wirkung im Bereich von 95 Prozent aufwies. Diese Ergebnisse gehen nicht konform mit anderen Arbeiten, die eine herausragende Wirksamkeit von CHX in einem kombinierten Polyspezies- Modell oder auch eine hohe Effektivität von Listerine® gegen Pilze in einem künstlichen Biofilm darstellen konnten18,28.

Die Wirkung von Octenisept® auf Candida-Biofilme stieg mit der Einwirkdauer, nach Angabe des Herstellers ist jedoch der klinische Einsatz bei diesem Antiseptikum auf eine Minute zu begrenzen. Zitronensäure wies zwar eine besonders gute primäre Wirksamkeit auf, erscheint jedoch aufgrund einer sehr gering ausgeprägten Remanenzwirkung für einen intraoperativen klinischen Einsatz im Rahmen der Periimplantitis weniger geeignet36.

In REM-Untersuchungen ließen sich die Komplexität des Biofilms und qualitative Behandlungseffekte darstellen (Abb. 2 und 3). Im Vergleich zu Listerine® und CHX reduzierte die Wirkung der Zitronensäure und des Antiseptikums Octenisept® die Anzahl von Candida-Zellen auf den Objektträgern deutlich.

Fazit



In der Genese periimplantärer Infektionen ist die herausragende Rolle der parodontopathogenen Keime unumstritten und die Effektivität antiseptischer Spüllösungen, speziell von CHX auf diese Keime ist hoch. Durch die Organisation von Mikroorganismen in Biofilmen jedoch werden einige relevante Antiseptika besonders im Rahmen kurzer klinischer Einwirkzeiten in ihrer Wirkung abgeschwächt, und gerade bei reifen Candida- albicans-Biofilmen ist die Wirksamkeit limitiert. Candida-albicans- Besiedlungen von Oberflächen in der Mundhöhle sind besonders bei Patienten mit eingeschränkter Immunantwort evident. Dioden- und Er: YAG-Laserlicht hingegen besitzt eine überzeugende Effektivität auch gegenüber reifen Candida-albicans-Biofilmen.

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Abb. 2: Unbehandelter in vitro gewachsener mehrschichtiger Biofilm von Candida-Zellen (1000-fache Vergrößerung). Der Balken repräsentiert 10 μm.   Abb. 3 a u. b: Darstellung der Wirkung von Listerine® (a) und Octenisept® (b), beispielhaft für Antiseptika, nach zwei Minuten Einwirkzeit auf C. albicans nach Wachstum im Biofilm – raster- elektronenmikroskopische Darstellung, 3000-fache Vergrößerung. Die Balken repräsentieren jeweils 10 μm. Die Auswirkungen von Listerine® sind wenig deutlich (a), Octenisept® reduziert die Zellzahl, morphologische Veränderungen der Candida-Zellen sind jedoch nur diskret zu erkennen (b).  

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