Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Lachgas und Stickoxid aus dem Mund - Bakterielle Nitratatmung im menschlichen Zahnbelag

27.04.2010
Zusammen mit amerikanischen und belgischen Kollegen fand ein Team vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie heraus, dass Bakterien im menschlichen Zahnbelag mit Nitrat anstelle von Sauerstoff atmen können und dabei auch Lachgas und Stickoxid freisetzen.

Bei diesem Denitrifikation genannten Prozess dient ein Salz, das Nitrat, bestimmten Bakterien als Oxidationsmittel bei der Atmung, und übernimmt damit die gleiche Funktion wie der Sauerstoff beim Menschen. Denitrifikation ist für Meere, Seen und Flüsse bereits sehr gut untersucht und konnte nun erstmals für den menschlichen Zahnbelag nachgewiesen werden.

Ausschlaggebend ist nitratreiche Nahrung, wie Blattsalate oder Rote-Beete-Saft, die im Speichel zu extrem hohen Konzentrationen an Nitrat führt, welches dann von den nitratatmenden Bakterien im Zahnbelag umgesetzt wird. Dabei entstehen gasförmige Stoffwechselprodukte wie Stickoxid, Lachgas und Stickstoff. Dass Zahnbelag zu Karies und Zahnfleischentzündungen führen kann, ist nichts Neues. Die aktuelle Veröffentlichung lässt nun weiterhin vermuten, dass es einen Zusammenhang zwischen diesen Erkrankungen und den bakteriellen Stickstoffumsetzungen im Zahnbelag gibt.

Stickoxid ist ein bekanntes Signal-Molekül im menschlichen Körper, welches vielleicht auch für die Kommunikation zwischen den Prozessen im Zahnbelag und im Zahnfleisch verantwortlich ist. "Die Mengen an Stickoxid sind physiologisch relevant. Es ist bekannt, dass Stickoxid die Blutgefäße erweitert, so den Blutdruck senkt und zudem als Signalstoff im Nerven -und Immunsystem dient", sagt Dr. Frank Schreiber, der Ansprechpartner der Studie. "Ob das bei der Denitrifikation produzierte Lachgas die Stimmung erhellen kann, ist allerdings eher fraglich", ergänzt Dr. Peter Stief, der ebenfalls an dieser Studie mitgearbeitet hat. Tatsächlich ist die Menge des gebildeten Lachgases zu gering, um bekannte physiologische Funktionen, wie z.B. Betäubung hervorzurufen. So benutzten Zahnärzte in früheren Zeiten deutlich höhere Mengen, um ihre Patienten zu narkotisieren, als im Zahnbelag gebildet wird.

Mediziner wissen schon lange, dass der menschliche Körper von einer Vielzahl von Mikroorganismen besiedelt ist. Intensive Studien über deren tatsächliche Stoffwechselaktivität innerhalb ihres natürlichen Lebensraumes sind jedoch selten. Vielmehr haben Mediziner traditionell versucht, bestimmte Krankheitserreger zu isolieren, um sie dann unter künstlichen Laborbedingungen zu erforschen. Im Gegensatz dazu sieht die Strategie der Meeresforscher vom Bremer Max-Planck-Institut vor, Messmethoden zu entwickeln, mit denen sie direkt im Meeresboden bakterielle Stoffwechselprozesse verfolgen können. Aufmerksam geworden auf diese Techniken ist der US-Mikrobiologe Prof. Paul Stoodley aus Pittsburgh, der sich seit Jahren mit medizinisch relevanten Bakterien beschäftigt. Fasziniert von den Bremer Methoden hat Stoodley den Meersforschern eine interdisziplinäre Kooperation angeboten, um zu untersuchen, ob im menschlichen Zahnbelag ähnliche Prozesse wie im Meeresboden ablaufen. Die Bremer Wissenschaftler verwendeten hierzu eine Kombination aus Mikrosensormessungen, Analysen mit stabilen Stickstoffisotopen und molekularen Methoden zur Erfassung der für die Denitrifikation verantwortlichen Gene.

Frank Schreiber, der für diese Studie "ganz im Sinne der Forschung" auch schon mal auf das Zähneputzen verzichtet hat, ist überzeugt: "Die Untersuchung der im Menschen vorkommenden Bakteriengemeinschaften in ihrer natürlichen Zusammensetzung stellt eine wichtige Ergänzung zur Untersuchung von einzelnen Bakterien dar. Die Aktivität einer Bakteriengemeinschaft ist oft weitaus vielfältiger, als man es mit dem Wissen über die Aktivität einzelner in ihr enthaltener Bakterienarten vorhersagen würde". Die moderne Wissenschaft begreift den menschlichen Körper immer mehr auch als natürlichen Lebensraum für Mikroorganismen, der in verschiedensten Körperteilen besondere ökologische Nischen für Bakterien bereithält. So laufen derzeit mehrere internationale Großprojekte zur Entzifferung des bakteriellen Metagenoms (Human Microbiome) der menschlichen Mundhöhle, der Vagina, der Haut und des Darms, nicht nur um Erkrankungen besser behandeln und deren Ursachen verstehen zu können, sondern auch um das natürliche, gesundheitsfördernde Zusammenleben von Mensch und Mikrobe besser zu verstehen.

Anja Kamp und Manfred Schloesser

Rückfragen an:
Dr. Frank Schreiber, Tel.: 0421 2028 834; fschreibmpi-bremen.de
oder an die Pressesprecher:
Dr. Manfred Schlösser, 0421 2028 704; mschloesmpi-bremen.de
Dr. Anja Kamp, Tel.: 0421 2028 704; akampmpi-bremen.de
Originalartikel:
F. Schreiber, P. Stief, A. Gieseke, I. M. Heisterkamp, W. Verstraete, D. de Beer, and P. Stoodley. 2010. Denitrification in human dental plaque. BMC Biology, 8:24

http://www.biomedcentral.com/1741-7007/8/24

Beteiligte Institute:
Microsensor Research Group, Max Planck Institute for Marine Microbiology, Celsiusstrasse 1, 28359 Bremen, Germany

Laboratory of Microbial Ecology and Technology (LabMET), Ghent University, Ghent, Belgium

Center for Genomic Sciences, Allegheny General Hospital/Allegheny-Singer Research Institute, Pittsburgh, PA, USA

National Centre for Advanced Tribology at Southampton (nCATS), School of Engineering Sciences, University of Southampton, Southampton, UK

Dr. Manfred Schloesser | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpi-bremen.de
http://www.mpi-bremen.de/Lachgas_und_Stickoxid_aus_dem_Mund.html
http://www.biomedcentral.com/1741-7007/8/24

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Ein Holodeck für Fliegen, Fische und Mäuse
21.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Wie Pflanzen ihr Gedächtnis vererben
21.08.2017 | Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Neptun regnet es Diamanten: Forscherteam enthüllt Innenleben kosmischer Eisgiganten

21.08.2017 | Physik Astronomie

Ein Holodeck für Fliegen, Fische und Mäuse

21.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Institut für Lufttransportsysteme der TUHH nimmt neuen Cockpitsimulator in Betrieb

21.08.2017 | Verkehr Logistik