Wirkstoffforschung

Parodontose-Erreger bekämpfen

12 Mio. Deutsche leiden an Parodontose. Wird die Entzündung nicht behandelt, droht Zahnverlust. Doch sie steht auch im Verdacht, viele Erkrankungen wie Herz-Kreislaufschädigungen auszulösen. Forscher untersuchen die Wechselwirkungen und entwickelt Wirkstoffe, um die Parodontose-Erreger zu bekämpfen.

Seitliche Ansicht des aktiven Zentrums einer bakteriellen Glutaminyl-Zyklase. (Bild: Fraunhofer IZI)

Wenn beim Zähneputzen oder beim Biss in einen Apfel das Zahnfleisch blutet, könnte dies auf eine Parodontitis hindeuten - eine entzündliche Erkrankung des Zahnhalteapparats. Bakterielle Plaque greift den Knochen an, der Zahn kann sich mit der Zeit lockern. Bleibt die Erkrankung unbehandelt, droht Zahnverlust.

Die Parodontitis, umgangssprachlich auch Parodontose genannt, ist aber auch ein Krankheitsherd für den gesamten Körper: Gelangen die zum Teil sehr aggressiven Bakterien in den Blutkreislauf, können sie weitere Schäden anrichten. Medizinische Studien belegen Wechselwirkungen zwischen Parodontose-Erregern und verschiedenen Erkrankungen wie Herz-Kreislaufschädigungen, rheumatoider Arthritis und chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD). Nachgewiesen ist, dass Betroffene ein erhöhtes Risiko für eine Verengung der Herzkranzgefäße, aber auch für Alzheimer haben.

Laut Weltgesundheitsorganisation (WHO) leiden rund 60 % aller Erwachsenen unter behandlungsbedürftigen Zahnfleischentzündungen, eine bedenklich hohe Zahl. Im EU-Projekt TRIGGER widmen sich 11 europäische Forschungsorganisationen aus 9 Ländern der Volkskrankheit. Sie untersuchen den Einfluss von Parodontitis-Erregern auf die genannten Erkrankungen. Ziel ist es, Zusammenhänge zwischen der Parodontose und anderen entzündlichen Erkrankungen zu erklären und nachzuweisen, dass eine effektive Mundhygiene und Behandlung der Parodontose den allgemeinen Gesundheitszustand verbessern kann.

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Eine besondere Aufgabe im Verbundprojekt hat die Projektgruppe für Molekulare Wirkstoffbiochemie und Therapieentwicklung des Fraunhofer-Instituts für Zelltherapie und Immunologie IZI übernommen: Die Forscher der Außenstelle des IZI in Halle/Saale sollen Wirkstoffe entwickeln, mit denen sich die krankhaften Mundkeime effektiv behandeln lassen. Die Hallenser erhalten für diese Aufgabe ein Zehntel des Gesamtförderetats von 7,8 Mio. Euro. Die Kompetenz der Gruppe liegt im Identifizieren pathologischer Mechanismen auf Proteinebene und der Optimierung von Wirkstoffen, basierend auf diesen Erkenntnissen.

"Wir suchen nach Wirkstoffen, um das hochtoxische Bakterium Porphyromonas gingivalis zu bekämpfen. Dieser aggressive Haupterreger bewohnt die Zahnfleischtaschen. Er ist verantwortlich für die Gingivitis, also die Zahnfleischerkrankung im Mund, aus der sich die Parodontose entwickeln kann", sagt Prof. Dr. Hans-Ulrich Demuth, Leiter und Initiator der Projektgruppe in Halle. Der Protein-Experte führte lange Zeit eine Arbeitsgruppe "Wirkstoffforschung" an der Martin-Luther-Universität Halle und später am Leibniz-Institut für Naturstoffforschung in Jena. Während seiner Zeit als Vorstand des Biotechnologieunternehmens Probiodrug AG entwickelte sein Team ein heute am Markt befindliches Konzept zur Behandlung von Altersdiabetes.

Porphyromonas gingivalis lebt vom Abbau des Kollagens im Mundbereich. Das Bakterium zerstört das Zahnfleischgewebe, indem es eiweißabbauende Enzyme aktiviert, und zwar kurz bevor sie im Mundbereich freigesetzt werden.

Um diesen Mechanismus anzustoßen, nutzt Porphyromonas gingivalis ein spezielles Enzym: Die bakterielle Glutaminyl-Zyklase, die an der Proteinreifung beteiligt ist. Dieses Enzym haben die Hallenser Forscher vor Jahren in Säugern charakterisiert und neue Eigenschaften entdeckt. "Es spielt eine essentielle Rolle bei der Immunüberreaktion in Krankheitsbildern und ist bei entzündlichen Krankheiten wie etwa rheumatoider Arthritis, COPD und Alzheimer beteiligt. Es gibt hier offenbar einen grundsätzlichen Zusammenhang zwischen bestimmten bakteriellen Infektionen und verschiedenen entzündlichen Erkrankungen, der noch ungeklärt ist. Wir vermuten, dass die humane Glutaminyl-Zyklase zum Beispiel bei Alzheimer-Patienten eine für Nervenzellen besonders schädliche Variante des Amyloidbeta-Peptids bildet. Ein darauf basierendes Therapieprinzip gegen Alzheimer befindet sich inzwischen in klinischen Prüfungen. Im Fall der Gingivitis kann das Blockieren des bakteriellen Schlüssel-Enzyms den Porphyromonas gingivalis-Erreger verhungern lassen", erläutert Prof. Demuth. Der Biochemiker und sein Team suchen daher nach einem Hemmstoff, der die Aktivität des Enzyms herabsetzt.

Erste Erfolge kann die Hallenser Gruppe bereits vorweisen. Aus einem Paket von 20 Substanzen konnten sie einige hochwirksame Substanzen herausfiltern, die den Keim Porphyromonas gingivalis inzwischen im Zellkulturmodell um 95 % an seinem Wachstum behindern. Demnächst starten tierexperimentelle Arbeiten. Doch bevor ein Präparat gegen Parodontose auf den Markt kommt, bedarf es noch einer Reihe von Maßnahmen. Zunächst steht die Optimierung der Substanzen an, bevor in klinischen Studien getestet werden kann, in welcher Form und Menge der Wirkstoff verabreicht wird. "Das ist ein langwieriger Prozess. Aber um Parodontose zu bekämpfen, reicht eine gute Mundhygiene allein nicht aus. Hier muss man zusätzlich medikamentös eingreifen und so auch verhindern, dass Porphyromonas gingivalis weitere entzündliche Erkrankungen auslöst", so Demuth.

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