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Fluoride - Stiftung für Schulzahnpflege

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n r. 126 / F r ü hja h r 2015
F luoride
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Fluoride – wie wirken sie genau?
Der Artikel «Fluoride – Wirkungsmechanismen und aktuelle Empfehlungen für deren
Gebrauch» ist 2012 von Adrian Lussi, Elmar Hellwig und Joachim Klimek in der Schweizer
Monatsschrift für Zahnmedizin 122 publiziert worden. Die vorliegende Zusammenfassung wurde vom Autor Prof. Dr. Adrian Lussi überprüft und soll SZPI helfen, die Rolle
des Fluorids bei der Demineralisation und der Remineralisation genauer zu verstehen.
Zusammenfassung von Felix Magri
Was geschieht am Zahn?
Zahnschmelz und Dentin bestehen
physikalisch gesehen zum grössten Teil
aus dem sehr harten mineralischen
kristallinen Material «Apatit». Chemisch
gesehen steht die Zahnoberfläche in
ständigem Austausch mit ihrer Umgebung: mit dem Speichel, der Plaque
und allem, was in den Mund hinein gelangt. Stoffe aus der Zahnhartsubstanz
werden in die umgebende Flüssigkeit
abgegeben (gelöst) und Stoffe aus der
Umgebung in den Zahn aufgenommen
und in die kristalline Struktur des Schmelzes eingelagert. Damit die Zähne dabei
intakt bleiben, darf nicht mehr Material
abgegeben werden als auch wieder
eingebaut wird.
Das heisst, bei diesen Prozessen muss
ein für die Zähne günstiges Gleichgewicht aufrechterhalten werden. Fluorid
beeinflusst durch seine Eigenschaften
dieses Gleichgewicht zugunsten der
Zähne.
Abbildung 1
Die Karieswaage. Pathologische und protektive Faktoren, die die Kariesbalance
zwischen De- und Remineralisation beeinflussen
(modifiziert nach Featherstone 2000).
Zieht man in Betracht, dass die Abnahme der Karies im gleichen Zeitraum
erfolgte, in dem auch lokale Fluoridierungsmassnahmen verbreitet angewendet wurden, liegt der Schluss nahe,
dass regelmässige Fluoridanwendung
die Karies hemmt.
Was gilt heute?
Eingelagertes Fluorid macht den Zahnschmelz weniger säurelöslich und
schützt damit vor Karies. Den wichtigsten Schutz bietet aber das im Speichel
gelöste Fluorid in der Umgebung des
Schmelzes. Dieses hemmt den Verlust
von Mineral (Demineralisation) und fördert zugleich den Wiedereinbau von
Mineral in den Schmelz (Remineralisation). Die wichtigste Rolle der Fluoride
ist also, die «Kariesbalance» zwischen
Angriff und Abwehr, Verlust und Reparatur zugunsten der Intaktheit des Zahns
zu verschieben (Abb. 1). Deshalb ist entscheidend, dass die Fluoridzufuhr auf
dem für die Kariesprophylaxe erforderlichen Niveau permanent erfolgt.
Es ist heute nachgewiesen, dass der
Kariesrückgang in den Industrieländern während der letzten Jahrzehnte
auf der Anwendung von Fluoriden beruht, hauptsächlich durch lokale Fluoridapplikation und hier primär durch
Verwendung von fluoridhaltigen Zahnpasten.
Das Zahnmaterial
Die Zahnhartsubstanz, der Apatit, besteht aus dem sehr gut mineralisierten
Schmelz und dem deutlich mehr organisches Material enthaltenden Dentin
und Zement. Hauptsächlicher – aber
nicht ausschliesslicher – Bestandteil
ist Kalziumphosphat. Wenn die Zahnhartsubstanz in kleinen Mengen noch
andere Bestandteile, wie z.B. Wasserstoff- und Sauerstoff-Atome enthält,
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Die Förderung der Remineralisation
durch Fluorid
Auch die Remineralisation des Schmelzes ist ein dynamischer Prozess. Gibt
es in der Flüssigkeit der unmittelbaren
Umgebung der Schmelzkristalle genügend Kalzium, Phosphat und Fluorid,
so dass sich die Schmelzkristalle im
Gleichgewicht mit der Umgebung befinden, herrscht ein stabiler Zustand.
Die (aktiven) Konzentrationen dieser
Stoffe bestimmen den Sättigungsgrad
der Lösung. Bei «Untersättigung» löst
sich der Schmelz auf, bei «Übersättigung» lagern sich Minerale aus der
Umgebung in den Schmelz ein.
führt dies zu einem weniger stabilen,
leichter löslichen Apatit. Entsprechend
steigt damit die Säureanfälligkeit der
Schmelz- und vor allem der Dentinkristalle. Enthält die Zahnhartsubstanz anstelle dieser Bestandteile Fluorid, wird
die Apatitstruktur des Schmelzes stabiler d.h. etwas weniger löslich. Der Einbau von Fluoriden in die mineralischen
Anteile des Schmelzes reduziert dessen Löslichkeit aber nur in geringem
Ausmass.
Die Hemmung der Demineralisation
durch Fluorid
Geringe Mengen von gelösten Fluoriden in der Zahnumgebung hemmen
also die Demineralisation viel effektiver
und haben ein weitaus schützenderes
Potenzial als ein hoher Fluorid-Anteil im
Schmelzmineral. Das wurde an Haifischzahnschmelz gezeigt, der sehr viel
Fluorid enthält. Menschlicher gesunder
Zahnschmelz enthält im Vergleich dazu
deutlich weniger Fluorid, das sich vorwiegend in der äussersten Schmelzschicht befindet. In Versuchen entstanden sowohl im Schmelz des Haies als
auch im menschlichen Schmelz kariöse Schäden, wobei deren Tiefe im Haifischzahnschmelz etwas geringer war.
Es zeigte sich auch, dass der Mineralverlust im menschlichen Schmelz sogar
geringer war als im Haifischschmelz,
wenn die Schmelzproben täglich mit
einer 0,2%igen Natriumfluorid-Lösung
gespült wurden. Damit wurde belegt,
Abbildung 2
Löslichkeitskurven für
Schmelz und Fluoridhydroxylapatit (modifiziert
nach Lussi 2010).
dass das frei verfügbare Fluorid in
der den Zahn umgebenden Lösung
eine weitaus wichtigere Rolle in der
Kariesprävention spielt als die im
Schmelzkristall eingebauten Fluoride. Dabei steht das eingebaute Fluorid
im dynamischen Gleichgewicht mit
dem in der unmittelbaren Schmelzumgebung gelösten Fluorid. Viel Fluorid in
der Umgebungsflüssigkeit führt zu einer Übersättigung durch Fluorid und
dadurch zum Niederschlag von Mineral
auf die Zahnoberfläche. Diesem Niederschlag der Fluoride auf dem Kristall
wird ein direkter Schutz vor Demineralisation zugeschrieben. In den unbedeckten Bereichen dagegen kann der
Schmelzkristall beim Säureangriff lokal
aufgelöst werden. Diese Fluoridkonzentrationen werden auch nach Verzehr
von mit fluoridiertem Kochsalz zubereiteten Speisen erreicht, erhöht sich
doch der Fluorid-Gehalt im Speichel
signifikant während etwa 30 Minuten.
Es ist nahe liegend, dass auch die
Trinkwasserfluoridierung und die Salzfluoridierung über diesen Mechanismus wirken.
Bei einem neutralen pH-Wert von 7 reichen relativ geringe Konzentrationen
von Kalzium und Phosphat in der Zahnumgebung aus, um die Zahnhartsubstanz stabil zu halten. Erniedrigt sich
der pH-Wert aufgrund der Säureproduktion der Plaque, sind höhere Konzentrationen erforderlich, um die Auflösung zu verhindern. Beim pH-Wert
von ungefähr 5,5 beginnt eine Untersättigung, d.h. die Kalzium- und Phosphatkonzentration in der Plaqueflüssigkeit reichen nicht aus, um den Schmelz
in einem stabilen Gleichgewichtszustand zu halten, woraus die Auflösung
von Schmelz resultiert (Abb. 2, gelber
und roter Bereich). Apatit mit höherem
Fluoridanteil dagegen bleibt auch noch
bei niedrigeren pH-Werten stabil; hier
beginnt die Untersättigung und die
daraus folgende Auflösung bei einem
pH-Wert von ungefähr 4,7.
Wenn sich im Speichel gelöstes Fluorid
in der Mundhöhle befindet, wird bei
Erhöhung des pH-Wertes wieder fluoridreicher Schmelz gebildet. Folglich
wird bei der Remineralisation nach einem Säureangriff der Anteil an stabilem
Schmelz erhöht. Ein demineralisierter
und anschliessend remineralisierter
Zahnschmelz ist dadurch etwas säureresistenter als unversehrter Zahnschmelz.
Der Fluoridgehalt im gesunden Schmelz
ist daher geringer als in einer Initialläsion
(Kreidfleck), da dieser bereits viele Deund Remineralisationsphasen durch-
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Abbildung 3
Fluoridgehalt von gesundem
Schmelz und verschiedener
Areale eines Kreidefleckes
(Initialläsion) (modifiziert
nach Weatherell et al. 1977)
direkt am Zahn wirken, ist die Verordnung von Fluoridtabletten nahezu in
allen Ländern in den Hintergrund geraten oder wird nicht mehr vorgenommen.
laufen hat. Abbildung 3 zeigt die unterschiedlichen Bereiche des Kreidefleckes. Die erhöhte Fluoridkonzentration
im oberflächlichen Bereich des Kreidefleckes beruht zum einen auf der
Förderung der Remineralisation durch
Fluorid, d.h. auf der Bildung des fluoridreichen Apatits, und zum anderen
auch auf einer erhöhten Fluorid-Aufnahme aufgrund der porösen Oberfläche des Kreidefleckes. Demineralisierte Kristalle dienen bei vorhandenem Fluorid als Kern für die Anlagerung
von neuem Mineral. Fluorid beschleunigt diesen Vorgang, weil schon bei
einem tieferen pH-Wert Remineralisation möglich ist. Eine fluoridreiche und
säureresistente oberflächliche Mineralschicht ist die Folge. Deshalb sollen
Initiallä-sionen nicht verletzt bzw. aufgebohrt werden.
Wichtige Rolle von Kalziumfluorid
(CaF2)
Wichtig ist der bei der Anwendung fluoridhaltiger Präparate auf der Zahnoberfläche entstehende kalziumfluoridhaltige Niederschlag. Das Kalzium stammt
entweder aus dem Speichel oder nach
der Verwendung leicht saurer Fluoridierungsmittel zum Teil auch aus dem
Zahn selbst.
Diese schwerlösliche Deckschicht aus
Kalziumfluorid fungiert als pH-gesteuertes Fluorid-Reservoir, welches beim
Säureangriff bzw. bei niedrigem pHWert Fluorid freisetzt. Aufgrund dieses
Mechanismus gilt Kalziumfluorid als
Hauptlieferant für Fluorid während eines Säureangriffes. Dieses «freie» Fluorid hemmt einerseits die Demineralisation und wirkt andererseits fördernd
auf die Remineralisation. Es ist während
des kariösen Angriffes von weitaus grösserer Bedeutung als ein hoher FluoridGehalt im Schmelzkristall. So zeigt sich
auch hier, dass zur Aufrechthaltung
einer positiven Kariesbalance immer
wieder Fluorid zugeführt werden muss.
Antimikrobielle Wirkung der Fluoride
Aufgrund der bisherigen Forschungsresultate lässt sich eine kariespräventive Wirkung von Fluoriden hinsichtlich der Vorgänge im oralen Biofilm
(Plaque) – wenn überhaupt – nur sehr
begrenzt annehmen.
Kariesreduzierende Wirksamkeit und
praktische Fluoridempfehlungen
Weil Fluoride nicht systemisch, d.h.
über die Blutbahn, sondern, wie nun
klar gezeigt wurde, in erster Linie lokal
Bei der Speisesalzfluoridierung kann
man davon ausgehen, dass sie eine
wirksame kariespräventive Massnahme ist. In Ländern mit hohem Niveau
der Kariesprävention ist der zusätzliche
Nutzen der Verwendung des Fluoridsalzes quantitativ allerdings nur noch
schwer nachweisbar – wegen des kumulativen Effekts.
Die tägliche Verwendung fluoridhaltiger
Zahnpasta ist die Basis der Kariesprävention mit Fluoriden, da sie leicht verfügbar ist und regelmässig verwendet
kontinuierlich Fluorid für die kariesprotektiven Vorgänge an der Zahnoberfläche zur Verfügung stellt. Dieser kariespräventive Effekt ist in allen Altersgruppen nachzuweisen und steigt mit
zunehmender Fluoridkonzentration an.
Bereits für Kinderzahnpasten mit einem
Fluoridgehalt von 500 ppm wurde nachgewiesen, dass sie kariesprophylaktisch
wirken. Insbesondere in den Ländern,
in denen auch andere Fluoridierungsmassnahmen (z. B. Kochsalz, Trinkwasser) durchgeführt werden, sollte man
daher bei Kindern bis zum 6. Lebensjahr eine Kinderzahnpasta verwenden,
um einer Fluorose durch übermässige
Fluoridaufnahme vorzubeugen. Es ist
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zudem bekannt, dass die Wirkung einer
fluoridhaltigen Zahnpasta mit erhöhter
Zahnputzfrequenz zunimmt. Auch der
Einsatz professionell applizierter Fluoridpräparate, wie Lacke oder Gelée ist
insbesondere bei erhöhtem Kariesrisiko zu empfehlen. Dabei zeigt sich,
dass die mehrmalige Applikation pro
Jahr zu einer verbesserten kariespräventiven Wirkung beiträgt.
Evidenz für den protektiven Effekt einer
lokalen Applikation von Fluorid stark ist,
während die entsprechenden Daten für
eine systemische Applikation (Tabletten) weniger überzeugend sind. In der
Leitlinie der American Academy of Pediatrics (AAP) wird daher das überwachte
Zähneputzen mit fluoridhaltiger Zahnpasta für alle Kinder mit Zähnen empfohlen.
ponente. Hier liegt es allerdings in der
Hand der Politik, entsprechende Voraussetzungen zu schaffen und für eine
gute Bildung und eine adäquate soziale
Situation, insbesondere von Kindern,
Sorge zu tragen – in der Schweiz vor
allem durch den Einsatz von Schulzahnpflege-Instruktorinnen.
Fluoridgelées können auch individuell
wöchentlich eingebürstet werden. Damit ist eine ähnliche kariesreduzierende
Wirkung zu erreichen wie bei viermaliger Applikation in der Zahnarztpraxis.
Fluoridhaltige Mundspüllösungen sollten erst ab dem Schulalter eingesetzt
werden, und auch nur dann, wenn ein
erhöhtes Kariesrisiko vorliegt. Allerdings
ist der Einsatz fluoridhaltiger Spüllösungen insbesondere bei Patienten mit festsitzenden kieferorthopädischen Apparaturen zu empfehlen.
Ausgiebiges Spülen nach dem Zähneputzen sollte vermieden werden, um
nicht alles Fluorid gleich wieder aus der
Mundhöhle zu entfernen. Empfohlen
wird aufgrund der bisher vorliegenden
Studien, mit nur wenig Wasser zu spülen. Damit erreicht man einerseits einen
kariesreduzierenden Effekt, und andererseits wird der grösste Teil der Zahnpaste mit ihren zahlreichen Zusatzstoffen ausgespuckt.
Die Empfehlungen zur Fluoridanwendung (Abb. 4 ) sind auch die Grundlage
der deutschen und schweizerischen
Fluoridierungsleitlinie. Bei kariesaktiven
Kindern kann – schon früher als in der
Leitlinie dargestellt – die Kinderzahnpasta zweimal pro Tag verwendet werden.
Die European Food Safety Authority
(EFSA) hat in diesem Zusammenhang
im Jahre 2005 bereits festgestellt, dass
Fluorid kein essenzielles Spurenelement für das Wachstum und die Entwicklung des Menschen ist. Auch das
Scientific Committee on Health and
Environmental Risks (SCHER) der European Commission schreibt in einer
Stellungnahme zur Trinkwasserfluoridierung, dass die wissenschaftliche
^
Abbildung 4
Empfehlungen für den
Gebrauch von Fluoriden
in der Schweiz.
Es muss jedoch auch erwähnt werden,
dass nur ein Teil des in der Schweiz
beobachteten Kariesrückgangs bei
Schülern mit Fluoridierungsmassnahmen erklärt werden kann. Natürlich ist
Fluorid kein Wundermittel und Karies
auch keine Fluoridmangelerkrankung.
Daher nimmt die Wirksamkeit fluoridhaltiger Präparate auch mit zunehmender Kariesaktivität ab. Bei Kindern und
Erwachsenen mit hohem Kariesrisiko
müssen deshalb auch weitere Massnahmen, wie die Verbesserung der
Mundhygiene, Ernährungsberatung und
-lenkung sowie regelmässige zahnärztliche Kontrollbesuche durchgeführt
werden. Wie bei zahlreichen anderen
Erkrankungen gibt es auch bei der
Kariesentstehung eine soziale Kom-
Eine ausführlichere Version dieser Zusammenfassung mit
genauerer Beschreibung der chemischen Vorgänge finden
Sie auf www.schulzahnpflege.ch. Den wissenschaftlichen
Originalartikel können Sie herunterladen unter: www.sso.ch
> Für Zahnärzte > Swiss Dental Journal SSO > Archiv SMfZ
2012 (nr. 11/2012)
Weiterführende Informationen:
www.sso.ch > Prophylaxe > Fluoride
www.kariesvorbeugung.de > Broschüren >
«Kariesprophylaxe mit Fluoriden» Ratgeber
für den Praxisalltag (Praxisratgeber,
PDF-Datei, 1.653 kb)
www.zahnwissen.de/lexikon_an-az.htm
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