dc.contributor.author
Steiner, Kristin geb. Heinrich
dc.date.accessioned
2018-06-07T21:07:47Z
dc.date.available
2012-05-24T09:36:04.186Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/7429
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-11628
dc.description.abstract
Die Mundhöhle ist ein Lebensraum mit idealen Voraussetzungen für die
Besiedlung durch eine Vielzahl von Mikroorganismen, deren Organisation in
Plaqueschichten auf den Zahnoberflächen das typische Beispiel eines
bakteriellen Biofilms darstellt [Marsh & Bradshaw, 1995]. Durch ständig
wechselnde Umgebungsbedingungen und äußere Einflussfaktoren wie eine ungesunde
Ernährungsweise, Krankheiten, immunologische Fehlfunktionen und ungenügende
Mundhygiene wird das in der dentalen Plaque herrschende Gleichgewicht gestört,
was zu pathologischen Plaquebildungsprozessen führen kann [Marsh, 1999]. Weil
die dentale Plaque als Biofilm dadurch eine pathogenetische Relevanz bekommt,
ist es von grundsätzlicher Bedeutung, die Ausreifung und das ungestörte
Plaquewachstum zu verhindern oder wenigstens zu reduzieren. In der Zahnmedizin
werden antimikrobielle Substanzen wie zum Beispiel Mundspüllö-sungen seit
vielen Jahren erfolgreich zur Prävention und Behandlung von Karies und
parodontalen Erkrankungen eingesetzt und stellen somit eine wertvolle
Ergänzung zu manuellen Therapiemaßnahmen dar [Barnett, 2003; Gottenbos et al.,
1999; Pitten et al., 2003; Shapiro et al., 2002]. Antimikrobielle Agenzien
können außerdem als begleitende Maßnahmen zur Mund- und Zahnpflege
entscheidend zur Bekämpfung pathologischer Plaquebildungsprozesse und zur
Verbesserung der Mundhygiene beitragen [Marsh, 1999; Pitten et al., 2003;
Shapiro et al., 2002]. Sowohl die Behandlung als auch die Prävention
parodontaler Erkrankungen sind in erster Linie auf die dentale Plaque als
Biofilm fokussiert. Um klinisch relevante Resultate zur Verfügung stellen zu
können, ist es notwendig, Multispeziesbiofilmmodelle in vitro zu entwickeln,
da mit diesen antimikrobielle Substanzen besser untersucht werden können [Shen
et al., 2009; Wilson, 1996]. Viele Studien haben gezeigt, dass Bakterien in
einem Biofilmverbund gegenüber Antiseptika weniger empfindlich sind als
Monospezieskulturen bzw. Bakterien in Suspensionen („planktonische Bakterien“)
[Bradshaw & Marsh, 1999; Costerton et al., 1999; Donlan & Costerton, 2002;
Marsh & Bradshaw, 1995; Pitten et al., 2003; Romero et al., 2008]. Der
Charakter der dentalen Plaque als Multispeziesbiofilm spielt deshalb gerade
bei der Einwirkung antimikrobieller Substanzen auf die bakterielle Mikroflora
eine große Rolle [Sissons et al., 1996; Wilson et al., 1996]. Nur mit einer
Multispezieskultur kann auf die In-vivo-Situation zurückgeschlossen werden, da
sie die Natur am ehesten imitiert [Pratten et al., 1998a]. Das in der
vorliegenden Studie erarbeitete Modell erlaubt die Untersuchung oraler, in
vitro gewachsener Multispeziesbiofilme und deren Reduktion nach Anwendung ver-
schiedener kommerziell erhältlicher Mundspüllösungen. Bei den Testsubstanzen
han-delt es sich um Chlorhexamed Forte® 0,2 % (Chlorhexidindigluconat),
Listerine® (Phe-nolderivat), Hexoral® (Hexetidin) und Meridol® (Zinnfluorid).
Die auf speziellen Thermanox®-Deckgläschen kultivierten Multispeziesbiofilme
wurden anschließend mit elektronenmikroskopischen Methoden dokumentiert. Ein
Vorteil dieser Methode ist der systematische Vergleich akkumulierter Bakterien
auf den Biofilmträgern, was bei der Betrachtung der individuellen Wirkung der
Testsubstanzen von entscheidender Bedeutung ist. Die Auswertung der Biofilme
auf den einzelnen Biofilmträgern ergab ein sehr heterogenes Bild, was sowohl
die Zusammensetzung als auch die relative Häufigkeit der Bakterien anbelangt.
Auch wenn die Morphotypen der verschiedenen Multispeziesbiofilme eines
Probanden weitgehend übereinstimmten, so variierten die prozentualen Anteile
aufgrund der Wirkung der Testsubstanzen erheblich. Ebenso zeigte sich eine
Änderung der phänotypischen Eigenschaften des Biofilms in Abhängigkeit von der
Mundspüllösung. Während Chlorhexamed Forte®, Meridol® und Hexoral® eine
selektive Abtötung einzelner Morphotypen und somit eine Veränderung der
Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaft bewirken, wird unter dem Einfluss
von Listerine® die Bakterienzahl relativ gleichmäßig reduziert. Insgesamt
konnten nur wenige allgemeingültige Zusammenhänge zwischen der zweifellos
vorhandenen Wirkung der antimikrobiellen Substanzen und der
Gesamtbakterienmenge bzw. der Zusammensetzung der mikrobiologischen
Gemeinschaft festgestellt werden. Die mit Mundspüllösung behandelten
Patientenbiofilme zeigten im Vergleich zu derjenigen der Kontrollbiofilme
deutlich geringere Gesamtbakterienmengen, wobei die durch Chlorhexamed Forte®
0,2 % erzielte Reduktion der Bakterienmenge bei der Mehrheit der Probanden am
deutlichsten ist. Die Ergebnisse dieser Studie, in der antimikrobielle
Mundspüllösungen gegen Multispeziesbiofilme verschiedener Probanden getestet
wurden, zeigen die unterschiedlichen Wirkmechanismen dieser Substanzen in
vitro. Weitere Studien sollten der Frage nachgehen, ob die unterschiedlichen
Wirkungen der Mundspüllösungen auf Multispeziesbiofilme auch in vivo bestätigt
werden können.
de
dc.description.abstract
The oral cavity is a habitat with ideal conditions for colonization by a
variety of microor-ganisms, whose organization in plaque layers on dental
surfaces shows a typical example of a bacterial biofilm [Marsh & Bradshaw,
1995]. Due to constantly changing environmental conditions and external
influences such as unhealthy diet, disease, immunological dysfunction and poor
oral hygiene, the prevailing balance in the dental plaque is disturbed, which
can lead to pathological plaque formation processes [Marsh, 1999]. This causes
the dental plaque as a biofilm to obtain a pathogenetic relevance. It is
therefore of fundamental importance to prevent or at least reduce the
maturation and undisturbed plaque growth. In dentistry, antimicrobial
substances such as mouthwashes have successfully been used for many years for
the prevention and treatment of dental caries and periodontal diseases and
therefore represent a valuable supplement to manual therapy measures [Barnett,
2003; Gottenbos et al., 1999; Pitten et al., 2003; Shapiro et al., 2002]. In
addi-tion, antimicrobial agents as accompanying measures to the oral and
dental care can contribute significantly to fight pathological plaque
formation processes and to improve the oral hygiene [Marsh, 1999; Pitten et
al., 2003; Shapiro et al., 2002]. Both the treat-ment and the prevention of
periodontal diseases are primarily focused on dental plaque as a biofilm. To
provide clinically relevant results it is necessary to develop multispecies
biofilm models in vitro. These facilitate the examination of antimicrobial
substances [Shen et al., 2009; Wilson, 1996]. Many studies have shown that
bacteria in a biofilm formation are less sensitive towards antiseptics than
monospecies cultures or those in suspension (planktonic bacteria) [Bradshaw &
Marsh, 1999; Costerton et al., 1999; Donlan & Costerton, 2002; Marsh &
Bradshaw, 1995; Pitten et al., 2003; Romero et al., 2008]. Therefore, the
character of the dental plaque biofilm as a multispecies biofilm plays a major
role on the effect of antimicrobial substances on the bacterial microflora
[Sissons et al., 1996; Wilson et al., 1996]. Only with a multispecies culture
conclusions can be drawn on the in vivo situation, since it comes closest to
nature [Pratten et al., 1998a]. The model developed in the present study
allows the investigation of oral, in vitro grown multispecies biofilms and
their reduction after application of various commercially available
mouthwashes. The test substances are Chlorhexamed Forte® 0.2% (chlorhexidine),
Listerine® (phenol derivative) Hexoral® (hexetidine) and Meridol® (stannous
fluoride). The multispecies biofilms cultured on special Thermanox® coverslips
were subse-quently documented with electron microscopical methods. An
advantage of this method is the systematic comparison of accumulated bacteria
on the biofilm carriers, which is essential when considering the individual
effect of the test substances. The evaluation of the biofilms on their biofilm
carriers led to a very heterogeneous pic-ture, with regard to both the
composition and the relative abundance of the bacteria. Even though the
morphotypes of the different multispecies biofilms of one and the same subject
coincided to a large extent, their proportional shares varied considerably due
to the effect of the test substances. Furthermore, a change in the phenotypic
characteristics of the biofilm appeared as a result of the mouthwashes used.
While Chlorhexamed Forte®, Meridol® and Hexoral® cause a selective elimination
of individual morphotypes and therefore a change in composition of the
bacterial community, the number of bacteria is reduced relatively even when
using Listerine®. In all, only a few generally valid correlations could be
ascertained between the undoubtedly existing effect of antimicrobial
substances on the total bacteria amount and the composition of the microbial
community. The patients' biofilms treated with mouthwash showed a much lower
total bacteria count than the control biofilms, whereby the achieved reduction
of the bacterial amount is clearest in the majority of those test biofilms
having used Chlorhexamed Forte® 0.2%. The results of this study in which
antimicrobial mouth rinses were tested against multispecies biofilms of
different test persons, show the different effects of these substances in
vitro. Further studies should address the question whether the different
effects of mouthwashes can also be confirmed on multispecies biofilms in vivo.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
antimicrobial substances
dc.subject
multi-species biofilm
dc.subject
scanning electron microscopy
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit::610 Medizin und Gesundheit
dc.title
Charakterisierung der Wirkung antimikrobieller Substanzen auf
Multispeziesbiofilme mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie
dc.contributor.contact
zahnarztsteiner@web.de
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Dr. J.-P. Bernimoulin
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. med. dent. T. Kocher
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. med. dent. J. Deschner
dc.date.accepted
2012-06-03
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000036549-2
dc.title.translated
Characterization of the effect of antimicrobial substances on multi-species
biofilms using scanning electron microscopy
en
refubium.affiliation
Charité - Universitätsmedizin Berlin
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000036549
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000010830
dcterms.accessRights.dnb
free
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open access