Wenn es darum geht, wie Fluorid die menschliche Gesundheit beeinflusst, wurde kein Gewebe im Körper so gut untersucht wie die Zähne. Doch trotz über 50 Jahren Forschung ist der Mechanismus, durch den Fluorid Zahnfluorose verursacht (eine Hypomineralisierung des Zahnschmelzes, was zu einer deutlichen Färbung der Zähne) ist noch nicht vollständig verstanden. Es wurden jedoch mehrere Mechanismen vorgeschlagen, und es wird allgemein angenommen, dass der Mechanismus eine toxische Wirkung auf die Zellen (Ameloblasten) beinhaltet, die an der Zahnschmelzbildung beteiligt sind.
Mechanismus noch nicht vollständig verstanden
„Der molekulare Mechanismus, der für die Zahnfluorose verantwortlich ist, ist derzeit noch unklar. Man weiß jedoch, dass fluorosierter Zahnschmelz einen höheren Proteingehalt hat und daher weicher ist als nicht fluoreszierender Zahnschmelz.“
QUELLE: Sierant ML, Bartlett JD. (2011). Ein möglicher Mechanismus für die Entwicklung von Dentalfluorose. In: Interface Oral Health Science (K Sasaki, et al., Hrsg.).
„Sowohl kollagene als auch nichtkollagene Komponenten scheinen während der Fluorose strukturelle Veränderungen zu erfahren, obwohl die genauen Mechanismen unklar sind.“
QUELLE: Moseley R, et al. (2003). Der Einfluss von Fluoridexposition auf die Dentinmineralisierung unter Verwendung eines In-vitro-Organkulturmodells. Calcified Tissue International 73:470-5.
„Obwohl allgemein anerkannt ist, dass Fluorid mit mineralisiertem Gewebe interagiert und in erhöhten Konzentrationen den Mineralisierungsprozess stört, sind die molekularen Mechanismen, die der Pathogenese der Zahnfluorose zugrunde liegen, nicht bekannt.“
QUELLE: Everett ET, et al. (2002). Dentalfluorose: Variabilität zwischen verschiedenen Inzuchtstämmen von Mäusen. Journal of Dental Research 81: 794-8.
„In der Vergangenheit wurden mehrere Erklärungen oder Hypothesen für die durch Fluorid verursachte Retention von Amelogenin-abgeleiteten Fragmenten (sowie den Abbauprodukten anderer Matrixproteine) im reifen Zahnschmelz vorgeschlagen. Die postulierten Fluorideffekte werden in zwei Gruppen eingeteilt: (i) auf intrazelluläre Ereignisse, einschließlich Genexpression, Synthese, Transport und Sekretion von Proteinen, Resorption und Abbau der einmal sezernierten Produkte; und (ii) auf extrazelluläre Ereignisse, die vielfältige Wechselwirkungen zwischen und unter Matrixproteinen, Proteasen, Kristallen und anderen Flüssigkeitsbestandteilen, insbesondere Fluorid und Calciumionen, darstellen.“
QUELLE: Aoba T, Fejerskov O. (2002). Dentalfluorose: Chemie und Biologie. Critical Reviews of Oral Biology and Medicine 13: 155-70.
„Angesichts der Komplexität des biologischen Mineralisierungsprozesses ist der genaue Mechanismus, der zur Zahnfluorose führt, noch nicht vollständig verstanden.“
QUELLE: Susheela AK, Bhatnagar M. (1999). Strukturelle Aberrationen in fluoreszierten menschlichen Zähnen: Biochemische und rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen. Current Science 77: 1677-1680.
„Die Tatsache, dass menschliches Dentin auch in menschlichen fluorotischen Zähnen eine Hypomineralisierung aufweist, weist darauf hin, dass Fluorid seine Wirkung auf sehr grundlegende Prozesse ausübt, die an der Biomineralisierung im Allgemeinen beteiligt sind, unabhängig davon, ob Kristallbildung und -wachstum in mesenchymal oder ektodermal abgeleiteten mineralisierten Geweben stattfinden. Es wurde jedoch relativ wenig Arbeit in die Identifizierung der Mechanismen gesteckt, durch die niedrige Fluoridspiegel im Serum, die zu Zahnfluorose führen, die Entwicklung mineralisierender Gewebe beeinflussen.“
QUELLE: Fejerskov O, Richards A, DenBesten P. (1996). Die Wirkung von Fluorid auf die Zahnmineralisierung. In: Fejerskov O, Ekstrand J, Burt B, Hrsg. Fluorid in der Zahnheilkunde, 2. Auflage. Munksgaard, Kopenhagen. Seiten 112-152.
„Fluorid (F-), das in die sich entwickelnden Zähne gelangt, verursacht Schäden im harten Gewebe, insbesondere im Zahnschmelz. Dies ist im Großen und Ganzen der Mechanismus der Zahnfluorose, aber viele Details des Mechanismus, einschließlich der genauen Mindestschwellendosen, sind nicht klar.“
QUELLE: Bronckers AL, Woltgens JH. (1985). Kurzzeiteffekte von Fluorid auf die Biosynthese von Zahnschmelzmatrixproteinen und Dentinkollagenen und auf die Mineralisierung während der Entwicklung von Hamsterzahnkeimen in Organkulturen. Archives of Oral Biology 30: 181-91.
„Der Mechanismus, der der Entwicklung einer Zahnfluorose zugrunde liegt, ist noch immer unbekannt.“
QUELLE: Angmar-Mansson B, Whitford GM. (1984). Zahnschmelzfluorose im Zusammenhang mit Plasma-F-Werten bei der Ratte. Caries Research 18:25-32.
MÖGLICHE MECHANISMEN, durch die Fluorid Fluorose verursacht:
„Zusätzlich zu den Auswirkungen auf die Mineralstruktur und extrazelluläre Prozesse beeinflusst NaF intrazelluläre Bahnen, was zu Veränderungen im Aktin-Zytoskelett führt. Diese Veränderungen der „funktionellen Morphologie“ korrelieren mit Störungen des Rho-Pfades und beeinflussen vermutlich die zyklischen morphologischen Veränderungen der Ameloblasten, von denen bekannt ist, dass sie bei mit Fluorid behandelten Tieren gestört sind. Der Rho-Pfad in Ameloblasten könnte ein Ziel für Fluorid darstellen, was möglicherweise auch zu Rho-bedingten Veränderungen der Genexpression führt.“
QUELLE: LI Y, et al. (2005). Auswirkungen von Natriumfluorid auf das Aktin-Zytoskelett muriner Ameloblasten. Archives of Oral Biology (im Druck)
„Wir konnten die pathologischen Auswirkungen von Fluorid bei der Veränderung der Mineralisationsmuster in fluorotischen Zähnen genauer lokalisieren … Zusammenfassend hat die vorliegende Studie wichtige strukturelle und quantitative Veränderungen in verschiedenen PG-Arten (Decorin, Biglycan und Versican) in den einzelnen Gewebekompartimenten des Dentin-Pulpa-Komplexes nach Fluoridexposition nachgewiesen. Solche Veränderungen spiegeln wahrscheinlich die Auswirkungen von Fluorid sowohl auf die Synthese als auch auf die extrazelluläre Verarbeitung dieser Moleküle wider, was zu einer Beeinflussung des Mineralisationsprozesses führen wird und somit eine pathogene Grundlage für die veränderten Mineralisationsmuster bietet, die während der Fluorose beobachtet werden.“
QUELLE: Waddington RJ, et al. (2004). Fluorid-induzierte Veränderungen der Proteoglykanstruktur, die im Dentin-Pulpa-Komplex in vitro synthetisiert wird. Biochimica et Biophysica Acta 1689:142-51.
„Wir kommen zu dem Schluss, dass die Einnahme von Fluorid, die zu einem Serumfluorid von 5-10 uM (95-190 ppb) führt, die Menge an aktiver Proteinase (Enzym) beeinflussen kann, die im reifenden Zahnschmelz von Ratten vorhanden ist. Darüber hinaus kann Fluorid in so geringen Konzentrationen wie 2 uM (38 ppb) die Metalloproteinaseaktivität bei niedrigem pH-Wert verringern. Diese kombinierten Auswirkungen von Fluorid auf den Zahnschmelz könnten zu einem Mechanismus beitragen, durch den hohe Konzentrationen von systemischem Fluorid die Hydrolyse von Zahnschmelzmatrixprotein und die anschließende Biomineralisierung beeinflussen können, was zu Fluorose führt.“
QUELLE: DenBesten PK, et al. (2002). Auswirkungen von Fluorid auf Zahnschmelzmatrixproteinasen bei Ratten. Archives of Oral Biology 47: 763-770.
„Insgesamt liefern diese Ergebnisse einen weiteren Beleg dafür, dass Fluorid posttranslationale Ereignisse während der Fluorose durch Enzymaktivität verändern kann, und sie könnten zur Aufklärung eines Mechanismus der Fluorose beitragen.“
QUELLE: Milan AM, et al. (2001). Fluorid verändert die Aktivität von Caseinkinase II und alkalischer Phosphatase in vitro mit möglichen Auswirkungen auf die Dentinmineralisierung. Archives of Oral Biology 46:343-51.
„Von den verschiedenen Mechanismen, die für die negativen Auswirkungen auf die Zahnentwicklung vorgeschlagen wurden, ist der wahrscheinlichste, dass Fluorid eine Auswirkung auf die Zellfunktion hat, entweder durch Wechselwirkungen mit den sich entwickelnden Ameloblasten oder der intrazellulären Matrix.“
QUELLE: Fomon SJ, et al. (2000). Fluoridaufnahme und Prävalenz von Zahnfluorose: Trends bei der Fluoridaufnahme mit besonderem Augenmerk auf Säuglinge. Journal of Public Health Dentistry 60: 131-9.
„In unseren früheren Studien an der Schmelzfluorose-Modellratte zeigt die morphologische Beobachtung des sekretorischen Ameloblasten eine Ansammlung von Transportvesikeln, eine Desorganisation der Golgi-Stapel und eine Ansammlung von abnormal großen Granula; die durch Pertussis-Toxin induzierte Adenosindiphosphat (ADP)-Ribosylierung der Membranfraktion zeigt eine Aktivierung von trimeren G-Proteinen, die an raues endoplasmatisches Retikulum (rER) und Golgi-Membranen gebunden sind, bei Fluoridbehandlung. Diese Ergebnisse legen nahe, dass Fluorid zu einem abweichenden intrazellulären Transport im Ameloblasten durch die G-Proteine führt.“
QUELLE: Matsuo S, et al. (2000). Fluorid-induzierte ultrastrukturelle Veränderungen in exokrinen Pankreaszellen von Ratten: Fluorid stört den Export von Zymogenen aus dem rauen endoplasmatischen Retikulum (rER). Archives of Toxicology 73:611-7.
„Eine derart große Veränderung in der biochemischen Struktur von DPP dürfte zusammen mit den zuvor für andere Makromoleküle wie Proteoglykane berichteten Veränderungen von Bedeutung sein, wenn es um die mit Fluorose verbundene Hypomineralisierung geht.“
QUELLE: Milan AM, et al. (1999). Veränderte Phosphorylierung von Ratten-Dentinphosphoproteinen durch Fluorid in vivo. Calcified Tissue International 64:234-8.
„In fluoreszierten menschlichen Zähnen wurde im Vergleich zur Kontrollgruppe ein Anstieg des Fluoridgehalts und ein Rückgang des Kalziumgehalts beobachtet.“
QUELLE: Susheela AK, Bhatnagar M. (1999). Strukturelle Aberrationen in fluoreszierten menschlichen Zähnen: Biochemische und rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen. Current Science 77: 1677-1680.
„[S]trukturelle Veränderungen der Ameloblastenschicht führen zu einer Verzögerung der Bildung der Zahnschmelzmatrix und ihrer Mineralisierung. Kalziummangel und allgemeine Unterernährung stören die physiologischen Bedingungen, die die Amelogenese beim Menschen beeinflussen, und können bei ähnlicher Fluoridaufnahme zu Abweichungen im klinischen Erscheinungsbild der Zahnfluorose führen.“
QUELLE: Susheela AK, Bhatnagar M. (1999). Strukturelle Aberrationen in fluoreszierten menschlichen Zähnen: Biochemische und rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen. Current Science 77: 1677-1680.
„Der Fluorid ausgesetzte sekretorische Ameloblast zeigte Ansammlungen schwarzer Kügelchen und großer klarer Vakuolen im distalen Zytoplasma. In unserer vorherigen Studie am Rattenmodell mit Zahnschmelzfluorose zeigte der sekretorische Ameloblast eine Ansammlung von Transportvesikeln, eine Desorganisation des Golgi-Stapels und eine Ansammlung abnormal großer Granula, was darauf hindeutet, dass Fluorid zu einem abweichenden intrazellulären Transport im Ameloblasten führte. Wie das Fluorid den intrazellulären Transport der Zelle bei der Bildung des gesprenkelten Zahnschmelzes stört, ist noch unbekannt … Wir wollten die Beteiligung der heterotrimeren G-Proteine an der toxischen Wirkung von Fluorid auf die Bildung von Zahnschmelzfluorose klären … Es wird vermutet, dass diese heterotrimeren G-Proteine durch Fluorid aktiviert werden, was zu einer Störung der Organellen und einem abweichenden intrazellulären Transport im sekretorischen Ameloblasten von Rattenmodellen mit Zahnschmelzfluorose führt.“
QUELLE: Matsuo S, et al. (1998). Mechanismus der toxischen Wirkung von Fluorid bei dentaler Fluorose: ob trimere G-Proteine an der Störung des intrazellulären Transports von sekretorischen Ameloblasten beteiligt sind, die Fluorid ausgesetzt sind. Archives of Toxicology 72: 798-806.
„Man kann spekulieren, dass Fluorid die Reifung von Ameloblasten beeinträchtigen kann, indem es ihre Fähigkeit beeinflusst, Protein und Wasser aus reifendem Zahnschmelz zu entfernen und/oder die Fähigkeit der Ameloblasten beeinträchtigt, proteolytische Enzyme zu produzieren, die für den Abbau von Amelogenin erforderlich sind.“
QUELLE: Fejerskov O, et al. (1990). Die Natur und Mechanismen der Zahnfluorose beim Menschen. Journal of Dental Research 69 (Spec Iss): 692-700.
„Einige der berichteten Veränderungen der Zellmorphologie, wie etwa eine erhöhte Vakuolisierung, könnten auf eine Ansammlung nicht abgesonderter Matrix zurückzuführen sein und Veränderungen im lysosomalen System hervorrufen.“
QUELLE: Robinson C, Kirkham J. (1990). Die Wirkung von Fluorid auf die Entwicklung mineralisierter Gewebe. Journal of Dental Research 69 (Spec Issue): 685-91.
„Ein deutlicher Anstieg des Dermatansulfatgehalts kann ein wichtiger schädlicher Faktor bei der Zahnfluorose sein.“
QUELLE: Susheela AK, et al. (1988). Der Status sulfatierter Isomere von Glykosaminoglykanen in fluoreszierten menschlichen Zähnen. Archives of Oral Biology 33: 765-7.
„Fluoroser Zahnschmelz enthält im Vergleich zu Kontrollzahnschmelz weniger Mineralien.“
QUELLE: Denbesten PK, et al. (1985). Veränderungen in der durch Fluorid induzierten Modulation von Ameloblasten im Reifestadium von Ratten. Journal of Dental Research 64: 1365-70.