Prävalenz und Korrelation zwischen Zahnfluorose und Fluoridgehalt im Trinkwasser bei 12- bis 15-jährigen Schulkindern in der Region Rayalaseema von Andhra Pradesh, Indien.

Hintergrund​

Zu den zahnmedizinischen Herausforderungen, die in zahlreichen Entwicklungsländern wie Indien bei Kindern weit verbreitet sind, zählen Zahnfluorose und Karies. Fluorid gilt als eine der wirksamsten Maßnahmen in der Geschichte der zahnmedizinischen Versorgung; eine übermäßige Fluoridaufnahme kann jedoch verschiedene Nebenwirkungen haben. Aufgrund seiner negativen Elektronegativität verbindet sich Fluorid mit verschiedenen Bodensubstanzen und bildet Fluoridsalze. Wenn Wasser durch den Boden sickert, lösen sich diese Fluoridverbindungen und erhöhen in Gegenwart von Lithium, Cäsium, Chlorid und Bromid die Fluoridkonzentration im Grundwasser.^¹ Erhöhte Fluoridkonzentrationen im Trinkwasser, die zu Fluorose führen, entwickeln sich rasch zu einem endemischen Problem für die öffentliche Gesundheit.^² Fluorid wirkt wie ein zweischneidiges Schwert. In optimalen Mengen reduziert es das Auftreten von Karies und ist für den Erhalt der Integrität des Mundgewebes unerlässlich. Umgekehrt kann eine übermäßige Exposition während der Entwicklungsphasen zu Zahnfluorose und Skelettfluorose führen.^³

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat einen Grenzwert für die Fluoridkonzentration im Trinkwasser von 1.5 mg/l festgelegt.^⁴ Das Bureau of Indian Standards (BIS) hat einen indischen Standard von 1.0 mg/l als maximal zulässigen Grenzwert für Fluorid festgelegt und ergänzt: „Je niedriger, desto besser.“^⁵ Während der Zahnentwicklung führt die kontinuierliche Aufnahme erhöhter Fluoridmengen zu Fluorose, die durch Hypomineralisation gekennzeichnet ist und zu Oberflächen- und Unterflächenporosität führt. Diese Erkrankung kann sich in unterschiedlichem Schweregrad äußern, einschließlich Veränderungen der Zahnfarbe, und erhebliche ästhetische, funktionelle und physiologische Probleme verursachen. Der Konsum hoher Fluoridmengen beeinträchtigt allmählich die kognitive Entwicklung und senkt den Intelligenzquotienten (IQ) von Schulkindern; wird dem nicht im Kindesalter entgegengewirkt, kann dies die Zahnästhetik und das psychische Wohlbefinden des Kindes negativ beeinflussen.^⁶

Die indischen Bundesstaaten sind nach Fluoridkonzentration absteigend geordnet, wobei Haryana mit 48 mg/L den höchsten Wert aufweist, während Jammu und Kaschmir mit 4.21 mg/L den niedrigsten Wert verzeichnet. Dieses Problem hat kritische Ausmaße angenommen und betrifft mindestens 19 Bundesstaaten in Indien. Besonders auffällig ist, dass in Andhra Pradesh, Gujarat und Rajasthan 50 bis 100 % der Distrikte von Fluoridbelastung betroffen sind^.

Rayalaseema, was so viel wie „felsige Region“ bedeutet, umfasst die Distrikte Anantapur, Kurnool, Cuddapah und Chittoor südlich des Flusses Krishna in Andhra Pradesh. Dieses Gebiet zeichnet sich durch ein heißes, semiarides Klima aus. Der Mandal ^{Chittoor im gleichnamigen Distrikt gilt als eine der chronisch von Dürre betroffenen Regionen in Rayalaseema, Andhra Pradesh. Er besteht aus 41} Dörfern, in denen Grundwasser aus Brunnen als primäre Trinkwasserquelle dient. Bei einer zahnärztlichen Untersuchung im Rahmen eines Camps in diesem Mandal wurden Fälle von Zahnfluorose bei Kindern festgestellt. Das Vorhandensein von Fluoridverfärbungen, die auf eine Fluoridbelastung hinweisen, führte zu der Entscheidung, die vorliegende Studie in diesem Mandal durchzuführen. Das Alter von 12 Jahren gilt weltweit als Standardalter für die Kariesvorsorge, da bis dahin in der Regel alle bleibenden Zähne außer den Weisheitszähnen durchgebrochen sind. ¹⁰ Im Alter von 15 Jahren haben sich die Ernährungsgewohnheiten in der Regel etabliert, und die bleibenden Zähne sind seit 3–9 Jahren der Mundhöhle ausgesetzt. ¹¹ Die Bestimmung des Fluoridgehalts im Trinkwasser und die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Zahnfluorose und dem Fluoridgehalt im Trinkwasser tragen zur Bewertung von Strategien zur Bekämpfung der Zahnfluorose in diesem Gebiet bei.

Materialen und Methoden​

Bei der Studie handelt es sich um eine prospektive Querschnittsstudie, die unter 12- bis 15-jährigen Schulkindern des Chittoor Mandal im Distrikt Chittoor in Andhra Pradesh durchgeführt wurde. Die Studiendauer erstreckte sich von März 2019 bis Juli 2020.

Ergebnisse​

An der Studie nahmen 1,182 Kinder teil. Davon stammten 591 aus einem Gebiet mit optimaler Fluoridversorgung und die übrigen aus einem Gebiet mit suboptimaler Fluoridversorgung. Die Geschlechterverteilung der Studienteilnehmer betrug 53.3 % Jungen und 46.7 % Mädchen. Im Gebiet mit optimaler Fluoridversorgung waren 29.9 % der Kinder 13 Jahre alt, gefolgt von den 12-Jährigen mit 25.2 % und den 15-Jährigen mit 24.2 %. Im Gebiet mit suboptimaler Fluoridversorgung waren 33 % der Kinder 13 Jahre alt, gefolgt von den 14-Jährigen mit 25 %, den 12-Jährigen mit 22.7 % und den 15-Jährigen mit 19.3 %. Der Vergleich der Altersgruppen mittels Chi-Quadrat-Test ergab einen Wert von 7.042, der statistisch signifikant war ( p < 0.05). In Gebieten mit suboptimaler bzw. optimaler Fluoridversorgung war der Anteil der Jungen mit 56.2 % deutlich höher als der der Mädchen mit 43.8 % bzw. 49.6 %. Der Chi-Quadrat-Test ergab einen Wert von 3.929 ( p < 0.05), der statistisch signifikant war. Von den 1,182 Studienteilnehmern tranken 75.5 % der Kinder Trinkwasser aus Brunnen, während 24.5 % Leitungswasser nutzten. Der Chi-Quadrat-Test ergab einen Wert von 11.423 ( p < 0.001; Tabelle 2). Etwa 79 % der Brunnenwassertrinker lebten in Gebieten mit optimaler Fluoridversorgung. Die Verwendung von Zahnpasta lag in Gebieten mit optimaler Fluoridversorgung bei 83.6 % und in Gebieten mit suboptimaler Fluoridversorgung bei 81.7 %. Ein beträchtlicher Anteil der Studienteilnehmer verwendete Zahnputzpulver (8.8 % in Gebieten mit optimaler und 16.6 % in Gebieten mit suboptimaler Fluoridversorgung), während die Verwendung von Aktivkohle und Ziegelpulver minimal war. Insgesamt gaben 99.8 % der Teilnehmer an, in Fluoridzonen nie fluoridhaltige Zahnpasta oder Tabletten verwendet zu haben; lediglich 0.2 % hatten dies in der Vergangenheit getan. Darüber hinaus berichteten 83.6 % über keine Fluorosefälle in der Familie. Von den 1,182 Teilnehmern wiesen 786 eine Zahnfluorose auf, was einer Gesamtprävalenz von 66.5 % entspricht. Die Fluoroseprävalenz war in Gebieten mit optimaler Fluoridversorgung höher als in Gebieten mit suboptimaler Versorgung. In Gebieten mit optimaler Fluoridversorgung zeigten 42.1 % der Personen eine leichte Fluorose, 22.8 % eine sehr leichte, gefolgt von 14.6 % mit moderater, 3.3 % mit fraglicher und 3 % mit schwerer Fluorose. Nur 14 % waren frei von Fluorose. Der Pearson-Chi-Quadrat-Test ergab einen Wert von 327.93 mit einem p -Wert < 0.001 (Tabelle 3). Die Pearson-Korrelation zwischen der Fluoridkonzentration im Trinkwasser (ppm) und dem CFI betrug r = 0.960 (zweiseitig, p < 0.01). Es zeigte sich eine starke positive Korrelation zwischen der Fluoridkonzentration im Trinkwasser und den CFI-Werten (Abb. 1).

Die Werte des Community-Fluorose-Index der Dörfer lagen zwischen 0.48 und 1.17. Die meisten Dörfer wiesen Werte zwischen 1.02 und 1.17 auf. Der Schweregrad der Zahnfluorose war in den meisten Dörfern von mittlerer gesundheitlicher Relevanz. Die Dörfer Peddisettipalle, Gajulapalle, Bakranarasingarayanipeta und Gandlapalli befanden sich im Grenzbereich. In den Dörfern Mapakshi, Thumminda und Thimmasamudram war die Fluorose von geringer gesundheitlicher Relevanz (Tabelle 4).

Diskussion​

Der ehemalige Bundesstaat Andhra Pradesh gilt als eine der Regionen, in denen Fluorose endemisch ist. Besonders betroffen sind die Regionen Rayalaseema und Telangana.^¹² Die meisten Studien konzentrieren sich auf die Region Telangana, wobei der Distrikt Nalgonda ein bemerkenswertes Beispiel darstellt. Die Forschung zur Prävalenz von Zahnfluorose und Karies in Bezug auf den Fluoridgehalt im Trinkwasser ist in der Region Rayalaseema jedoch begrenzt.^⁴ Die Distrikte Kurnool, Kadapa, Chittoor und Ananthapur gehören zur Region Rayalaseema. ^¹³

Der Mandal Chittoor im gleichnamigen Distrikt gilt als eine der heißesten und chronisch von Dürre betroffenen Regionen in Rayalaseema. Grundwasser dient dort als primäre Trinkwasserquelle. ^¹⁴ Die geringen Niederschläge, die hohen Temperaturen und die anhaltende Dürre in der Region sowie der Mangel an Vorstudien zum Zusammenhang zwischen Fluoridgehalt im Trinkwasser und Zahnfluorose gaben Anlass zu dieser Untersuchung. Die vorliegende Studie ergab eine Gesamtprävalenz von Zahnfluorose bei Schulkindern von 66.5 %. Leichte, sehr leichte und mittelschwere Formen der Fluorose traten am häufigsten auf. Auffällig war, dass Gebiete mit optimalem Fluoridgehalt eine höhere Fluoroseprävalenz aufwiesen als Gebiete mit suboptimalem Fluoridgehalt.

Das BIS hat die maximal zulässige Fluoridkonzentration im Trinkwasser auf 1 ppm festgelegt. ^¹⁵ In der vorliegenden Studie wurde in Gebieten mit als optimal geltenden Fluoridkonzentrationen (0.7–1.2 ppm) eine Prävalenz von Zahnfluorose von 66.5 % beobachtet. Dieses Ergebnis zeigt, dass die Fluoroseprävalenz selbst bei optimalen Fluoridwerten hoch bleibt. Diese Ergebnisse stimmen mit Studien von Khan et al. in Pakistan und von Menon und Indusekhar in Dharwad, Indien, überein, in denen Fluoridkonzentrationen von 0.5–1.2 ppm im Trinkwasser mit einer Fluoroseprävalenz von 57 % assoziiert waren. ^{^1,6,17}

Der Bericht des Grundwasseramtes von Andhra Pradesh zur Grundwassersituation im Chittoor-Mandal zeigt, dass der Grundwasserspiegel in Tiefbrunnen mehr als 20 m unter der Geländeoberfläche liegt und konkret 26.56 m beträgt. Dieser Wert ist deutlich höher als in anderen Regionen innerhalb von Rayalaseema.^¹⁸ Die anhaltende Dürre und das Vorhandensein von Tiefbrunnen tragen möglicherweise zur Verbreitung von Zahnfluorose bei.^¹⁹ Fluoridkristalle finden sich in Trinkwasser aus tiefen Grundwasserschichten in höheren Konzentrationen.^²⁰ Da Grundwasser in diesem Mandal die primäre Trinkwasserquelle darstellt und kristalline Gesteine ​​mit Fluorapatit-Mineralien mit dem Grundwasser interagieren, löst sich Fluorid im Wasser, das sowohl zur Bewässerung als auch zum Trinken verwendet wird.

Es wurde beobachtet, dass Fluorose bei Jungen häufiger auftritt als bei Mädchen. Dies lässt sich auf die im Allgemeinen größere Körperoberfläche von Männern im Vergleich zu Frauen zurückführen. In ländlichen Gebieten sind Jungen tendenziell körperlich aktiver als Mädchen, wodurch sie heißeren klimatischen Bedingungen ausgesetzt sind und einen höheren Wasserverbrauch haben. Folglich sind Jungen vermehrt fluoridiertem Wasser ausgesetzt. Diese Ergebnisse decken sich mit den Studien von Saravanan et al. und Mane et al., die ebenfalls einen höheren Anteil an Fluorose bei Jungen feststellten.^{^21,22}

Sudhir et al. berichteten, dass 100 % der Kinder in Gebieten mit einem Fluoridgehalt im Trinkwasser von 0.0 bis 0.6 ppm Zahnfluorose aufwiesen.^²³ Diese hohe Prävalenz in Regionen mit niedrigen Fluoridkonzentrationen im Trinkwasser lässt sich mit Susheelas Erklärung erklären, dass in endemischen Fluorosegebieten eine erhebliche Menge Fluorid in Nahrungsmitteln enthalten und somit aufgenommen wird.^⁴ Zusätzlich können erhöhte Temperaturen, die einen höheren Wasserverbrauch erfordern, zu diesem Phänomen beitragen. In Gebieten mit optimalen Fluoridwerten zeigten 42.1 % der Schulkinder leichte Formen von Fluorose, die sich durch ausgedehntere weiße, opake Bereiche auf den Zahnoberflächen auszeichneten. Dieser Befund unterstreicht die ästhetischen Bedenken von Schulkindern. Unbehandelt können solche Erkrankungen bei betroffenen Kindern zu Scham, psychischem Stress und einem verminderten Selbstwertgefühl führen.

Es gab keine signifikanten Unterschiede im Gebrauch von Fluoridzahnpasta oder -tabletten bei den Kindern in diesen Gebieten. Die meisten dieser Kinder wussten nichts von der Verwendung fluoridhaltiger Zahnpasta oder Tabletten. Es wurde eine positive Korrelation zwischen der Fluoridionenkonzentration im Trinkwasser und den CFI-Werten festgestellt. Konkret korrelierte ein Anstieg der Fluoridkonzentration im Wasser mit erhöhten CFI-Werten. Diese Ergebnisse stimmen mit den Berichten von Saravanan et al. und Chandrashekar und Anuradha überein, die ebenfalls einen Zusammenhang zwischen zunehmender Zahnfluorose und höheren CFI-Werten feststellten.^{^3,21} Die mittlere Jahrestemperatur im Untersuchungsgebiet betrug 38,2 °C (100.70 °F). In Gebieten mit optimalen Fluoridwerten wurde in 42.1 % bzw. 22.8 % der Fälle eine leichte bzw. sehr leichte Zahnfluorose beobachtet. Dies deutet auf eine hohe Durchschnittstemperatur bei optimaler Fluoridkonzentration hin. Die Zahnfluorose wurde auf einen erhöhten Wasserkonsum zurückgeführt, der zu einem Anstieg der Fluorosewerte führte. Diese Ergebnisse werden durch die Studie von Saravanan et al. bestätigt, die eine Prävalenz von Zahnfluorose von 31.4 % bei einer mittleren jährlichen Höchsttemperatur von 97.30 °F berichteten. ²¹

Das indische Gesundheitsministerium (MOH) hat 1.0 mg F/L als zulässigen und 2.0 mg F/L als Grenzwert festgelegt. ^²⁴ Experten der International Society for Fluoride Research (ISFR) empfahlen kürzlich, den Grenzwert für Fluorid im Trinkwasser in Indien von derzeit 1 ppm auf 0.5 ppm zu senken. ^²⁵ Der allgemein akzeptierte Grenzwert von 1 ppm gilt jedoch nicht für Regionen mit hohen Temperaturen.^²⁶ Daher ist die regelmäßige Überwachung des Fluoridgehalts im Trinkwasser unerlässlich. Laut einer Studie von Lakshmi waren die Bewohner dieser Region mit dieser Art von Fluorose, deren Hauptursache Trinkwasser ist, nicht vertraut. Da das Problem weiterhin unerkannt und vernachlässigt bleibt, besteht dringender Bedarf an Aufklärung und Gesundheitserziehung.^²⁷ Ein von der gemeinnützigen Organisation Arghyam Grant Team in Chittoor durchgeführtes Aufklärungsprogramm stellte kürzlich Aktivkohlefilter zur Verfügung, die zu einer Senkung des Fluoridgehalts in diesem Verwaltungsbezirk beigetragen haben. Die Studienteilnehmer waren jedoch von Geburt an erhöhten Fluoridkonzentrationen im Trinkwasser ausgesetzt. ^²⁸ Die Filter funktionierten jedoch nicht effektiv, da die Dorfbewohner nicht wussten, wie sie die Filter reaktivieren oder an wen sie sich für Wartungsarbeiten wenden sollten. Die Schulung der Dorfbewohner im Umgang mit und der Wartung dieser Filter ist daher dringend erforderlich.

Eine umfassende Aufklärung über Zahngesundheit, insbesondere über die Verwendung von Fluorid und die potenziellen Risiken eines zu hohen Fluoridgehalts im Trinkwasser, ist in dieser Region unerlässlich. Diese Studie unterliegt gewissen Einschränkungen, darunter die zeitlichen Beschränkungen aufgrund des Querschnittdesigns und die Annahme, dass die Wasserquellen unverändert bleiben. Zudem wurden keine Daten zum täglichen Trinkwasserverbrauch erhoben.

Abschluss​

Die Studie ergab eine Prävalenz von Zahnfluorose von 66.5 %. Selbst bei optimalen Fluoridwerten ist die Fluorosehäufigkeit hoch. Faktoren wie geringe Niederschläge, tiefe Brunnen und Dürre tragen zu dieser erhöhten Prävalenz bei, selbst bei optimalen Fluoridkonzentrationen. Mit steigendem Fluoridgehalt im Trinkwasser wurde ein Anstieg der CFI-Werte und der Zahnfluoroseprävalenz beobachtet. Es zeigte sich eine positive Korrelation zwischen dem Fluoridgehalt im Trinkwasser und Zahnfluorose, wobei Jungen häufiger betroffen waren als Mädchen. Personen, die Brunnenwasser konsumierten, wiesen eine höhere Fluoroserate auf als Personen, die andere Wasserquellen nutzten. 99.8 % der Studienteilnehmer hatten in den verschiedenen Fluoridzonen nie fluoridhaltige Zahnpasta oder Tabletten verwendet. Der optimale Wert von 1 ppm scheint für die indischen Verhältnisse nicht geeignet. Die Ergebnisse dieser Studie bieten eine Grundlage für Gesundheitsbehörden, Wasserversorger, Zahnärzte und politische Entscheidungsträger. Diese Informationen können als vorläufige Daten dienen und den Weg für eine umfassende epidemiologische Studie auf Mandal- und Distriktebene ebnen.

Autorenbeiträge​​​

Konzeptualisierung: Prabu D und Swetha R.

Datenkuration: Swetha R und Naveenraj Sakthi.

Formale Analyse: Swetha R, Rajmohan M.

Finanzierungseinwerbung: Swetha R und Sunayana Manipal.

Methodik: Prabu D Swetha R und Naveenraj Sakthi.

Projektleitung: Prabu D, Swetha R, Naveenraj Sakthi, Sunayana Manipal und Rajmohan M.

Visualisierung: Swetha R, Naveenraj Sakthi, Sunayana Manipal und Rajmohan M.

Schreiben – Originalentwurf: Swetha R, Sunayana Manipal und Rajmohan M.

Verfassen – Überprüfung und Bearbeitung: Swetha R, Sunayana Manipal und Rajmohan M.

Ethische Genehmigung​​

Art und Zweck der Studie wurden dem Institutional Review Board des SRM Dental College, Ramapuram, vorgestellt, und es wurde eine ethische Genehmigung erteilt (Prüfnummer SRMDC/IRB/2019/MDS/Nr. 701).

Informierte Einwilligung​​

Nach Erläuterung der Studie wurde von den Eltern/Erziehungsberechtigten/Lehrkräften der Schulkinder eine schriftliche Einverständniserklärung eingeholt. Die Einverständniserklärung erfolgte sowohl in Englisch als auch in der Landessprache (Telugu).

Eine Danksagung

Wir möchten uns bei allen Kindern bedanken, die an der Studie teilgenommen haben, sowie bei allen Schulleitern des Chittoor Mandal für ihre Unterstützung.

AI D isclosure

Kein KI-Tool, keine auf künstlicher Intelligenz basierende Sprachassistenz wurde in die klinische Entscheidungsfindung, die Dateninterpretation oder die Generierung wissenschaftlicher Schlussfolgerungen einbezogen.

Orcid​

Swetha R https://orcid.org/0000-0001-9635-4521

Naveenraj Sakthi https://orcid.org/0009-0007-9643-8750

Prabu Duraisamy https://orcid.org/0000-0001-9319-3873

Rajmohan M https://orcid.org/0000-0002-3695-5074

Datenverfügbarkeit​​​

Die Daten, die die Ergebnisse dieser Studie stützen, sind im Artikel enthalten. Im Rahmen dieser Studie wurden keine weiteren Datensätze erstellt oder analysiert.