Zahnfluorose

Zahnfluorose (auch: Dentalfluorose, Colorado Brown Stain oder Texas Teeth; aus Fluor und -ose altgriechisch -ωσις, Medizin: meist eine nichtentzündliche Erkrankung; engl.: Mottled teeth bzw. Mottling, gesprenkelte Zähne) entsteht durch chronische, zu hohe Fluoridzufuhr während der ontogenetischen Entwicklung der Zähne.

Während Fluorid in einer Dosierung von ca. 1 mg/Tag als ein wirksames Mittel zur Prophylaxe der Karies (Fluoridierung) angesehen wird, kann es in höheren Dosen (> 2 mg / Tag während der Zahnentwicklung) eine Zahnfluorose erzeugen, bei der sich – je nach Schwere – weiße bis braune Verfärbungen in Form von Flecken oder Streifen auf der Zahnschmelzoberfläche bis zu massiven Defekten mit Substanzverlust bilden.^[1] Hierbei sind insbesondere die bukkalen Zahnflächen betroffen. In stärkerer Ausprägung ist dies nicht nur kosmetisch störend, sondern auch schädlich für die Zähne, da die Zahnschmelzoberfläche dadurch weniger widerstandsfähig wird.^[2]

Hydroxylapatit bildet die Grundlage der Hartsubstanz aller Wirbeltiere. Es ist in Knochen zu einem Anteil von etwa 40 %, im Zahnbein (Dentin) zu 70 % und im Zahnschmelz (Enamelum) zu 97 % enthalten. Zahnschmelz wird von Adamantoblasten (Ameloblasten, schmelzbildenden Zellen) gebildet. Diese Zellen sezernieren zunächst eine bindegewebige Substanz (Präenamelum). Nach dem Zahndurchbruch vollzieht sich der Hauptteil der Mineralisation: Durch Einlagerung von Ca²⁺-Ionen und Phosphaten in Form von Apatit erlangt der Zahnschmelz seine endgültige Härte.

Wird Zahnschmelz bei einem pH < 5,5 in Lösung gebracht, so demineralisiert er. Dies geschieht im Mund durch bakterielle Säuren und Fruchtsäuren, wobei aus Hydroxylapatit unter Einfluss von Säuren ionisches Calcium, Phosphat und Wasser entstehen:

Ca₅(PO₄)₃(OH) + H₃O⁺ → 5 Ca²⁺ + 3 (PO₄)^3- + 2H₂O

Die professionelle Exposition gegenüber Phosphor, Blei, Wismut, Strontium und Fluor kann toxische Osteopathien mit Hyperostose und Spongiosklerose auslösen. In Tierversuchen hat man auch mit Gabe von Cadmium-Salzen Zahnveränderungen wie bei der Fluorose sowie Einflüsse auf den Eisen-Stoffwechsel (wie auch nach Fluorid-Fütterung) festgestellt.^{[3][4][5][6][7][8][9]} Beim Menschen können permanente Zahnschäden durch diese Stoffe aber nur bei Einwirkung während der Entwicklung der Zähne in Frage kommen. Damit begrenzen sich Intoxikationen auf Strontium und Fluor im Trinkwasser sowie auf Überdosierung von Fluoridpräparaten. Der dosisabhängige Einfluss des Strontiumgehalts im Trinkwasser ist bisher wenig untersucht worden. Bei steigendem Gehalt von 0‚2–34,0 mg/l Strontium zeigt sich eine Korrelation zur Zunahme von linienförmigen Hypoplasien (horizontale Schmelzstreifung) auch dann, wenn eine Fluorose ausgeschlossen werden kann.^[10][11]

Bei der Fluoridierung wird Hydroxylapatit zu Fluorapatit umgewandelt:

Ca₅(PO₄)₃(OH) + F^- → Ca₅(PO₄)₃ F + OH^-

Fluorapatit besitzt bei gleichem pH-Wert ein viel geringeres Löslichkeitsprodukt, d. h., es dissoziieren weitaus weniger Fluorapatitmoleküle in einer Lösung als Hydroxylapatitmoleküle. Dies ist der Grund, weshalb Fluorapatit beständiger ist als das körpereigene Hydroxylapatit.

Die genaue Ursache ist nicht vollständig geklärt.^[1] Fluorid ist ein (glykolytischer) Enzyminhibitor,^[12] das in zu hohen Konzentrationen die Matrixsekretion, den Matrixabbau, die Schmelzreifung und Schmelzmineralisation stört. Als besonders empfindlich zeigen sich die Ameloblasten, die nur während der Zahnentwicklung aktiv sind. Diese ist bis zum achten Lebensjahr abgeschlossen.^[13] Bei erhöhter Fluoridzufuhr kommt es zu einer mangelhaften Syntheseleistung der Ameloblasten und dadurch zu einer fleckförmigen Unterentwicklung des Zahnschmelzes. Die Folge davon sind hypo- und hypermineralisierte Bereiche im Schmelz und Dentin.^[1] Je länger und höher konzentriert die Fluoride eingenommen werden, desto größer werden die hypomineralisierten Zonen.^[1] Klinisch manifestiert sich diese Störung der Schmelzbildung durch eine erhöhte Porosität und Farbveränderungen.^[1]

Die Diagnose der Zahnfluorose erfolgt vor allem durch das klinische Bild, das heißt durch die sichtbaren Schmelzveränderungen. Die Erhebung einer präzisen Fluoridanamnese, gerade bei Kindern, wird empfohlen, um die Gefahr der Ausbildung von Dentalfluorosen zu vermeiden.^[12]

Die Zahnfluorose ist abzugrenzen von folgenden Zahnerkrankungen:

• Amelogenesis imperfecta
• Molaren-Inzisiven-Hypomineralisation
• Regionale Odontodysplasie
• Tetracyclin-Zähne
• Schmelzdefekte bei Zöliakie
• Dilazeration
• Turner-Zahn
• Erythrodontie bei kongenitaler erythropoetische Porphyrie (Morbus Günther)
• Chlorodontie bei
  • Erythroblastose
  • kongenitaler Gallengangatresie

Verschiedene Theorien, wie zum Beispiel Bisphenol-A-Belastungen, Dioxine und Furane aus der Umwelt, ein bestehender Vitamin-D-Mangel und auch Infektionen mit Windpocken werden als weitere Ursachen für Schmelzveränderungen diskutiert.

Je nach Schweregrad und ästhetischer Beeinträchtigung kommen nachfolgende Therapien in Betracht:

• Zahnaufhellung (Bleaching)
• Odontoplastik
• Compositfüllungen
• Veneers
• Zahnkronen
• ICON Infiltration

Schon bald nachdem Jakob Berzelius 1822 als Kurgast in Carlsbad zum ersten Mal gebundene Flusssäure im dortigen Sprudelwasser nachgewiesen hatte,^[14] zeigten sich Kurgäste besorgt, dass diese Säure, die auch das benutzte Trinkglas anzuätzen schien, ihren Zähnen schaden könnte. Sie wurden beschwichtigt mit dem Hinweis, dass im Zahnschmelz kein Silikat enthalten sei, das von der Flusssäure angelöst werden könne.^[15][16] Ca. 110 Jahre später wurde Fluorid im Trinkwasser als Ursache der endemischen Zahnfluorose erkannt und die Fluoridwirkung irrtümlich zunächst auf einen Ätzeffekt zurückgeführt, der die betroffenen Zahnflächen wie korrodiert aussehen ließ.^[17]

Der Erstbeschreiber der Zahnfluorose war höchstwahrscheinlich der Zahnarzt C. Kühns, der 1888 in einem Vortrag über schwarz gefleckte Zähne bei einer Familie berichtete, die aus Durango (Mexiko) herübergekommen war und dann zu seinem Patientenkreis gehörte. Von dieser Familie erfuhr er, dass derartige Verfärbungen in Durango sehr häufig seien. Er machte Eisen- oder Manganablagerungen für die Verfärbung verantwortlich, die der „caries nigra“ ähnelte.^[18][19] Dieser frühe Bericht ist ungewöhnlich, denn spätestens seit Carl Wedl 1870 in seinem Buch Pathologie der Zähne braune Schmelzverfärbungen unbekannter Herkunft als Anzeichen für Zahnkaries ansah, dürften Vorkommen von Zahnfluorose oft fehlinterpretiert worden sein. Ansonsten hätten Versuche des Münchner Chirurgen Ludwig von Stubenrauch bereits 1904 einen wichtigen Hinweis auf die Ursache bieten können. Der Chirurg hatte Hunde während der Zahnentwicklung mit Natriumfluorid gefüttert und stellte neben den für Fluorose typischen Skelettveränderungen fest, dass sie „ausnahmslos eine typische Caries der Zähne mit falschen Stellungen der Zähne“ bekamen.^[20] In dem Gebiet um Neapel (Italien) hatten die Bewohner „denti neri“ (schwarze Zähne) bzw. „denti scritti“ (die aussahen, als ob sie beschriftet wären) was von den Einheimischen auf den Gasausstoß des Vesuvs zurückgeführt wurde. John Eager, ein in Neapel stationierter Arzt des United States Public Health Service (USPHS) hatte darüber 1901 berichtet, wo die Zahnschäden „Denti di Chiaie“ (nach einem Ortsteil von Neapel, Chiaia) genannt wurden.^[21][22][19] Elf Jahre zuvor hatte der italienische Arzt und Mineraloge Arcangelo Scacchi über den Fluoridgehalt der vulkanischen Exhalationen und der Böden der Gegend geschrieben^[23] – an einen Zusammenhang mit den dort später berichteten Zahnschäden dachte aber niemand.

Die Verfärbungen wurden seit 1923 auch in den trockenen Küstenregionen von Nordafrika beschrieben, wo sowohl Einheimische, aber insbesondere Pflanzenfresser, davon betroffen waren. Dort wurde das Phänomen von dem marokkanischen Tiermediziner Henri Velu (1887–1973) „Le darmous“ genannt, der es 1922 erstmals beschrieb und experimentell nachweisen konnte, dass die Ursache ein sehr hoher Fluoridanteil im Trinkwasser war, nachdem es fluorhaltiges Phosphorit passiert hatte. Die Erkrankung wird auch Velu-Charnot-Spéder-Syndrom genannt.^{[24][25][26][27]} Velu fand heraus, dass ungewaschene Proben von Stroh und Gerste einen höheren Fluorid-Gehalt hatten als gewaschene Proben. Die deutliche Fluorose bei Pflanzenfressern resultierte eher aus dem staubkontaminierten Futter mit hohem Fluoridgehalt, als durch das Einatmen von fluoridhaltigen Staub. Im Gegensatz resultierte die endemische menschliche Fluorose in der Region meist durch Einatmen von fluoridreichem Phosphatstaub.^[28] Ähnliche Symptome der Fluorose fand man in Holland, Mexiko und vielen Städten in den Vereinigten Staaten.

Im Kurort und Goldsucher-Paradies Colorado Springs machte Frederick Sumner McKay eine Beobachtung. Die Zähne vieler Einwohner hatten unschöne braune Flecken, die örtlichen Zahnärzte und Ärzte maßen dem jedoch keine große Bedeutung bei, zumal die Verfärbungen keine offensichtlichen Auswirkungen auf die Gesundheit hatten. McKay wollte jedoch die Ursache herausfinden und widmete 30 Jahre seines Lebens dieser Suche. Er vermutete, dass ein Zusammenhang mit dem Trinkwasser bestehen müsse, wobei zunächst unklar war, ob diesem Wasser etwas Bestimmtes fehlte oder ob ein unerwünschter Bestandteil verantwortlich zu machen sei. Als erstes testete er die Wasserquelle in Colorado Springs, auch auf Arsen, aber er fand nichts Ungewöhnliches. Er hatte auch andere Gewässer getestet. Konkretere Hinweise fand McKay, als er einige portugiesischen Familien aufsuchte, die von den Inseln Brava und Fogo auf den Kapverdischen Inseln nach Nantucket, Massachusetts, eingewandert waren. McKay stellte fest, dass die Brava-Eingeborenen Zähne mit den ominösen braunen Flecken hatten, die Fogo-Eingeborenen jedoch nicht. Bei gleicher Umgebung und Ernährung auf den Kapverdischen Inseln mutmaßte McKay, dass der einzige Unterschied nur ihr Trinkwasser liege. Ähnliche Erfahrungen machte er mit anderen Bevölkerungsgruppen.

Bereits 1925 war McKay so von der Idee überzeugt, dass irgendein Zusammenhang mit der Zusammensetzung des regionalen Trinkwassers bestehen müsse. Seine Erfahrungen ab 1927 mit der Stadt Lake Elsinore (Kalifornien), ca. 100 Meilen südöstlich von Los Angeles, waren dagegen gedämpfter. Alle nativen Einwohner dort hatten Zahnfluorose. Die Stadt lebte aber vom Tourismus, die heißen Quellen, die die Stadt auch mit Trinkwasser versorgten, dienten den Kurgästen für Trink- und Badekuren. Die Besitzer der Kurhäuser wandten sich gegen einen Wechsel der Wasserquellen, obwohl solche nach McKays Ansicht in größerer Zahl zur Auswahl standen.^[29] Das Problem wurde erst Jahrzehnte später nach heftigen (auch politischen) Auseinandersetzungen und großem Druck gelöst.^[30]

Eine ähnlich hitzige Debatte um die Trinkwasserversorgung wie in Elsinore entwickelte sich während der 1930er Jahre in Chetopa, Kansas, wo ein lokaler Zahnarzt, James Scott Walker, als Anführer der Befürworter eines Wechsels zu einer fluoridärmeren Wasserversorgung eine entscheidende Rolle spielte.^[31] Der Wechsel der Quelle, für den Walker bis 1939 kämpfen musste, kam aber hier erst zustande, nachdem Sicherheitsprobleme aufgeworfen worden waren. Als nach diesem Erfolg Zahnärzte in Kansas weitere Quellen als problematisch erkannten, wurde vom Leiter der zahnärztlichen Abteilung des Kansas State Board of Health, Leon Kramer, gefordert, den Grenzwert für Fluorid möglichst hoch anzusetzen, um die Wasserversorgung der Städte auch unter wirtschaftlichen Aspekten zu gewährleisten. Als Grenzwert wurden von ihm 3 ppm vorgeschlagen.^[30]

Für McKays Projekt kam der Durchbruch 1931 durch Wasseruntersuchungen, die Harry V. Churchill (1886–1960), Chefchemiker in den Forschungslabors der Aluminium Company of America (ALCOA) in New Kensington ausführen ließ.^[32] Churchill war auf Umwegen mit McKay in Kontakt gekommen und veranlasste eine Prüfung des Trinkwassers von Bauxite (Arkansas) auf Spurenelemente. Grund war der Verdacht, dass Kochgeschirr aus Aluminium, das diese Firma herstellte, für die braunen Flecken verantwortlich sein könnte. Unterstützung fand diese These in dem Umstand, dass in den betroffenen Gebieten in Colorado das Wasser aus dem Kryolith-haltigen Boden Aluminium aufnehmen konnte, ebenso wie aus dem Bauxit-Erz, das in der Stadt Bauxite abgebaut wurde. Churchill stellte jedoch einen erhöhten Fluoridgehalt des jeweiligen Wassers fest. Er ließ sich dann, unter dem Siegel der Verschwiegenheit, über McKay Wasserproben aus verschiedenen Gebieten zuschicken, deren Fluoridgehalt er untersuchte. Während der Fluoridgehalt des Wassers einiger Städte grob mit dem Schweregrad der dort von McKay gefundenen Dentalfluorose korrelierte, war bei einem Fluoridgehalt von unter 1 ppm keine endemische Schädigung beobachtet worden. Mit Hilfe der Ergebnisse des Chemikers hatte McKay endlich als Ursache der Dentalfluorose die lang gesuchten Unterschiede im Trinkwasser gefunden. Daraus resultierte auch die Bezeichnung Colorado brown stain für die Zahnfluorose.

Diesen Zusammenhang quantitativ darzustellen oblag dem Zahnarzt Henry Trendley Dean, der sich im USPHS ab Ende 1931 mit dem Problem befasste. Dean hatte sich vor dem Aufgreifen seiner neuen Aufgabe mit McKay getroffen und sich bei ihm über Details informiert.

In den 1950er Jahren wurde erstmals auch in Deutschland über das endemische Auftreten von Zahnfluorose berichtet. Walter Hoffmann-Axthelm, damals Oberarzt im Institut von Wolfgang Rosenthal an der Humboldt-Universität Berlin, untersuchte ab 1951 betroffene Kinder im Kneipp-Kurort Berggießhübel.^[33]

In epidemiologischen Studien gewinnt zunehmend die Fluoridausscheidung an Bedeutung. Dabei wird davon ausgegangen, dass etwa 50 % der aufgenommenen Fluoridmenge über den Urin ausgeschieden wird. Säuglinge weisen sehr niedrige Werte der Fluoridausscheidung auf. Für Kleinkinder waren ernährungsbedingte Faktoren sowie die Zahnpflegeprodukte als Einflussfaktoren der Fluoridausscheidung von Bedeutung. Bei 3-jährigen Probanden hatten die Zahnpflegegewohnheiten einen Einfluss auf die Fluoridausscheidung. Das häufige Zähneputzen mit fluoridhaltiger Zahnpasta ist eine relevante Fluoridquelle. Mittel der systemischen Prophylaxe spielen bei den über 3-Jährigen eher eine untergeordnete Rolle. Bei der systemischen Prophylaxe fanden sich die höchsten Werte der individuellen Fluoridausscheidung bei den Probanden, welche reine Fluoridpräparate erhielten. Wenn die Fluoridausscheidung beim Kombinationspräparat am niedrigsten war, so erklärt sich dies wohl durch eine überdurchschnittliche Retention bei den schnell wachsenden Säuglingen, die diese Kombination erhalten. Auch aus der regelmäßigen und langfristigen systemischen Prophylaxe resultierten höhere Werte der Fluoridausscheidung.^[34][35]

Fluorose-Indices wurden entwickelt, um einerseits die Ausprägung der Fluorose je nach Schweregrad zu erfassen und andererseits mittels epidemiologischen Studien Grenzwerte zur Fluorid-Zufuhr zur Kariesprävention zu ermitteln, bei denen keine oder tolerierbare Fluorose-Zahnschäden auftreten. Bei der Ermittlung der individuellen Fluoridzufuhr ist die Gesamtmenge zu bestimmen, die aus Fluoridtabletten, Nahrung, Trinkwasser, sonstigen Getränken (grüner und schwarzer Tee (auch Eistee), manche Mineralwässer, fluoridierte Milch), fluoridiertem Speisesalz und fluoridhaltigen Zahnpasten täglich aufgenommen wird.

H. Trendley Dean veröffentlichte erstmals einen Fluoroseindex im Jahr 1934. Der Index erfuhr zwei Änderungen und wurde in seiner endgültigen Form im Jahre 1942 veröffentlicht.^[36] Der Schweregrad richtet sich nach den gravierendsten Befunden an zwei oder mehr Zähnen.^[37]

Der Community Index of Dental Fluorosis (FCI) wird häufig bei epidemiologischen Studien zur Fluoroseprävalenz angegeben und berechnet sich nach folgender Formel, wobei die Wichtung im oben aufgezeigten Index nach Dean verwendet wird:^[38]

${\displaystyle FCI={\tfrac {n\cdot w}{N}}}$

n = Fluorose-Erkrankte. w = Wichtungsfaktor (Schweregrad), N = Gesamtzahl aller Untersuchten

Thylstrup und Fejerskov entwickelten 1978 einen Fluoroseindex, der auf Deals Index aufbaut. Sie bezogen die zugrunde liegende Pathologie der Fluorose mit ein. Der Index erfasst Veränderungen im Schmelz in einer Skala von 0 bis 9, so dass eine genauere Definition von leichten und schweren Fällen ermöglicht wird.^[39][40]

Horowitz entwickelte auf den beiden vorherigen Indices den TSIF-Index (Tooth Surface Index of Fluorosis, engl.: Zahnoberflächenindex bei Fluorose) der sieben Schweregrade vorsieht.^[41][42]

Der Fluorosis Risk Index (FRI; engl.: Fluorose Risiko Index) wurde 1990 von Pendrys vorgeschlagen, um in analytischen epidemiologischen Studien verwendet zu werden. Er dient zur genaueren Identifizierung von altersspezifischen Forderungen an Fluoridgaben und der sich daraus entwickelnden Entwicklung der Zahnfluorose. Dieser Index unterteilt die Schmelzoberflächen der Zähne im bleibenden Gebisses in 2 Gruppen.^[43]

In den jeweiligen Kategorien werden die Befunde nach dem TFI-Fluoroseindex nach Thylstrub und Fejerskov erfasst.

In nachfolgender graphischer Übersicht ist erkennbar, zu welchen Zeiten die Kalzifikation der bleibenden Zähne erfolgt. Bis zur vollständigen Schmelzbildung des jeweiligen Zahnes kann die Ausbildung einer Zahnfluorose durch die Einlagerung von Fluoriden bei Überdosierung erfolgen. Die Perikymatien (s. o.) sind über den gesamten Schmelzmantel verteilte Wachstumslinien des Zahnschmelzes. An deren Verlauf kann man gegebenenfalls die Fluoridierungsschäden altersentsprechend klassifizieren. Die Graphik zeigt die Zähne des oberen linken Gebissquadranten, beginnend links mit dem mittleren Schneidezahn (Zahn 21) und rechts endend mit dem linken oberen Weisheitszahn (Zahn 28). Als erstes kalzifiziert der Sechsjahrmolar (Zahn 26).

1982 schlug die Commission on Oral Health, Research and Epidemiology die Verwendung eines Developmental defects of enamel-Index (DDE) vor (engl.: Index der Zahnschmelzentwicklungsstörungen). Auf Grund seiner Kompliziertheit wurde er 1989 von J. Clarkson und D. O‘Mullane modifiziert^[44] und ist seit 1999 durch die Fédération Dentaire Internationale (FDI), dem Zahnärzteweltverband, anerkannt.^[45]

Die Visuelle Analogskala (VAS) (Visual Analogue Scale) wurde 2005 von Antonio Carlos Pereira entwickelt. Die Laborstudie zeigte eine bessere Korrelation zwischen der Fluoridkonzentration und dem VAS für die Zahnfluorose als zwischen Fluoridkonzentration und dem TFI.^[46] Pretty und McGrady experimentieren mit quantitativer Fluoreszenz (Quantitative Light Fluorescence, QLF) und seit 2012 mit polarisiertem Licht mit Hilfe eines Digital-Imaging-Systems zum Erfassen von Bildern. Das Verfahren soll eine automatisierte Software-Analyse ermöglichen und für epidemiologische Studien geeignet sein.^[47]

• Markus Schaffner, Peter Hotz, Adrian Lussi: Thema des Monats:Zahnfluorose. In: Swiss Dental Journal. SSO, Volume 125, Heft 6, 2015, S. 710–711. Abgerufen am 4. Juni 2016.

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• Fluorose

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