Rattenstudie: Passivrauchen ist schlecht für die Zähne

Zahnschmelz ist härter als Knochen – und trotzdem offenbar nicht unverwundbar. Bei jungen Ratten reichten wenige Minuten Zigarettenrauch am Tag, um seine chemische Zusammensetzung zu verändern. Passivrauchen kann Zähne damit schon während ihrer Entwicklung beeinflussen, obwohl sie von außen fast unauffällig bleiben. Unter dem Elektronenmikroskop zeigten sich größere Abstände zwischen den Schmelzprismen, zudem enthielt der Zahnschmelz weniger Phosphor und mehr Kohlenstoff.

Für den Versuch setzte ein Team der University of São Paulo neugeborene Ratten vom zweiten bis zum 28. Lebenstag kontrolliert Zigarettenrauch aus. Zweimal täglich verbrachten die Tiere jeweils fünf Minuten in einer Rauchkammer, während die Kontrollgruppe nur normale Raumluft einatmete. Untersucht wurde damit eine besonders empfindliche Entwicklungsphase, in der sich der Zahnschmelz noch aufbaut und seine endgültige Mineralstruktur erhält.

Passivrauchen verändert Zähne bereits während ihrer Entstehung

Zahnschmelz entsteht nur einmal. Während Knochen sich ein Leben lang erneuern, bleibt die fertige Schmelzschicht weitgehend unverändert. Belastungen in einer frühen Entwicklungsphase können deshalb Spuren hinterlassen, die später noch im Zahn stecken.

„Zahnschmelz ist eine sehr interessante Struktur, weil er als Biomarker dienen kann“, sagt Studienleiter Francisco Wanderley Garcia de Paula-Silva. Die Schmelzbildung beginnt bei Milchzähnen bereits während der Schwangerschaft. Bei bleibenden Zähnen fällt ein großer Teil der Mineralisierung in die Kindheit.

Weniger Phosphor verändert die Zusammensetzung

Auf den ersten Blick blieben die Folgen gering. Die Backenzähne der Rauchgruppe hatten weder sichtbare Flecken noch abgebrochene Stellen. Form und Oberfläche unterschieden sich nicht von denen der Kontrolltiere. Lediglich die Schneidezähne wirkten etwas gelblicher.

Erst die chemische Analyse brachte Unterschiede ans Licht. Der Zahnschmelz der rauchexponierten Tiere enthielt weniger Phosphor und mehr Kohlenstoff. Beide Abweichungen waren statistisch signifikant. Beim Kalziumgehalt, beim Sauerstoff und beim Verhältnis von Kalzium zu Phosphor gab es dagegen keine belastbaren Unterschiede.

„Zahnschmelz ist die härteste Struktur im menschlichen Körper, weil er stark mineralisiert ist“, sagt Paula-Silva. Ein höherer Kohlenstoffanteil spricht nach seiner Einschätzung für mehr organisches Material im Schmelz. Dort kommt davon normalerweise nur sehr wenig vor. Weniger Phosphor kann zugleich die Bildung der Mineralstruktur beeinflussen.

Rauch vergrößert Abstände im Zahnschmelz

Unter dem Rasterelektronenmikroskop wurden weitere Veränderungen sichtbar. In der äußersten Schmelzschicht lagen die Schmelzprismen bei den rauchexponierten Tieren weiter auseinander. Diese feinen Strukturen bündeln die Mineralkristalle, aus denen der Zahnschmelz aufgebaut ist.

Die tieferen Bereiche erschienen dagegen weitgehend unauffällig. Auch die Zellen, die den Zahnschmelz produzieren, unterschieden sich nicht sichtbar zwischen beiden Gruppen. Die Rauchmenge reichte demnach nicht aus, um die Schmelzbildung grundsätzlich zu stören.

Bei der Härteprüfung fanden sich ebenfalls keine signifikanten Unterschiede. Das Volumen des Zahnschmelzes blieb unverändert. Die Wissenschaftler sprechen deshalb von einer milden Störung der Mineralisierung, nicht von einem bereits nachgewiesenen Verlust an Festigkeit.

Spätere Schäden bleiben bislang offen

Das kurze Alter der Tiere begrenzt die Aussagekraft. Die Ratten wurden nach 21 Tagen entwöhnt und bereits am 28. Lebenstag untersucht. Ihre Zähne hatten somit kaum Zeit, stärkeren Belastungen durch Kauen und Abrieb ausgesetzt zu sein.

„Was wir nun verstehen müssen, ist, wie sich dieser Zahnschmelz bei längerer Nutzung verhält“, sagt Paula-Silva. Noch ist offen, ob der geringere Phosphorgehalt und die größeren Abstände zwischen den Schmelzprismen später zu mehr Verschleiß oder Brüchen führen.

Ratten nehmen nach Rauchkontakt weniger zu

Der Rauch wirkte sich nicht allein auf die Zähne aus. Am Ende des Versuchs wogen die exponierten Tiere im Durchschnitt 76,82 Gramm. Die Ratten der Kontrollgruppe kamen auf 86 Gramm. Der Unterschied war statistisch signifikant. Bei der Körperlänge fanden die Wissenschaftler dagegen keine Abweichung.

Die Resultate gelten ausschließlich für das untersuchte Tiermodell. Insgesamt nahmen 34 junge Wistar-Ratten an dem Versuch teil. Dauer, Rauchmenge und kontrollierte Bedingungen unterscheiden sich deutlich von der Belastung, der Kinder im Alltag ausgesetzt sein können.

Passivrauchen verursacht bei Kindern nicht automatisch Kreidezähne

Ein direkter Nachweis für Zahnschäden beim Menschen fehlt. Aus den Ergebnissen lässt sich daher nicht ableiten, dass Passivrauchen bei Kindern Kreidezähne oder andere Schmelzdefekte verursacht.

Die Veränderungen passen jedoch zu einem möglichen Störmechanismus während der Schmelzreifung. Bei der Molaren-Inzisiven-Hypomineralisation, umgangssprachlich Kreidezähne genannt, ist der Schmelz bleibender Backen- und Schneidezähne unzureichend mineralisiert. Betroffene Zähne können empfindlich reagieren, leichter abbrechen und anfälliger für Karies werden. Die Ursachen sind bislang nicht vollständig geklärt.

Das Team untersucht inzwischen eine deutlich höhere Rauchbelastung. In der nächsten Versuchsreihe sollen die Tiere zweimal täglich rund eine Stunde Rauch einatmen. Damit soll geklärt werden, ob eine stärkere Exposition ausgeprägtere Schäden am Zahnschmelz hervorruft. Bislang belegt sind geringere Phosphorwerte, ein höherer Kohlenstoffanteil und größere Abstände zwischen oberflächlichen Schmelzprismen.

Kurz zusammengefasst:

Bei jungen Ratten veränderte Passivrauchen die Zusammensetzung des Zahnschmelzes: weniger Phosphor, mehr Kohlenstoff.
Unter dem Mikroskop lagen die Schmelzstrukturen weiter auseinander, sichtbare Schäden oder weichere Zähne traten jedoch nicht auf.
Ob Passivrauchen bei Kindern ähnliche Folgen hat, bleibt offen – die Ergebnisse stammen ausschließlich aus einem Tierversuch.

Übrigens: Während Passivrauch den Zahnschmelz schon während seiner Entstehung verändern kann, soll ein neuartiges Gel beschädigte Stellen gezielt wieder aufbauen. Es nutzt Kalzium und Phosphat aus dem Speichel, um eine neue Schutzschicht wachsen zu lassen – mehr dazu in unserem Artikel.