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1 ÜBERSICHTSARBEIT L. Stößer, R. Heinrich-Weltzien 1 Kariesprävention mit Fluoriden 2 Teil II: Klinische Applikationsformen der Fluoride sowie Fluoridstoffwechsel und Toxikologie 3 In dem folgenden, in zwei Teile gegliederten Beitrag werden der aktuelle Wissensstand zur Kariesprävention mit Fluoriden, ihre Chemie und Biochemie sowie die kariesprotektiven Wirkmechanismen zusammenfassend dargestellt. Berücksichtigung fanden weiterhin Anwendungsempfehlungen für die verschiedenen F-Präparate, die von der Selbstapplikation durch die F-Zahnpaste mit ihren verschiedenen F-Verbindungen bis zu den konzentrierten Lack- und Gelpräparaten reichten; die interne Fluoridverabreichung durch Kochsalz, Tabletten oder Trinkwasser findet ebenfalls entsprechend ihrer derzeitigen Stellung Berücksichtigung. In diesem Zusammenhang wird schließlich noch auf den Fluoridstoffwechsel und die Toxikologie hingewiesen. Schlüsselwörter: Fluoride, Kariesprävention, Übersicht, Anwendungsarten, F- Aufnahme, F-Toxikologie 1 Poliklinik für Präventive Zahnheilkunde des Zentrums für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde des Klinikums der Friedrich-Schiller-Universität Jena 2 In Vorbereitung eines Lehrbuches der Pharmakologie für die zahnärztliche Ausbildung und Praxis (Hrsg.: A. Balogh, E. Haen), Dtsch Apotheker Verlag, Stuttgart 3 Die Nummerierung der Abbildungen und Tabellen erfolgt in Fortsetzung zu Teil I (Oralprophylaxe & Kinderzahnheilkunde 29, 8-14 (2007) Berichtigung zum 1. Teil dieses Beitrages von L. Stößer, publiziert in der in OP & KZH, Heft 1/2007. Dort müsste es im Text auf S. 14 richtig heißen: Bei Olaflur in den Zahnpasten handelt es sich um Diamin-Dihydrofluorid, d. h. zwei F-Ionen pro organisches Molekül. Das zusätzlich im elmex gelée befindliche Dectaflur stellt ein Monoamin-Monohydrofluorid dar. 7 Lokale Fluoridapplikation 7.2 Fluoridhaltige Mundspüllösungen Die Mundspüllösungen werden mit einer F-Konzentration zwischen 250 und ppm F (0,025 bis 0,2 % F) meist mit Natriumfluorid, aber auch mit dem Aminfluorid Olaflur, mit Na-Monofluorphosphat oder einem Gemisch hergestellt. Die niedrige Konzentration ist zur täglichen Nutzung und die 0,1- bis 0,2%ige F-Lösung zur wöchentlichen Applikation in der Individualprophylaxe vorgesehen. Täglich (0,05 % F) oder wöchentlich überwachte (0,2 % F) Aktionen haben eine deutliche Kariesreduktion bei Kindern und Jugendlichen zur Folge. Dieser kariespräventive Effekt ist unabhängig von der Anwendung anderer fluoridhaltiger Präparate und der verwendeten F- Konzentration. Die Anwendung von F- Spüllösungen im nicht überwachten Gebrauch führt aber zu keinem nennenswerten zusätzlichen kariesreduzierenden Effekt, wenn die regelmäßige Mundhygiene mit einer fluoridhaltigen Zahnpaste erfolgt. Insofern wird heute bei niedriger Kariesaktivität und regelmäßiger Mundhygiene die Anwendung fluoridhaltiger Mundspüllösungen nicht mehr empfohlen, während bei Personen mit erhöhtem Kariesrisiko, d.h. Kindern und Jugendlichen mit hohem Kariesbefall, Trägern kieferorthopädischer Apparaturen und Xerostomiepatienten, die regelmäßige Anwendung von Mundspüllösungen zu einer Reduktion des Kariesanstiegs führt und deshalb unabhängig von der Anwendung anderer F-Präparate empfohlen wird. Die tägliche Anwendung der niedrig dosierten F-Lösung ist der wöchentlichen Anwendung höherer Konzentrationen vorzuziehen. Fluoridhaltige Mundspüllösungen sind durch die heute breitere Verfügbarkeit von Fluoriden nur bei Personen mit erhöhtem Kariesrisiko angezeigt. Eine spezielle Mundspüllösung aus je 125 ppm F als Aminfluorid und Zinnfluorid (Meridol) hat durch das Schwermetallion Zinn einen starken antimikrobiellen Charakter erhalten, der der Lösung neben kariespräventiven Eigenschaften einen plaquehemmenden Charakter verleiht. Diese Wirkstoffkombination verfügt über bakterizide und entzündungshemmende Wirkungen, der unterschiedliche Mechanismen durch die Aminkomponente und durch die Zinnionen zugrunde liegen. Die Zinnionen werden an der Bakterienoberfläche adsorbiert, hemmen den Metabolismus, wirken membranschädigend und reduzieren die Etablierung der oralen Flora. Für die tensid wirkenden Aminfluoride konnte in vitro ebenfalls eine plaquehemmende Aktivität beschrieben werden. Die Kombination beider Fluoridverbindungen bewirkt eine chemische Stabilisierung des in Lösung zu Oxidations- bzw. Zerfallsreaktionen neigenden Zinnfluorids, lässt eine Konzentrationsreduktion auf jeweils 125 ppm F zu und entfaltet eine ausreichend starke plaquehemmende Aktivität, die der von Chlorhexidin nahe kommt und weniger Nebenwirkungen (Verfärbungen, Geschmacksirritationen) zur Folge hat. Die hohe antibakterielle Aktivität der Wirkstoffkombination AmF/SnF 2 (Meridol) als Lösung lässt sich in der entsprechenden Zahnpaste, die einen sauren ph von 5,0 aufweist, nicht vollständig reproduzieren. Bei Untersuchungen zur Vitalfluoreszenz der Plaque wurde aber bis zu 14 Stunden nach der Meridolexposition eine Inhibierung um etwa 50 % festgestellt. Oralprophylaxe & Kinderzahnheilkunde 29 (2007) 2 Deutscher Ärzte-Verlag, Köln 65

2 Fluoridkonzentration Fluoridverbindung Präparat ppm F Difluorsilan (0,625 %) Fluor Protector ppm F Natriumfluorid (5,0 %) Duraphat ppm F Natrium- und Kalziumfluorid (je 6 %) Bifluorid12 Tabelle 9 Fluoridverbindungen und -konzentrationen in den Präparaten. Table 9 Compounds and concentrations in fluoride preparations often used. Alter 7.3 Fluoridhaltige Gele, Lacke und Fluids Fluoridhaltige Gele Im Zusammenhang mit einer vermuteten Korrelation zwischen dem Fluoridgehalt im Schmelz und seiner kariesprotektiven Wirkung wurde eine möglichst schnelle F-Anreicherung als Zielstellung der Lokalapplikation abgeleitet. In diesem Zusammenhang wurde weiterhin beobachtet, dass durch eine Vorbehandlung des Schmelzes mit leicht sauren Lösungen die F-Anreicherung gesteigert werden konnte. Im Ergebnis dieser Studien wurde in den USA ein APF-Gel (acidulated phosphate fluoride) entwickelt, das 1,23 % Fluorid mit 0,1 mol/l ortho-phosphorsäure, ph 3,2 und 2,8 % Carboxymethylzellulose enthält. Im sauren Gel ist ein Teil des Fluorids als undissoziiertes HF-Molekül anzutreffen. Auf diese Weise kann es ungeladen schneller in den sauer konditionierten Schmelz diffundieren. Als Gel haftet das Präparat bei der Applikation besser und trocknet nicht aus. Klinisch wird das Gel mit einem Tray verabreicht, der bei individueller Anpassung eine optimale Benetzung der Zahnflächen mit minimalem Einsatz von Gel garantiert. Zu Hause kann das Gel wie eine Zahnpaste mit einer Bürste appliziert werden. Bei ein bis vier Applikationen pro Jahr mit diesem F-Gel Fluoridkonzentration im Trinkwasser (Mineralwasser), mg/l < 0,3 0,3 0,7 > 0,7 0 6 Monate 6 12 Monate 0,25 1 unter 3 Jahre 0,25 3 unter 6 Jahre 0,50 0,25 > 6 Jahre 1,0 0,5 Tabelle 10 Dosierungsempfehlung der DGZMK zur Tablettenfluoridierung. Table 10 Dosage recommendation of the DGZMK for tablet fluoridation. Stand: März 2000 nach Gülzow et al. wurde über eine Kariesreduktion von 20 bis 40 % berichtet. Dieser Entwicklung folgend befinden sich auf dem deutschen/europäischen Markt Gele mit bis zu ppm F (= 1,25 %) und ph-werten zwischen 4,8 und 6,0. Als Fluorid wird in den meisten Präparaten das Natriumsalz eingesetzt, wobei das am häufigsten untersuchte F-Gel ein Kombinationspräparat ist (elmex gelée), das neben NaF (2,21 %) auch noch Aminfluoride (Olaflur 0,23 % und Dectaflur 0,02 %) enthält. Die Aminfluoride wirken als oberflächenaktive Substanzen und begünstigen die F-Aufnahme durch das Hartgewebe. In anderen Gelen muss zu diesem Zweck separat ein Tensid zugesetzt werden. Weiterhin kommen Zinnfluorid und ein anderes organisches Hydrofluorid in weiteren Fluoridgelen zum Einsatz. Die lokale Anwendung von hochkonzentrierten F-Präparaten erfordert bei Kindern zahnärztliche Aufsicht und wird unter sechs Jahren wegen des schlecht ausgebildeten Schluckreflexes nicht empfohlen (Tab. 8, Teil I). Bei 1,25 % Fluorid im Gel beträgt die Tagesdosis als Gelstrang einer Länge von 0,5 cm (~ 0,5 g) etwa 6,25 mg Fluorid. Das Dentalgel ist damit verschreibungspflichtig, aber davon befreit, wenn die Packung nicht mehr als 25 g enthält, kindergesichert verschlossen ist, einmal pro Woche zur lokalen Anwendung abgegeben wird und die verordnete Tagesdosis 7 mg nicht übersteigt. Die Fluoridgele können zu Hause wöchentlich oder in der zahnärztlichen Praxis zur Individualprophylaxe, zweimal im Jahr im Rahmen der Individualprophylaxe (IP4) oder bei vorliegendem erhöhtem Kariesrisiko viermal pro Jahr angewandt werden. Bei der klinischen Anwendung mit einem Tray ist bei den Kindern sicherzustellen, dass sie überflüssige Teile des Gels nicht verschlucken, sondern diese abgesaugt werden. Wenn in der Gruppenprophylaxe solche Präparate optimal zweimal pro Jahr angewendet werden, sind die Eltern bzw. Erziehungsberechtigten nicht nur über das Nutzen-Risiko-Verhältnis von Fluoridsupplementen zu informieren, sondern auch ihr Einverständnis ist schriftlich einzuholen. Für die Gruppenprophylaxe hat sich die Verabreichung des Gels mit der Zahnbürste als praktikabel erwiesen. Nach dem Auftragen des Gels auf die Zähne wird das Ausspülen der Mundhöhle mit Wasser unterlassen oder auf ein Minimum reduziert, um eine lange Reaktionszeit des Fluorids mit der Zahnoberfläche zu garantieren. Die Applikation muss jährlich mindestens zweimal in Halbjahresabständen erfolgen. Bei der statistischen Meta-Analyse der Gelstudien wurde eine mittlere Wirksamkeit von 22 % berechnet. Die höchste Wirksamkeit wurde für 30 Bürstenapplikationen pro Jahr, also bei wöchentlich in der Schule stattfindender Anwendung, erzielt; die Kariesreduktion fiel dann mit 38 % fast doppelt so hoch aus. Die Fluorid-Gelapplikation ist eine wirksame kariespräventive Maßnahme und kann unabhängig von anderen lokalen Fluoridierungsmaßnahmen durchgeführt werden, vorausgesetzt, das Gel wird nicht geschluckt. Bei kariesaktiven Patienten sollte eine wöchentliche Applikation fluoridhaltiger Gele erfolgen. Der kariespräventive Effekt von Fluoridgelen ist unabhängig von der Applikationsmethode. Die Anwendungsform hängt von der Compliance des Patienten ab und sollte deshalb individuell ausgewählt werden Fluoridhaltige Lacke Da in der Vergangenheit nach Lokalapplikationen die Entstehung eines ausgeprägten F-Depots nicht eintrat, sollte durch Verlängerung der Reaktionszeit zwischen dem F- Präparat und der Schmelzoberfläche die F- Anreicherung dort verbessert werden. Mit dieser Zielstellung wurden hochkonzentrierte Lackpräparate entwickelt, die der Zahnarzt zwei- bis viermal pro Jahr entsprechend 66 Oralprophylaxe & Kinderzahnheilkunde 29 (2007) 2

3 dem vorliegenden Kariesrisiko auf die Zahnoberflächen auftragen kann. Fluoridlacke zeigen eine mehrstündige Haftung auf der Zahnoberfläche. Dabei kommt es zur Ausbildung einer sehr kompakten Calciumfluoriddeckschicht auf dem Schmelz (Abb. 4, Teil I). Eine zweistündige Nahrungskarenz nach der Applikation, die Aufnahme weicher Nahrungsmittel und die Unterlassung des Zähneputzens bis zum nächsten Morgen sollen die Integrität der Lackschicht und damit die Reaktionszeit zwischen Lack und Zahnoberfläche weiter verlängern sowie die Ausbildung eines großen Fluorid-Depots an der Zahnoberfläche unterstützen. Dieses Calciumfluorid ist im Speichel löslich und geht folglich langsam wieder verloren, so dass die Notwendigkeit von Wiederholungsapplikationen besteht. Die Fluoridlackapplikation ist eine wirksame kariespräventive Maßnahme und kann bei Kindern und Jugendlichen zwei- oder mehrmals jährlich und unabhängig von anderen Fluoridierungsmaßnahmen durchgeführt werden. Die Fluoridverbindungen und -konzentrationen in den handelsüblichen Lackpräparaten variieren erheblich und sind in Tabelle 9 gegenübergestellt. Beim Fluorsilan handelt es sich um eine organische Komponente, die unter Wassereinfluss spontan in Flusssäure und Silan hydrolysiert; ein Vorgang, der in der Mundhöhle trotz trocken gelegter Zahnoberflächen genügend Wasser vorfindet. Die Lackbasis stellt bei diesem Präparat ein transparentes Polyurethan dar, das zur optimalen Haftung trockene Zahnoberflächen benötigt. Im klassischen Lack Duraphat sind 5 % Natriumfluorid enthalten, wobei natürliche Harze (Kolophonium), Schellack, Mastix und gebleichtes Wachs in Alkohol gelöst die Lackbasis bilden. Aufgrund der Mischbarkeit des Lösungsmittels mit Wasser muss die Zahnoberfläche beim Auftragen des Lackes nicht vollständig getrocknet sein; auch die Anwendung des ursprünglich empfohlenen Reinigungspulvers kann unterbleiben, da die F-Anreicherung im Schmelz sogar durch die Plaque stattfindet. Der Bifluoridlack enthält je 6 % Natrium- und Calciumfluorid, woraus die hohe F-Konzentration von ~ ppm F - resultiert. Die Salze sind in dem organischen Lack nicht vollständig lösbar, so dass Stahlkugeln im Vorratsgläschen zur Suspendierung des feinen Bodenkörpers jeweils vor der Applikation dienen. Ob die Ausbildung der CaF 2 -Deckschicht auf der Schmelzoberfläche durch den Zusatz dieses Salzes kariespräventiv wirksam gefördert wird, ist nicht eindeutig unter Beweis gestellt. Die Lackbasis bilden wiederum Kolophonium, Ethanol, Ethylzellulose und Siliziumdioxid. Die hochkonzentrierten F-Lacke werden in der Regel bei Kindern erst ab sechs Jahren empfohlen, da die verbrauchte Lackmenge und damit das Fluorid in der Mundhöhle bzw. im Körper verbleibt. Bei einer Applikation werden bis zu einem Milliliter verbraucht, was bei 5 % NaF im Lack 22,3 mg F/ml entspricht. Im Milch- bzw. Wechselgebiss ist die Menge kleiner und schwankt zwischen 0,2 bis 0,6 ml. Als Hilfsmittel finden zur Lackapplikation Pinsel, Schaumstoffpelletts, Wattestäbchen oder Zylinderampullen (bei Duraphat) Verwendung; aus letzteren kann der Lack direkt in die Fissur und soweit möglich an die Glatt- und Approximalflächen appliziert werden. Eine Kariesreduktion von 35 bis 50 % ist absteigend für die Glattflächen, Fissuren und Approximalflächen entsprechend der Zugänglichkeit bei der Verabreichung beschrieben. Die Fluoridlacke gewinnen in der Zukunft auch bei älteren Patienten zur Prävention der Wurzelkaries und zur Behandlung sensibler freiliegender Zahnhälse an Bedeutung Fluoridhaltige Fluids Während bei der Lackapplikation eine relative Trockenlegung der Zahnflächen wünschenswert ist, können hochkonzentrierte fluoridhaltige Flüssigkeiten (Fluids) ohne Trockenlegung benutzt werden. Diese Fluids werden professionell für die Gruppen- und Individualprophylaxe wie ein Lack eingesetzt. Ihr Fluoridgehalt ist im gleichen Konzentrationsbereich wie bei den Lacken, Elmex fluid enthält z.b. 1,0 % F. Dies sind ppm F - aus 1,15 % Dectaflur + 12,126 % Olaflur mit einem ph-wert von 3,0. Das wässrige Fluid wird galenisch durch Saccharin, Pfefferminz-, Krauseminz- und Anisöl sowie Levomenthol und Vanillin komplettiert. Die Anwendung der Fluids sollte bei besonderer Kariesrisikosituation, bei der Behandlung mit fest sitzenden kieferorthopädischen Apparaten oder zur nicht-invasiven Behandlung der Initialkaries weitgehend durch den Zahnarzt und weniger im Rahmen gruppenprophylaktischer Maßnahmen erfolgen. Es werden 0,3 bis 0,6 ml mit einem Wattebausch auf die Zahnflächen aufgetragen und nach zwei bis drei Minuten ausgespült. Die Anwendung ist wie bei allen hoch konzentrierten F-Präparaten auf Kinder ab sechs Jahren mit kontrolliertem Schluckreflex beschränkt, insbesondere, wenn sie gruppenprophylaktisch bei Putzaktionen benutzt werden sollten. Die kariespräventive Wirksamkeit ist in wenigen Studien für Fluids ohne Einfluss anderer F-Präparate untersucht; die festgestellte Kariesreduktion entspricht der Größenordnung, wie sie für fluoridhaltige Lacke berichtet wurde. 8 Interne Fluoridierung Die Bedeutung der internen oder systemischen Verabreichung von Fluoriden hat sich durch die veränderte Kenntnis über die Fluoridwirkung gewandelt und wird heute als geringer angesehen, obwohl durch Trinkwasser-, Tabletten- oder Salzfluoridierung eine permanente Verfügbarkeit niedriger F-Konzentrationen in der Mundhöhle unterstützt wird und diese Verabreichungen nach wie vor ihren Stellenwert besitzen. 8.1 Trinkwasser- und Tablettenfluoridierung Die Tablettenfluoridierung wurde ursprünglich als Alternative zur systemischen Verabreichung mit dem Trinkwasser inauguriert und hatte auch dort ihren Dosisbezug. Die Trinkwasserfluoridierung stellte Wasser mit 1 mg F/l zur Verfügung und hatte zwischen 1940 und 1960 eine Kariesreduktion von 50 bis 60 % zur Folge. Die überwachte und angeleitete Verabreichung von Tabletten mit 1 mg F/Tag war ähnlich effektiv, barg jedoch ein Fluoroserisiko in sich, das sehr bald zu alters- und gewichtsbezogener Dosierung führte (Tab. 10). Die Kombination mit der Vitamin- D-Rachitisprophylaxe, welche in den 90er Jahren des vergangenen Jahrhunderts in Deutschland verspätet durchgeführt wurde, war viel versprechend, erbrachte aber nicht den gewünschten kariesprotektiven Erfolg, da die Verabreichung der Tabletten meist nach 18 bis 24 Monaten abgebrochen bzw. eingestellt wird. Gerade zu diesem Zeitpunkt ist der lokale Fluoridierungseffekt an allen Milchzähnen erforderlich. Die Mundhygiene mit fluoridierter Zahnpaste wird dieser Notwendigkeit besser gerecht. Der Verzicht auf die F-Tablette sollte aber nicht zur Einstellung der Rachitisprophylaxe führen, in deren Rahmen Oralprophylaxe & Kinderzahnheilkunde 29 (2007) 2 67

4 Höhere interne F-Konzentrationen können, wenn sie in den kindlichen Organismus während der Ameloblastentätigkeit gelangen, ein Fluoroserisiko darstellen. Während der Schwangerschaft müssen keine Fluoridtabletten eingenommen werden, da eine Fluoridtablettengabe keinen gesicherten Einfluss auf die Kariesprävalenz im Milchgebiss hat. 8.2 Speisesalzfluoridierung Abbildung 10 Fluoridkonzentration im Serum nach oraler Aufnahme von 5-30 mg Fluorid aus NaF-Lösung (nach Einwag und Trautner, 1984). Figure 10 Fluoride concentration of blood serum after oral intake of 5-30 mg fluoride as NaF-solution (by Einwag and Trautner, 1984). Abbildung 11 Fluoridkonzentrationsprofil im Schmelz (nach Weatherell et al., 1977). Figure 11 Profile of fluoride concentration within enamel (by Weatherell et al., 1977). Vitamin D separat verschrieben werden kann. In diesem Zusammenhang wird bei systemischer Bilanzierung der Fluoridaufnahme aus verschiedenen Quellen von einer optimalen Dosis mit 0,05 bis 0,07 mg F/kg Körpergewicht ausgegangen, wobei die Applikationen vor allem lokal am durchgebrochenen Zahn in der Mundhöhle wirksam sein sollten. Um die Wirkmechanismen dort zu unterstützen, sollten auch die Tabletten langsam im Mund zergehen oder gelutscht werden. Die Fluoridtabletten können bei Kariesrisikosituationen und gegebener Compliance nach einem altersabhängigen Schema und unter Berücksichtigung des Fluoridgehaltes des Trinkwassers (Tab. 10) individuell verabreicht werden, wobei andere Fluoridquellen, wie F-Speisesalz und die F-Zahnpaste, bis zum sechsten bis achten Lebensjahr parallel nicht angewandt werden dürfen. Weiterer Berücksichtigung bedarf der Konsum von Mineralwässern, die ab 1,5 mg F/l eine Kennzeichnungspflicht haben. Vor interner F-Supplementierung muss unbedingt eine Fluoridanamnese erstellt werden. Eine Fluoridquelle mit steigender auch lokaler Bedeutung, die es anamnestisch vor der Tablettenverschreibung zu berücksichtigen gilt, ist die Speisesalzfluoridierung mit 250 mg F/kg. Von einem Speisesalzkonsum von 4 g Salz pro Tag ausgehend, wird mit einer F-Aufnahme von einem Milligramm pro Tag gerechnet. Der durchschnittliche Salzkonsum aus allen Nahrungsquellen beträgt in Deutschland derzeitig etwa 15 g/tag. Die Salzfluoridierung bleibt u. a. aus diesem Grund auf den privaten Haushaltbereich beschränkt; fluoridiertes Speisesalz darf in Großküchen, Bäckereien usw. bisher nicht eingesetzt werden. Der Verkaufsanteil des fluoridierten Salzes ist in Deutschland in den letzten Jahren auf 60 % gestiegen, so dass diese alternative F-Anwendung eine beachtliche Akzeptanz gefunden hat. Das süße Speisen bevorzugende Kleinkind wird aber mit der Salzfluoridierung erst spät erreicht. In der Schweiz und in Frankreich ist mit Beginn der Salzfluoridierung eine Senkung des Kariesbefalls bei Kindern und Jugendlichen um bis zu 50 % erzielt worden, wenn auch diese Entwicklung vor dem Hintergrund des allgemeinen Kariesrückganges in Europa stattgefunden hat. Für Deutschland gibt es ebenfalls Hinweise auf die kariespräventive Auswirkung des Konsums fluoridierten Salzes, denn bei 12-Jährigen mit (bewusstem) Konsum des genannten Salzes war der Kariesbefall um ein Viertel niedriger als in einer Vergleichsgruppe. Grundsätzlich sollte nur eine Form der internen Fluoridverabreichung gewählt werden; dabei ist die lokale Wirksamkeit in der Mundhöhle und die Begrenzung der Gesamtzufuhr auf 0,05 bis 0,07 mg/kg Körpergewicht zu sichern. 9 Fluoridaufnahme und Fluoridstoffwechsel Fluorid kommt in geringen Mengen überall in der Natur vor. Im Erdboden wird mit einer 68 Oralprophylaxe & Kinderzahnheilkunde 29 (2007) 2

5 Nahrungsmittel Pflanzen, Obst, Gemüse mittleren Konzentration von 80 bis 100 ppm F (1 ppm = 1 mg/l oder pro kg) gerechnet und in der Luft sind Konzentrationen von 0,1 bis 1,3 μg F/m³ beschrieben (mittl. Atemvolumen/Tag = 20 m³). Der F-Gehalt des deutschen Trinkwassers reicht von 0,02 bis 1,8 mg/l, wobei von Gemeinden Westdeutschlands nur 125 Konzentrationen über 0,5 mg F/l erreichten. In Mineralwässern kommen höhere Konzentrationen vor, die ab 1,5 mg/l eine Kennzeichnung und ab 5 mg/l einen Warnhinweis tragen müssen. Natürliche Fluoridquellen unserer Nahrung (Tab. 11) haben häufig maritimen Ursprung oder es handelt sich um Pflanzen, die auf vulkanischen Böden gedeihen. In der Vergangenheit ist ebenfalls die Kontamination von Nahrungsmitteln durch Industrieabgase (z. B. Düngemittel- oder Aluminiumherstellung) beschrieben. Die F-Aufnahme aus der Nahrung erreicht in der Regel 0,3 bis 0,5 mg F/Tag. Schließlich spielen in den Bilanzen des Organismus verschluckte Kariespräventiva eine nicht unwesentliche Rolle. In diesem Zusammenhang wird heute eine interne Aufnahme von 0,05 bis 0,07 mg F/kg Körpergewicht als unbedenklich betrachtet (WHO). Da nicht immer das gesamte in den Körper gelangende Fluorid resorbiert wird, genießt die Bioverfügbarkeit eine separate Betrachtung. Diese ist bei oraler Aufnahme von Natriumfluorid bei leerem Magen 100 Prozent, während alle calciumhaltigen Nahrungsmittel (Milch, Käse etc.) zur Einschränkung der Bioverfügbarkeit führen. Die Resorption des Fluorids aus dem sauren Mageninhalt erfolgt ziemlich schnell undissoziiert als HF, so dass im Plasma (etwa 3,0 l Fluoridkonzentration 0,01-0,1 mg F - /kg Kuhmilch 0,1-0,2 mg F - /l Pilze Fleisch/Geflügel Teeblätter, trocken 0,8 mg F - /kg 0,2-1,2 mg F - /kg ca. 400 mg F - /kg Teeaufguss 0,5-1,5 mg F - /l Fische Krabben/Muscheln ca. 1,2 mg F - /kg ca. 140 mg F - /kg Meerwasser (Ostsee) 0,7 mg F - /l Meerwasser (Schwarzes Meer) 1,2 mg F - /l Natürliche Fluoridaufnahme ca. 0,2 bis 0,5 mg F - /Tag Tabelle 11 Natürliche Fluoridquellen. Table 11 Natural sources of fluoride. Flüssigkeit) bereits nach 30 bis 45 Minuten ein von der Verabreichungskonzentration abhängiger Maximalwert erreicht wird, der anschließend durch die Verteilung im Extrazellularraum (ca. 12,0 l Flüssigkeit) und durch Wechselwirkungen mit dem Knochen sowie durch Ausscheidung zum Ausgangswert zurückkehrt (Abb. 10). Die normale F- Konzentration im Plasma beträgt 0,02 bis 0,04 ppm F (= 1 bis 2 μmol/l); im Speichel sind davon etwa 80 % anzutreffen. Die Ausscheidung erfolgt für mehr als 90 % über die Niere, deren tägliche Ausscheidungskapazität bei etwa 15 mg liegt, so dass bei einer höheren Einzeldosis der Fluoridwert im Blut über 24 Stunden gesteigert bleibt (Osteoporosetherapie). Das Skelett fungiert in Abhängigkeit von der Zufuhr als Puffer oder Ausgleichsreservoir und baut einen kleinen Teil des angebotenen Fluorids ein. Infolgedessen kommt es während des Wachstums bei Kindern und Jugendlichen zu einer positiven Fluoridbilanz mit einer höheren F-Aufnahme als F-Ausscheidung. Der Fluorideinbau führt zu einer Vergrößerung der Kristalle, Reduktion der Löslichkeit des Apatits und damit Stabilisierung des Skeletts. Später beim Erwachsenen stellt sich eine ausgeglichene F-Bilanz ein, bei der sich F-Aufnahme und F-Ausscheidung entsprechen. Die negative Fluoridbilanz begleitet Knochenabbauvorgänge, wie sie bei alternden Personen anzutreffen sind. 96 % des Fluorids im menschlichen Körper sind im Knochenskelett konzentriert. Im Weichgewebe ist die Konzentration demgegenüber mit 0,4 bis 0,9 μmol/l sehr niedrig. Die Ausscheidung erfolgt hauptsächlich über die Niere und steht in direkter Proportionalität zur Belastung durch das Trinkwasser (bis 6 ppm F). Weiterhin besitzt die Ausscheidung eine starke Spezifität, denn die renale Clearance erreicht 50 % der für das Kreatinin und ist damit zehnfach effektiver als für Chlorid. Im Zusammenhang mit der Fluoridverfügbarkeit zum Zeitpunkt der Mineralisation wird immer wieder die Plazentagängigkeit des Fluoridions diskutiert und von einer Plazentaschranke beim Menschen in Analogie zum Tiermodell an der Ratte oder Maus gesprochen. Untersuchungen haben aber gezeigt, dass nicht nur im mütterlichen Serum (z. B. 0,88 μmol/l), sondern auch im Nabelschnurblut des Fötus Fluorid (entsprechend 0,68 μmol/l) nachweisbar ist. Die hohe Affinität zwischen Calcium und Fluorid spiegelt sich auch im F-Gehalt des Zahnschmelzes wider, in dem die höchste Konzentration an der Oberfläche zu finden ist, die einen Gradienten zur Schmelz- Dentin-Grenze hin zeigt (Abb. 11). Dies ist einerseits die Folge lokaler Applikation (u. a. beim Zähneputzen) und andererseits durch abwechselnde De- und Remineralisationsvorgänge bedingt, bei denen ein bedeutender Fluoridanteil posteruptiv in den Schmelz eingelagert wird. Eine kariespräventive Mindestkonzentration des Fluorids im Schmelz, wie sie von Mühlemann mit ppm F in den 60er Jahren des vergangenen Jahrhundert gefordert und als Zielstellung der F-Applikation ausgegeben wurde, ist aber nicht zu verallgemeinern, da Plaquebesiedlung der Zahnflächen, Speichelexposition und andere kariesdisponierende Faktoren sehr starken mikroökologischen Variationen unterliegen und außerdem auch reiner Fluorapatit unter kariogenen Bedingungen löslich ist. Fluorid hat im Körper eine besondere Affinität zu den kalzifizierenden Geweben und wird zu 95 % abhängig vom externen Angebot dort eingelagert. 10 Fluoridtoxikologie Wie einleitend zu diesen Ausführungen festgestellt, kann die chronische Aufnahme erhöhter Fluoridmengen während der Mineralisation der Zähne zu Veränderungen des Zahnschmelzes in Form von Dentalfluorose führen. Die schmelzbildenden Ameloblasten stellen die gegenüber Fluorid empfindlichsten Zellen im menschlichen Organismus dar, bereits bei Konzentrationen um 10 μmol F - /l werden sie geschädigt. Oralprophylaxe & Kinderzahnheilkunde 29 (2007) 2 69

6 SUMMARY Caries prevention with fluorides The caries protective effect of various fluoride preparations differs considerably from findings reported in the past and could be summarised as follows: 1. During the first years (1940 to 1960) of systemic fluoridation (with water or tablets) the caries prevalence in communities with such preventive measures was approximately 50 percent lower than that of groups without these measures. 2. After the first use of topical fluoride application as gel, varnish or solution in so-called school-based fluoride programmes (1960 to 1980) a reduction of caries increment of about 30 to 50 percent was reported within two to three years of regular application. 3. In the last 25 years prevalence of dental caries among children and adolescents of most industrialised western countries has declined. This phenomenon is referred to as caries decline in the literature and is attributed to the widespread use of toothpastes containing fluoride. From the current point of view other courses of this reduced caries increment are fissure sealing, changes in dental care systems, changes in caries diagnosis and treatment, diet counselling and influence of antibiotics and food preservatives. 4. Since caries prevalence has currently declined many preventive programmes for groups show a lower efficiency than in the past. However, an interruption of regular fluoride application causes measurable increment of dental caries. Keywords: fluorides, caries prevention, review, kinds of application, F-uptake, F-toxicology Abhängig von der Verabreichungsdosierung, der Zeitdauer der Einwirkung und dem Zeitpunkt in der Schmelzbildung treten die Störungen lokalisiert an bestimmten Zahngruppen auf. Schon bei 1,5 bis 2,0 mg F/Tag in den ersten acht Lebensjahren kann es zu leichten fluorotischen Schmelzflecken kommen, die aber nur eine kosmetische Beeinträchtigung darstellen. Nach der Schmelzbildung, wenn die präeruptive Reifung abgeschlossen ist, treten diese Störungen, auch bei höheren Dosierungen, nicht mehr auf. Werden extrem hohe Dosen jahrelang aufgenommen (8 bis 10 mg/tag über zehn Jahre), können Skelettfluorosen entstehen, die sich in Verkrüppelungen und Verkalkung von Bändern und Gelenken mit Wachstumseinschränkung äußern. Die akute letale Intoxikation ist bei Aufnahme von 32 bis 64 mg/kg Körpergewicht zu erwarten; diese Dosis wird als sichere toxische Dosis (Certainly Toxic Dose = CTD) angesehen, während bei Kleinkindern auf Grund der geringeren Körpermasse die Dosis wahrscheinlich schon bei 5 mg/kg (Probably Toxic Dose = PTD) liegt. Zu einer Vergiftung müssten Erwachsene (70 kg) etwa 5 bis 10 g Fluorid verschlucken und bei einem 20 kg schweren Kind (fünf bis sechs Jahre alt) sind es vier bis fünf Tuben Zahnpaste mit ppm F oder 50 ml (etwa drei Esslöffel) eines konzentrierten F-Präparates mit ppm F. Bei noch kleineren Kindern ist die Intoxikationsgefahr dann entsprechend eher zu erwarten, so dass fluoridhaltige Präparate nicht unbeaufsichtigt angewandt werden sollten. Die Charakteristika der akuten Intoxikation sind durch fallende Calcium- und steigende Kaliumkonzentrationen im Plasma verursacht. Es sind Übelkeit, Erbrechen und Bauchschmerzen; es folgen exzessiver Speichel- und Tränenfluss, Spasmen und Tetanie, Herzarrhythmie, Blutdruckabfall und Beeinträchtigung des Atemzentrums mit einer respiratorischen Azidose. Der Tod kann innerhalb weniger Stunden eintreten. Als Sofortmaßnahmen kommen in Betracht: die Unterbrechung der F-Resorption durch Erbrechen, Gabe eines Emetikum und nachfolgende Calciumchlorit- oder Calciumglukonatverabreichung, ehe die Nothilfe eines Klinikums in Anspruch genommen wird. Hochkonzentrierte fluoridhaltige Präparate dürfen bei Kindern bis zu sechs Jahren nur vom Zahnarzt oder Hilfspersonal angewandt werden. 11 Aktueller Stand zur kariespräventiven Effektivität der Fluoride Für die verschiedenen Fluoridapplikationsformen lässt sich aus heutiger Sicht die von den älteren Berichten teilweise erheblich abweichende kariesprotektive Wirksamkeit zusammenfassend folgendermaßen beschreiben: 1. In den ersten Jahren (1940 bis 1960) der systemischen Fluoridverabreichung (Trinkwasser- oder Tablettenfluoridierung) war die Kariesprävalenz in Gemeinden oder Gruppen mit diesen Präventivmaßnahmen etwa 50 % niedriger als ohne diese Maßnahmen. 2. In den ersten Studien zur lokalen Fluoridverabreichung in Form von Lacken, Gelen oder Lösungen (1960 bis 1980) wurde über eine Reduktion der Kariesinzidenz von 30 bis 50 % nach zwei bis drei Jahren bei regelmäßiger Anwendung berichtet. 3. In den letzten 25 Jahren ist die Kariesprävalenz bei Kindern und Jugendlichen in den meisten Industrienationen besonders in der permanenten Dentition deutlich zurückgegangen. Dieses Phänomen hat in die Literatur unter der Bezeichnung caries decline Eingang gefunden und wird auf den hohen Marktanteil fluoridhaltiger Zahnpasten zurückgeführt. Weitere Ursachen dieses Kariesrückganges bilden aus heutiger Sicht die Fissurenversiegelung sowie Veränderungen in den zahnärztlichen Betreuungssystemen, Veränderungen in der Kariesdiagnostik und -therapie, in der Ernährung sowie Einflüsse von Antibiotika und Konservierungsmitteln. 4. Da die Kariesprävalenz zurückgegangen ist, zeigen einerseits viele gruppenorientierte Präventionsprogramme eine geringere Effektivität als aus der Vergangenheit bekannt ist; andererseits bewirkt die Unterbrechung einer regelmäßigen Fluoridapplikation jedoch einen messbaren Kariesanstieg. Weiterführende Literatur 1. Hellwig, E., Klimek, J., Attin, T.: Einführung in die Zahnerhaltung. 3., neu bearb. Aufl., München: Urban & Fischer, Fejerskov, O., Kidd, E.: Dental caries: the disease and its clinical management. Oxford: Blackwell Munksgaard, Fejerskov, O., Ekstrand, J., Burt, B. A.: Fluoride in dentistry. 2. ed., Copenhagen: Munksgaard, König, K.G.: Karies und Parodontopathien: Ätiologie und Prophylaxe. Stuttgart: Thieme, Das Dental Vademekum 8 (DDV 8): Qualitätsmanagement beim Einsatz vom Dentalprodukten, 8. Aufl., Köln: Deutscher Zahnärzte Verlag, 2004 Weitere Literatur beim Verfasser. Korrespondenzadresse: Prof. Dr. Dr. Lutz Stößer Poliklinik für Präventive Zahnheilkunde des Zentrums für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde des Klinikums der Friedrich-Schiller- Universität Jena Bachstraße Jena 70 Oralprophylaxe & Kinderzahnheilkunde 29 (2007) 2

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