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FOOD TODAY 12/2010

Unser Speichel – oder: Spucke ist nicht nur zum Spucken da!

Unser Speichel besteht zu 99% aus Wasser. Das verbleibende 1% enthält jedoch eine Vielzahl Substanzen, die für Nahrungsaufnahme, Zahnerhalt und Kontrolle der mikrobiellen Besiedlung bedeutsam sind.

Täglich produzieren die Speicheldrüsen, die um unseren Mundraum angeordnet sind, etwa 1–2 Liter Speichel. Als Grundlage für die Speichelproduktion wird Blutplasma verwendet, dem durch die Speicheldrüsen bestimmte Stoffe entzogen, andere hinzugefügt werden. Die Liste der Inhaltsstoffe, die bislang im Speichel gefunden wurden, ist lang und wächst unaufhörlich. Ebenso vielfältig sind die Funktionen dieser Flüssigkeit, von denen nur einige wesentliche hier angerissen werden können.

Nahrung und Speichel

Damit beim Schlucken nichts daneben geht

Eine wichtige Funktion des Speichels bei der Nahrungsaufnahme ist in seiner Schleimigkeit begründet. Während des Kauvorgangs wird aus der trockenen, bröseligen oder zerfließenden Nahrung ein weicher, aber in sich zusammenhaltender Klumpen geformt, der sogenannte „Bolus“.1 Der Zusammenhalt des Bolus geschieht durch das Einweben langer, fädiger Moleküle, den Mucinen, die sich jeweils an ihren Enden miteinander verheddern. Mucine binden zudem große Mengen an Wassermolekülen und halten damit den Nahrungsklumpen feucht und weich.2,3 Wichtig ist dies, damit wir uns nicht verschlucken und die Speiseröhre nicht durch raue Nahrungsbestandteile geschädigt wird.

Schmecken

Speichel ist essentiell für den Geschmack. Die Geschmacksknospen liegen auf unserer Zunge versteckt in tiefen, schmalen Einfurchungen, die von trockenen, verklumpten Geschmacksstoffen nicht erreicht werden können. Als Experiment kann man sich auf die ausgestreckte Zunge bei geschlossenen Augen ein Stück Kandiszucker oder einen kleinen Salzbrocken legen lassen. Die Unterscheidung wird umso schwerer fallen, je trockener die Zunge ist. Erst nach dem Befeuchten des Klumpens mit Speichel lösen sich die einzelnen Zucker- oder Salz-Moleküle und wir schmecken süß oder salzig. Diese Funktion des Speichels wird durch seinen Hauptbestandteil, das Wasser, erledigt.

Komplexere Nahrungsmittel, wie z.B. Stärke oder Proteine, benötigen weitergehende Hilfe durch unseren Speichel, um von uns als wohlschmeckend erkannt zu werden. So können wir durch unsere Rezeptorenausstattung auf den Geschmacksknospen nur kleine Moleküle und Ionen, nicht jedoch große Molekülketten (Polymere) schmecken. Obwohl also ein Stärkemolekül aus Millionen von Einfachzuckern besteht, schmeckt es für uns nicht süß. Um die wahre Identität aufzudecken, befinden sich im Speichel sogenannte Verdauungsenzyme.4 Jedes Enzym beschleunigt eine ganz bestimmte chemische Reaktion, die ohne seine Hilfe für unsere Zwecke zu langsam ablaufen würde. Die Amylase z.B. hilft den Wassermolekülen im Speichel, die chemischen Bindungen zwischen den einzelnen Zuckereinheiten in der Stärke zu brechen. Die während des Kauvorgangs freigesetzten Einfachzucker können sodann an unsere Rezeptoren für „süß“ binden und dem Gehirn die Nachricht vermitteln, dass dies tatsächlich wertvolle Nahrung ist, die wir beruhigt schlucken können. Gleiches gilt für Proteine, aus denen durch Proteasen im Speichel einzelne Aminosäuren abgespalten werden, von denen manche den „umami“-Rezeptor (umami = „wohlschmeckend“) stimulieren können.

Speichel als Baumeister

Die Hartsubstanz unserer Zähne - Schmelz und Dentin - besteht aus einem sehr harten Salzkristall, dem sogenannten Hydroxylapatit. Hydroxylapatit setzt sich aus Calcium-, Phosphat- und Hydroxyl-Ionen zusammen. Daneben finden sich organische Moleküle, vor allem das Kollagen, und im Dentin auch Zellfortsätze der Odontoblasten (Dentin-produzierende Zellen).

Baustofflieferant

Wasser kann aufgrund seiner spezifischen Eigenschaften Ionen aus Salzkristallen herauslösen. So zerfällt ein Kochsalz-Kristall (Natriumchlorid) in Wasser sehr schnell in einzelne Natrium- und Chlorid-Ionen. Im Hydroxylapatit sind die Ionen zwar sehr fest miteinander verbunden, dennoch würde der Kristall in Wasser kontinuierlich Ionen von der Oberfläche verlieren und schrumpfen. Um diesen Vorgang umzukehren, ist unser Speichel gesättigt mit Calcium und Phosphat-Ionen. Diese besetzen die frei gewordenen Plätze im Kristallgitter wieder und verhindern so die ständige Korrosion der Schmelzoberfläche. Wird unser Speichel ständig mit Wasser verdünnt, so reicht die Calciumphosphat-Konzentration nicht mehr aus und der Schmelz der Zähne wird löchrig. Dies geschieht z.B. beim „nursing-bottle-syndrome“ (Fläschchenkaries) bei Kleinkindern. Durch das ständige Nuckeln an einer Babyflasche, selbst wenn sie nur mit Wasser gefüllt ist, werden die Zähne an der Oberfläche porös, Bakterien finden Nischen, in denen sie sich festhalten können und es kommt zu einer typischen Zahnkaries an den oberen Frontzähnen.5 Um das Risiko gering zu halten, empfiehlt sich gute Mundhygiene einschliesslich zweimal täglich Zähneputzen mit fluoridhaltiger Zahnpasta. Ausserdem sollten die Zähne möglichst nur kurzfristig Getränken ausgesetzt werden, die vergärbare Kohlenhydrate enthalten (z.B. Saft, Milch, Flaschenkost).6

Neutralisation von Säuren

Hydroxylapatit bildet sich nur, wenn ausreichend Hydroxyl-, also OH--Ionen und Phosphat (PO43-) vorhanden sind. Diese Bedingungen herrschen bei basischen pH-Werten (pH>7) vor. Im Sauren dagegen werden die OH--Ionen zu Wasser und die Phosphate zu Mono-, Di- oder Trihydrogenphosphaten umgewandelt. Diese passen nicht in das Kristallgitter und werden herausgelöst.7 Unser Speichel verhindert dies, indem er Puffersubstanzen enthält, die den pH-Wert konstant nahe dem neutralen Bereich um pH 7 halten. Ist der pH-Wert über längere Zeit zu basisch, so wächst der Hydroxylapatit-Kristall schneller, als er soll: Es bildet sich rasch Zahnstein. Im Gegensatz dazu führt eine langfristige Benetzung mit sauren Lösungen (pH<7), wie z.B. durch permanentes Nuckeln an einer Babyflasche mit Saft, zu einem löchrigen, dünnen Schmelz.5

Oberflächenbeschichtung

Die Oberfläche des Hydroxylapatit-Kristalls, der unseren Schmelz bildet, ist also wie beschrieben anfällig gegen Veränderungen in der Speichelzusammensetzung und es finden kontinuierlich Umbauprozesse statt. Unsere Zähne sollen jedoch viele Jahrzehnte in ihrer Form und Funktion erhalten bleiben. Ein möglichst konstantes Milieu direkt auf der Oberfläche des Schmelzes wäre also wünschenswert. Auch dafür sorgt unser Speichel: Bestandteile des Speichels, unter ihnen vor allem wieder die Mucine, lagern sich fest auf der Kristalloberfläche an und bilden einen Schutzfilm.8 Dieser Schutzfilm aus Schleimmolekülen, genannt Pellikel, bindet Wasser und Ionen und hält sie an Ort und Stelle fest.9 Außerdem gleicht er Unebenheiten in der Kristalloberfläche aus und macht die Oberfläche damit glatt und gleitfähig.

Speichel im Biotop Mundhöhle

Unsere Mitbewohner

Die vielen feuchten und warmen Oberflächen dienen als idealer Lebensraum (Biotop) für Kleinstlebewesen, darunter vor allem Bakterien, aber auch Hefen (z.B. Candida) und kleine einzellige Tiere (z.B. Entamoeba gingivalis).10 Neben dem idealen Klima profitieren diese Lebewesen natürlich auch von der üppigen „Fütterung“, die wir ihnen durch unsere regelmäßige Nahrungsaufnahme angedeihen lassen.

Überleben im Biotop Mundhöhle

Bakterien haben nur dann eine Chance, in unserem Mund zu überleben, wenn sie sich festhalten können und nicht verschluckt werden. Einige wenige Bakterienarten, allen voran die Streptokokken, können direkt an das Pellikel binden. Dies geschieht zum einen über Calcium-Ionen, die zwischen den negativ geladenen Proteinen des Pellikels und der negativ geladenen Bakterienoberfläche vermitteln, zum anderen jedoch auch über direkte, spezifische Bindung bakterieller Proteine (Lectine) an Strukturen des Pellikels.

Bereits fünf Minuten nachdem die Zahnoberfläche gereinigt wurde, können sich an das gerade neu gebildete Pellikel die ersten Bakterien anlagern. Diese vermehren sich selbst durch Zellteilung und bilden einen sogenannten Biofilm. Diese erste Schicht an „Pionieren“ ermöglicht es wiederum anderen Bakterienarten, sich festzuhalten. Nach zwei bis drei Stunden bildet sich so die auch mit bloßem Auge wahrnehmbare Plaque. An geschützten Stellen im Mund wachsen die Bakterienkolonien in den nächsten Tagen zu hohen, komplexen, dreidimensionalen Gebilden, die sogenannte reife Plaque, heran. Bleibt die Plaque von Zahnbürste und Co. ungestört, so kann sie in ein bis zwei Wochen bis zu 1 mm dick und 300 Bakterien hoch werden.11 In solch großen Kolonien kommt es vor allem in den unteren, dem Zahn zugewandten Schichten zum Sauerstoffmangel. Um weiterhin Energie aus der Nahrung gewinnen zu können, müssen diese Bakterien auf Gärung umschalten, ein Prozess, bei dem statt Kohlendioxid und Wasser organische Säuren als Endprodukte anfallen. Das lokale saure Milieu löst den Hydroxylapatit-Kristall auf und Karies entsteht. Nach ca. einer Woche beginnt die Plaque zu mineralisieren: Calcium und Phosphat-Ionen aus dem Speichel lagern sich in die Bakterienkolonie ein und verhärten diese. Zahnstein entsteht.

Derart hohe und feste Plaque kann sich nur an Stellen im Mund ausbilden, an denen sich die Bakterien über viele Tage ungestört vermehren können. Unser konstanter Speichelfluss verhindert dies an den meisten Zahnoberflächen bereits rein mechanisch über das Wegspülen weniger fester Bakterienschichten. Auch bei Personen, die das Zähneputzen über einen längeren Zeitraum vernachlässigen, bilden sich auf den gut zugänglichen Zahnoberflächen keine Plaque und Zahn-stein. Nischen wie die Zahnzwischenräume und die Zahnfleischtaschen bieten dagegen genügend Schutz vor der mechanischen Spülfunktion des Speichels.

Der Speichel kann jedoch noch mehr: Die Proteine, die das Pellikel auf der Zahnoberfläche bilden, an dem sich die ersten Bakterien festhalten, sind natürlich auch weiterhin gelöst im Speichel vorhanden. Die Bakterien können nicht aktiv unterscheiden, ob das Mucin, an das sie gebunden haben, an einer Zahnoberfläche klebt, oder ob es frei im Speichel schwimmt und beim nächsten Schluckvorgang in den Magen befördert wird. Viele Bakterien werden so „überlistet“ und heruntergeschluckt. Des Weiteren enthält Spucke ein Enzym namens Lysozym, das die Zellwand von bestimmten Bakterien angreift und diese löchrig macht. Lysozym bringt so Bakterien zum Platzen. Außerdem werden Antikörper (Immunglobulin A) in den Speichel abgegeben, die gezielt Krankheitserreger daran hindern, sich in der Mundhöhle einzunisten.12

Unser Speichel fördert zudem Bakterien, die ohne Säureproduktion auskommen, und hilft, unliebsame und überzählige Bakterien abzutöten. Dazu verwendet er Nitrat. Nitrat ist eine wichtige Stickstoffquelle für Pflanzen und wird daher auch als Düngemittel verwendet. Viele Pflanzen, vor allem Salat und Gemüse, speichern Nitrat, um eine Reserve für schlechte Zeiten zu haben. Unsere Zellen können mit Nitrat nicht viel anfangen und daher schwimmt das Nitrat, das wir mit der Nahrung aufnehmen, mehr oder weniger ungenutzt in unserem Blut, bis wir es mit dem Urin abgeben. Manche Bakterien jedoch können Nitrat (NO3-) statt Sauerstoff „atmen“ und wandeln es dabei zu Nitrit (NO2-) um. Nitrit wird bei Kontakt mit Säuren zu einem starken Gift, das Bakterien in der nächsten Umgebung abtöten kann. Unsere Speicheldrüsen sammeln aktiv das Nitrat aus dem Blut und geben es zusammen mit dem Speichel in den Mund ab. Dort hat es mehrere Funktionen: Es hilft solchen Bakterien im Mund, die Nitrat statt Sauerstoff atmen können. Diese Bakterien produzieren bei Sauerstoffmangel Nitrit, aber keine Säuren, so dass sie keine Karies verursachen. Wenn neben dem Nitrat-Atmer ein Säure-Bakterium lebt, dann wird es durch die Reaktion von Nitrit mit seiner eigenen Säure abgetötet und kann keine weitere Säure produzieren: Und weniger Säure bedeutet Schutz der Zähne.13 Das Nitrit, das wir mit dem Speichel herunterschlucken, kommt spätestens im Magen mit Säuren in Kontakt und kann hier mögliche Krankheitserreger unschädlich machen, die wir über den Mund aufgenommen haben.14

Schlussbemerkungen

Was wäre also, wenn uns wirklich nur Wasser im Munde zusammenlaufen würde? Wir würden uns viel häufiger verschlucken, da der Nahrungsklumpen nach dem Kauen nicht zusammenhält. Makromolekulare Nährstoffe wie Proteine, Stärke und vermutlich auch die Fette würden geschmacksneutral bleiben. Wir könnten nur vorverdaute Nahrung schmecken, die bereits einzelne Aminosäuren und Einfachzucker enthält. Die durch das Wasser und die ungepufferten Säuren aus unserem Hydroxylapatit herausgelösten Calcium- und Phosphat-Ionen würden nicht ersetzt. Der Schmelz würde demineralisiert und löchrig. Bakterien könnten sich ungehemmt vermehren und würden durch die vermehrte Säureproduktion Karies verursachen.

Weiterführende Informationen

Text gekürzt und leicht modifiziert aus Dr Rainer Wild Stiftung, Internationaler Arbeitskreis für Kulturforschung des Essens. Mitteilungen 2008, H. 16, S. 34–42. http://www.gesunde-ernaehrung.org/mediadb/Arbeitskreis/Mitteilungen/H_16-Bildschirm-PDF.pdf

Literatur

  1. Pedersen AM et al. (2002). Saliva and gastrointestinal functions of taste, mastication, swallowing and digestion. Oral Diseases 8:117–129.
  2. Offner GD, Troxler RF. (2000). Heterogeneity of High-molecular-weight Human Salivary Mucins. Advances in Dental Research 14:69–75.
  3. Humphrey SP, Williamson RT. (2001). A review of saliva: Normal composition, flow, and function. Journal of Prosthetic Dentistry 85:162–169.
  4. Mese H, Matsuo R. (2007). Salivary secretion, taste and hyposalivation. Journal of Oral Rehabilitation 34:711–723.
  5. Schilke R. (1997). Das Nursing-Bottle-Syndrom. Monatsschrift Kinderheilkunde 145:693–698.
  6. EUFIC Die Grundlagen (2006). Zahngesundheit. Verfügbar unter: /article/de/expid/basics-zahngesundheit/
  7. Robinson C et al. (2000). The Chemistry of Enamel Caries. Critical Reviews in Oral Biology and Medicine 4:481–495.
  8. Wetton S et al. (2006). Exposure Time of Enamel and Dentine to Saliva for Protection against Erosion: A Study in vitro. Caries Research 40:213–217.
  9. Lendenmann U et al. (2000). Saliva and Dental Pellicle – A Review. Advances in Dental Research 14:22–28.
  10. Prieto-Prieto J, Calvo A. (2004). Microbiological Bases in Oral Infections and Sensitivity to Antibiotics. Medicina Oral, Patología Oral y Cirugía Bucal 9 Suppl:11–18.
  11. Kolenbrander PE et al. (2006). Bacterial interactions and successions during plaque development. Periodontology 2000 42:47–79.
  12. Rudney JD. (2000). Saliva and Dental Plaque. Advances in Dental Research 14:29-39.
  13. Doel JJ et al. (2004). Protective effect of salivary nitrate and microbial nitrate reductase activity against caries. European Journal of Oral Sciences 112:424–428.
  14. Winter JW et al. (2007). N-Nitrosamine Generation From Ingested Nitrate Via Nitric Oxide in Subjects With and Without Gastroesophageal Reflux. Gastroenterology 133:164–174.
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Letzte Aktualisierung der Website: 25/05/2016
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