Auswirkung von Arginin-Hydrogencarbonat auf den Plaque-pH während sportlicher Belastung in randomisierter klinischer Studie

Denner, Johannes (2025): Auswirkung von Arginin-Hydrogencarbonat auf den Plaque-pH während sportlicher Belastung in randomisierter klinischer Studie. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät

Abstract

In dieser Arbeit wird der Einfluss von Arginin-Hydrogencarbonat als Zusatzstoff in kohlenhydrathaltigen Getränken auf den Plaque-pH-Verlauf während sportlicher Belastung untersucht. Ziel der Studie ist zu analysieren, ob und in welchem Ausmaß der Zusatzstoff den Plaque-pH stabilisieren kann, um das Risiko einer Demineralisation des Zahnschmelzes und die Entstehung von Karies bei Ausdauersportlern zu reduzieren. Hintergrund der Untersuchung ist der erhöhte Energiebedarf bei Ausdauersportarten, der häufig durch kohlenhydrathaltige Getränke gedeckt wird. Der wiederholte Kontakt der Zähne mit kurzkettigen Kohlenhydraten kann zu einer Absenkung des Plaque-pH führen und somit die Zahngesundheit gefährden. Aufgrund seiner in früheren Studien dokumentierten pH-neutralisierenden Eigenschaften wurde Arginin-Hydrogencarbonat als potenzieller Zusatzstoff ausgewählt. Für die Untersuchung wurde eine kontrollierte, randomisierte Studie mit sechs gesunden, regelmäßig sportlich aktiven Probanden im Alter von 23 bis 31 Jahren durchgeführt. Die Probanden absolvierten ein standardisiertes Ergometertraining bei 50 % ihrer individuellen VO2max, während der Plaque-pH zu definierten Zeitpunkten mithilfe der Sampling-Methode gemessen wurde. Bei dieser Methode wird Plaque von der Zahnoberfläche entfernt und extraoral in Wasser aufgelöst, anschließend wird mit Hilfe einer Messsonde der pH-Wert bestimmt. Verteilt auf fünf Testtage wurden zwei Basismessungen ohne Zusatzstoff und drei verschiedene Interventionen durchgeführt, um den Einfluss von Arginin-Hydrogencarbonat auf den Plaque-pH zu untersuchen. Bei der ersten Basismessung wurde eine Saccharose-Lösung einmalig aufgenommen, bei der zweiten Basismessung viermal, um den natürlichen Plaque-pH-Verlauf unter sportlicher Belastung zu erfassen. Bei der ersten Intervention wurde die Saccharose- Lösung mit Arginin-Hydrogencarbonat einmalig verabreicht, bei der zweiten viermal und bei der dritten gab es eine Vorbehandlung mit Arginin-Hydrogencarbonat, gefolgt von vier Aufnahmen der Saccharose-Lösung. Die Ergebnisse zeigen, dass Arginin-Hydrogencarbonat den Plaque-pH signifikant beeinflusst. Bei einer einmaligen Aufnahme ergaben sich keine statistisch relevanten Unterschiede zur Basismessung (pH-Wert: 5,80 für die Basismessung 1 und 6,42 für die Intervention 1). Bei wiederholter Aufnahme der Saccharose-Lösung mit Zusatzstoff (Intervention 2) hingegen konnte ein signifikant höherer Plaque-pH-Wert erzielt werden: 6,83 im Vergleich zu 5,92 in der Basismessung 2 (p < 0,05). Die Vorbehandlung mit Arginin-Hydrogencarbonat in Intervention 3 hat ebenfalls zu einem signifikant höheren Plaque-pH-Wert von 6,68 geführt (p < 0,05). Auch die Dauer, in der der Plaque- pH unter den kritischen Wert von 5,7 gefallen ist, konnte durch die wiederholte Gabe von Arginin-Hydrogencarbonat reduziert werden; allerdings war der Unterschied zur Basismessung statistisch nicht signifikant (p > 0,05). Diese Ergebnisse stimmen mit früheren Untersuchungen überein, die die pH-neutralisierenden Eigenschaften von Arginin-Hydrogencarbonat belegen und bestätigen die Wirksamkeit des Zusatzstoffs unter sportlichen Bedingungen, die für Ausdauersportler relevant sind. Zusätzlich wurde der Zusammenhang zwischen der Zeit, die der Plaque-pH unter dem kritischen Wert von 5,7 liegt, und dem DMFT-Wert (Decayed, Missing, Filled Teeth) untersucht. Die Spearman-Korrelationsanalyse ergab einen starken positiven Zusammenhang (r=0,927, p=0,009), was darauf hindeutet, dass längere pH-Abfälle mit einer schlechteren Zahngesundheit korrelieren. Diese Ergebnisse unterstreichen die Relevanz des Plaque-pH-Managements für die Kariesprävention, insbesondere bei Sportlern, und zeigen, dass individuelle Faktoren wie der DMFT-Wert einen Einfluss auf den Plaque pH-Verlauf haben können. Methodische Limitationen wie die geringe Stichprobengröße und die Messmethode, welche weniger sensitiv gegenüber pH-Schwankungen ist, schränken die Generalisierbarkeit der Ergebnisse ein. Dennoch deuten die Ergebnisse dieser Studie darauf hin, dass Arginin-Hydrogencarbonat den Plaque-pH positiv beeinflussen und Sportlern eine präventive Wirkung gegen Karies bieten könnte. Zukünftige Studien sollten mit einer größeren Stichprobe und alternativen Messmethoden wie etwa der Telemetrie durchgeführt werden, um die Wirkung von Arginin-Hydrogencarbonat auf den Plaque-pH umfassender zu untersuchen und den optimalen Dosierungs- und Anwendungszeitpunkt zu bestimmen.

Abstract

Arginine hydrogen carbonate used as supplement in electrolyte drinks for endurance sport activities might influence the dental plaque pH during exercise. Endurance sport activities require a considerably increased energy intake, which is mostly accomplished with carbohydrate-containing drinks. However, the intermittent exposure of teeth against highly cariogenic short-chain carbohydrates is associated with a significant reduction of plaque pH, which might induce caries lesions. Arginine bicarbonate has pH- neutralizing effects as documented in previous studies and might be able to stabilize the plaque pH when used as supplement in drinks for endurance sports. This study aimed to test the effects of arginine hydrogen carbonate on plaque pH under regular clinical conditions. Accordingly, a controlled, randomized study was conducted enrolled six healthy, regularly active subjects aged 23 to 31 years. The subjects completed standardized ergometer training at 50% of their individual VO2max, while the plaque pH was measured at defined points using the sampling method. In this method, plaque is removed from the tooth surface and dissolved extraorally in water. Afterwards the pH value is determined using a measuring probe. Two baseline measurements without additive and three different interventions were carried out over five test days to investigate the influence of arginine hydrogen carbonate on plaque pH. In the first baseline measurement, sucrose was taken once, while in the second baseline measurement required four intakes to record the natural plaque pH curve during exercise. In the first intervention, the sucrose solution with arginine bicarbonate was given once, in the second four times and in the third there was a pre-treatment with arginine bicarbonate, followed by four intakes of the sucrose solution. The results showed that arginine hydrogen carbonate caused a significant reduction of the plaque pH. A single intake showed no statistically relevant differences to the baseline measurement (pH value: 5.80 for baseline measurement 1 and 6.42 for intervention 1). Repeated intake of the sucrose solution with additive (intervention 2), however, resulted in a significantly higher plaque pH value: 6.83 compared to 5.92 in baseline measurement 2 (p < 0.05). Pretreatment with arginine hydrogen carbonate in intervention 3 also led to a significantly higher plaque pH value of 6.68 (p < 0.05). The duration in which the plaque pH was below the critical pH of 5.7 was also reduced by the repeated administration of arginine bicarbonate; however, the difference to the baseline measurement was not statistically significant (p > 0.05). These results are consistent with previous studies showing the pH-neutralizing effect of arginine bicarbonate and confirm the effectiveness of the additive under athletic conditions. Also, the associtaion between the time with plaque pH below the critical value of 5.7 and the DMFT (Decayed, Missing, Filled Teeth) was analyzed. The Spearman correlation analysis revealed a strong positive correlation (r=0.927, p=0.009), indicating that longer pH drops correlate with poorer dental health. These results emphasize the relevance of plaque pH management for caries prevention, especially in athletes, and show that individual factors such as DMFT might have an impact on changes in plaque pH. Limitations such as the small sample size and the measurement method, which is less sensitive to pH variation, restrict the generalizability of the results. Nevertheless, the study suggests that arginine bicarbonate could have a positive effect on plaque pH and offer athletes a preventive effect against caries. Future studies using a larger sample size and alternative measurement methods such as telemetry are desirable in order to investigate the effect of arginine bicarbonate on plaque pH more comprehensively and to determine the optimal dosage and time of application.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: Plaque-pH, Arginin-Hydrogencarbonat, Sportgetränke, Kariesprävention, Sportzahnmedizin, Säureexposition, randomisierte klinische Studie
• Themengebiete: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften ; 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin und Gesundheit
• Fakultäten: Medizinische Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Deutsch
• Datum der mündlichen Prüfung: 15. Dezember 2025
• 1. Bericht­erstatter:in: Folwaczny, Matthias