《牙体牙髓病》课件龋的病因学理论

1、龋的病因学理论 etiology of dental caries北京大学口腔医学院口腔病理研究室Department of Oral PathologyPeking University School of Stomatology什么是龋？龋是在以细菌为主的多因素作用下，牙齿无机物脱矿、有机物分解，导致牙硬组织发生慢性进行性破坏的一种疾病人类对龋的认识过程苏美尔人：牙痛是由于牙虫喝了牙齿内的血并且咬食牙根引起的殷墟甲骨文：齿虫龋中华口腔科杂志 1956年第3期中医的阴阳五行学说“阳明热盛”古希腊体液学说“龋病是由于辛辣和腐蚀性液体的内部作用发生”活体学说（vital theory） （18世

2、纪末19世纪中叶）牙是人体的一部分，受到人体健康的影响龋病由牙齿内部发生牙的坏疽依据：潜行性龋、牙的内吸收治疗：拔牙、清创、充填龋病因学研究开始的背景19世纪后半叶开始，西方国家饮食结构变化患龋率第二次工业革命：科学技术发展显微镜、化学、细菌学.龋的病因学研究：大量的观察和实验，很多的理论和学说龋的病因学说内因论(endogenous theories)龋是由于牙内部的变化造成的体液学说、活体学说、糖原学说、结构论.釉质、牙本质是与机体有联系的生活组织机体内在的一些因素与龋的发生有关外因论(exogenous theories)龋的发生是由于外界因素的刺激造成的虫牙学说、寄生腐败学说、酸脱矿理

3、论、蛋白溶解理论.学习内容化学细菌学说现代龋病病因学的基础其它学说蛋白溶解学说蛋白溶解螯合学说三联因素论及四联因素论龋病病因的现代学说化学细菌学说chemico-bacterial theoryMiller之前的相关研究及理论化学学说（chemical theory）Parmly(1819) ：一种未知的化学物质致龋，龋开始于釉质表面Robertson(1835)体外实验：不同浓度的无机酸釉质和牙本质的破坏在口腔环境中，龋是由于牙周围的生物分子发酵产酸所致最先提出了酸的作用，但未涉及到微生物的作用寄生腐败学说（parasitic or septic theory）Leeuwenhoek (16

4、23-1723)：制作龋齿刮片并提出龋与微生物有关1843年Erdl：从牙面附着的膜（可能是牙菌斑）内发现了丝状微生物1847年Ficinus：在龋齿标本中观察到了丝状微生物龋的发生是由于微生物入侵并分解釉护膜和釉柱内物质微生物的毒性和对组织的破坏性影响牙被微生物所生成的化学物质所破坏化学细菌学说的萌芽1867年，法国医生Emil Magitot体外实验：牙稀酸液糖发酵的混合物与龋类似的人工病变1867年，德国医生Leber和Rottenstein在龋坏牙本质小管里发现了颊纤毛菌龋由酸和特异性细菌的寄生造成1881年，Underwood和Miles在龋坏牙本质切片上观察到了微球菌、椭圆形和圆形

5、细菌龋的发生必须有细菌存在，细菌产生的酸造成牙硬组织中石灰盐的丢失Willoughby D Miller(1853-1907)美国人，在柏林大学工作著名微生物学家Koch的学生首次将酸脱矿的理论和细菌学说结合起来对龋病的病因进行了系统的研究1883年，发表实验结果1889年，出版了1本教科书1890年，该书英译本“The micro-organisms of the human mouth”出版现代龋病病因学的基础化学细菌学说(Chemico-bacterial theory) 化学寄生学说(Chemico- Parasitic theory)酸原学说(Acidogenic theory）Mi

6、ller在柏林大学的实验工作用石蕊试纸测试酸碱度，显示在龋病变的深层有酸存在实验：离体牙面包糖煮沸后的唾液离体牙肉脂肪唾液离体牙面包糖唾液37牙脱矿在碳水化合物与唾液孵育后的混合物中，检测出乳酸产物从唾液和龋损部位分离出30多种细菌多数是能发酵碳水化合物的产酸菌少数是能溶解蛋白质的细菌在龋变的牙本质中观察到有多种微生物侵入Miller对龋发病机制的阐述口腔中的微生物酵解牙面的碳水化合物食物酸釉质脱矿咀嚼力的机械作用釉质完整性破坏微生物进入牙本质小管蛋白溶解酶牙本质有机基质溶解牙本质崩解龋洞Miller对龋发病机制的阐述致龋细菌：单一菌种不能致龋，龋病与多种能产酸和使蛋白溶解的微生物有关致龋食物

7、：淀粉食物较可溶性糖的影响更大？龋破坏过程的两个阶段1905年，Miller酸使硬组织脱矿脱矿的有机物被细菌的蛋白酶所溶解釉质内只有脱矿过程，几乎没有有机物的溶解过程化学细菌学说的中心思想龋病是由寄生于牙面的产酸细菌与口腔内的碳水化合物作用产生酸，酸作用于牙，使牙中的无机物溶解而开始的，而后蛋白水解酶将残留的有机物溶解而使牙崩溃。化学细菌学说的意义第一次阐明了口腔微生物、食物、酸与龋发生的关系总结了龋病过程的3项重要因素口腔微生物在产生酸和溶解蛋白方面的作用微生物发酵碳水化合物底物酸导致牙矿物质溶解三联因素论的基础化学细菌学说的局限性没有阐明牙面微生物存在的形式局部龋损是如何形成的？龋病为何好

8、发于某些特异性部位？龋病为何能从平滑牙面开始？停滞龋现象？未分离出特异性致龋菌牙、碳水化合物与唾液作混合培养认为口腔内产酸和溶解蛋白质的细菌都可造成龋损龋病由非特异性细菌引起化学细菌学说的完善过程1897年，Williams：在釉质表面观察到了牙菌斑使细菌产生的酸局限在一定区域抵抗唾液的稀释作用和中和作用1908年，G.V.Black：滞留区（stagnant site）利于细菌定居或粘附，躲避外界的清除1937年，Fosdick：细菌对糖的发酵过程主要发生在牙菌斑内1940年，Bunting：牙菌斑内的糖类发酵产酸达到一定量时，牙面脱矿而而致龋其他学说 蛋白溶解学说（proteolytic

9、theory）设想与釉质有关的有机物或蛋白质牙面覆盖物和沟裂中釉板、釉梭、釉柱鞘等处细菌应该首先攻击这些物质？Gottlieb(1944)、 Frisbie(1944) 、 Pincus(1949)主要依据来自对龋的组织形态学观察龋的初期变化发生在有机物集中的部位表层完整的龋损下有细菌存在蛋白溶解学说的中心思想龋首先发生在牙硬组织中有机物存在的部位牙面微生物产生的蛋白水解酶有机物分解打开了细菌侵入的通道使矿物质晶体暴露，被细菌产生的酸溶解与化学细菌学说的分歧也承认细菌产酸脱矿的理论谁是龋变过程中的首发事件酸脱矿？蛋白溶解？蛋白溶解学说的局限性缺乏实验依据，仅从形态学改变来推断通过蛋白溶解作用使

10、釉质组织丧失：不能证实龋是从釉板开始的：不能证实实验：反对未脱矿的牙本质蛋白水解酶胶原破坏酸牙本质+蛋白水解酶胶原溶解无菌动物+蛋白溶解性细菌龋无菌动物+无蛋白溶解能力的链球菌龋XX蛋白溶解螯合学说（proteolysis-chelation theory）螯合：络合的一种特殊形式，金属离子通过配位键与2个以上键合原子配位体结合，形成环状结构的稳定络合物，即螯合物口腔螯合剂：乳酸、枸橼酸、氨基酸蛋白溶解螯合学说的中心思想Schatz和Martin等（1955年）牙面细菌产生的蛋白酶分解釉质有机成分，其产物在牙齿局部形成高浓度的螯合剂，与牙中的钙螯合，形成可溶性的螯合物，造成了牙硬组织的脱矿溶解

11、。在中性和碱性环境中也可发生无机物溶解和有机物破坏同时发生蛋白溶解螯合学说的局限性缺乏有力的实验依据12的釉质有机物如何使占96以上的矿物质溶解？能否检测到引起病变的螯合剂和蛋白酶？Jenkins(1961) ：反对唾液牙齿糖类牙硬组织溶解唾液牙齿 牙硬组织溶解菌斑和唾液中高浓度的钙可消耗螯合剂螯合作用可能只在菌斑pH值回升到中性时起很小的作用X三联及四联因素学说背景20世纪5060年代细菌在龋病发生中的作用（动物实验）糖在龋病发生中的作用（动物实验）牙菌斑研究：菌斑的性质、结构和其中的物质代谢活动人工龋模型“三联因素”学说(three primary factors theory)Keyes

12、等，1954年龋是由菌斑内的细菌、能发酵的碳水化合物、和宿主(身体素质、牙的结构等)三个主要因素相互作用产生的精制的食物或(和)蔗糖进入口腔后，经过细菌作用产生酸，酸在牙抗龋力降低时，可使牙脱矿而形成龋龋的三个基本要素B:bacteriaF:foodH:hostBFHcaries四联因素学说Newbrun，70年代致龋细菌细菌进行代谢活动和形成牙菌斑的物质基础糖类细菌在牙面代谢和致病的生态环境牙菌斑，牙菌斑使细菌发酵糖产生的酸能在牙面达到一定的浓度(在临界pH以下)并维持相当长的时间易感的牙齿龋的四个基本要素B:bacteriaF:foodH:hostT:timeBFHTcaries细菌和菌斑

13、没有细菌就没有龋未萌牙不患龋埋伏牙、畸胎瘤中的牙硬组织不发生龋无菌饲养的动物不患龋龋都是从外部（牙表面）开始Miller（1889）：口腔细菌能在离体条件下使釉质和牙本质脱矿给实验动物服用青霉素可降低龋的发生率（1946）1954年Orland的诱龋实验：没有细菌就没有龋大鼠无菌环境无菌的高糖致龋饲料龋饲料中加入细菌龋1960年Keyes：龋是细菌感染性疾病，具可传染性无龋动物与患有活跃性龋的动物相比，口腔中缺乏某些特殊微生物两种动物于同一鼠笼中喂养，这些特殊微生物可在动物中传播1961年，Keyes等：证实致龋菌的存在将龋损部位分离出来的某些细菌接种于实验动物（鼠、猴等） 龋X致龋细菌(ca

14、riogenic bacteria)指粘附于牙面的具有致龋能力的细菌确定某一种细菌能否致龋在龋患者口腔中数量较无龋者多能造成动物的实验性龋具有利用蔗糖产酸的能力较强的耐酸性能合成细胞内多糖和细胞外多糖在牙面上粘附的能力与龋发生关系密切的细菌变形链球菌、乳杆菌、放线菌、其它口腔链球菌、韦永氏菌、奈瑟氏菌等1961年，Fitzgerald和Keyes等：某些链球菌株能致龋1983年之后：变形链球菌具有不同的血清型、遗传型和生物型“变形链球菌属”（Mutans Streptococci）变形链球菌(S. mutans)和远缘链球菌(S. sobrinus)与人类龋病密切相关菌斑(bacterial

15、plaque)由细菌、唾液糖蛋白及细菌产生的细胞外多糖等基质构成的致密的薄膜状物，附着于牙或牙龈的表面菌斑是细菌在牙面代谢和致病的生态环境，细菌在其中生长、发育、繁殖和衰亡，进行着复杂的代谢活动菌斑为细菌的致龋作用提供了条件菌斑的形成过程获得性膜或唾液薄膜 (acquired pellicle or salivary pellicle)形成唾液蛋白或糖蛋白吸附至牙面改变釉质表面的理化性质对釉质有保护作用，也是菌斑形成的基础细菌粘附和集聚细菌粘附于获得性膜细菌之间的粘附作用菌斑增厚菌群调整及菌斑成熟最初：球菌调整和成熟后：厌氧的丝状菌、杆状菌增多菌斑的结构体积的23是细菌，成熟菌斑可分为三层结构

16、基底层获得性膜菲薄不连续的电子致密层中间层近基底层的致密微生物层：320层细菌浅面的菌斑体部：菌斑的最大部分，多种微生物丝状菌与牙面垂直呈栅栏状，其间穿插大量球菌、短杆菌表层结构松散：细菌、食物残渣、上皮细胞等“谷穗状结构”丝状菌为主干，附着大量球菌BAcquiredPellicleE菌斑之间的差异菌斑的厚度、轮廓、结构、微生物组成等可有很大的差异取决于菌斑所在部位的局部解剖结构、口腔卫生措施的频率和所能涉及的范围、饮食情况等等菌斑的这些特性与其能否致龋、导致什么样的龋密切相关菌斑与龋的关系控制牙菌斑：可控制龋的发生大鼠（高糖饮食，牙面上大量菌斑）葡聚糖酶菌斑患龋率大鼠经口腔给予抗生素菌斑患龋

17、率电镜观察菌斑下方的釉质表面有许多由球菌产酸脱钙而形成的凹痕龋在菌斑下方发生菌斑在龋病发生中的作用抵抗唾液的缓冲作用菌斑结构致密，渗透性差（菌斑基质细胞外多糖）细菌产生的酸在局部持续作用，达到使釉质脱矿的临界pH值有利于细菌的附着（细胞外多糖）细菌对牙面的附着细菌间的相互附着抵抗外界的机械清除力细菌长期地在牙面的局部区域生长、繁殖唾液 菌斑 釉质F临界pH值缓冲剂Ca2+Po43-Ca10(PO4)6(OH)2 中性Ca2+ PO43 Ca2+ PO43FCa10(PO4)6(OH)2 Ca10(PO4)6F2 糖 细菌酸性特异性菌斑假说：菌斑中只有数种菌在发病中起作用，其它菌不参与针对性与不

18、足（如变型链球菌不是唯一致龋菌）非特异性菌斑假说：各种微生物均发挥作用龋中可分离出某些菌，数量高，与龋的关系密切如变型链球菌生态菌斑假说：环境因素使常驻菌群的平衡发生变化。糖菌斑低pH某些耐酸、产酸菌增殖代谢龋食物食物（糖）与龋的关系日常观察考古学与人类学研究：患龋率反映人群的饮食结构（碳水化合物的含量）流行病学：蔗糖消耗量与患龋率相关动物实验：高糖饲料1950年，Kite：致龋饲料经胃管喂给动物，不发生龋糖是重要的致龋底物，其主要发挥局部作用食物在龋发生中的作用蔗糖等碳水化合物细菌的代谢底物细菌的营养代谢产酸牙脱矿葡糖基转移酶不溶性细胞外多糖菌斑基质细胞内多糖可溶性细胞外多糖储存能源致龋性：单糖和双糖（蔗糖最强，其次葡萄糖、麦芽糖、乳糖、果糖）多糖(淀粉、糊精)葡糖基转移酶使蔗糖的双糖链断裂，产生易被细菌发酵产酸的单糖，并利用释放的能量合成葡聚糖食物致龋必须通过牙菌斑这一特定的环境在成熟菌斑深层：无氧酵解，产生有机酸，且不易被唾液缓冲食物的化学组成：含糖量高的食物致龋性强食物的物理性状：粗制或纤维性食物自洁作用；粘性食物在牙面上停留时间长进食时间及频率宿主致龋菌蔗糖患龋率不是百分之百宿主的抗龋力主要是口腔局部的牙和唾液全身因素：通