龋病课件：龋病生化机理

1、龋病生化机理 （一） 釉质矿物及其液态微环境体系 （二） 龋病形成的动力学过程 （三） 氟化物防龋学习内容 （一） 釉质矿物及其液态微环境体系 （二） 龋病形成的动力学过程 （三） 氟化物防龋学习要求 （一）釉质矿物及其液态微环境体系 1. 釉质的化学组成和结构 2. 口腔液体的化学特性 唾液 菌斑液 晶体间液体 3. 釉质在口腔液体中的稳定性釉质的化学组成和结构（1）釉质的化学成分体积比 无机物：86% 羟磷灰石 有机物：2% 蛋白质 水： 14% （2）釉质无机组成及对溶解性的影响: 主要元素：钙、磷 、羟基 Ca10(PO3)6(OH)2 微量元素： Mg 2+ Na+ Zn2+ Pb2

2、+ Sr2+ Cu2+ （Ca 2+ ） HPO32- CO32- （ PO33- ） F- Cl- （ OH- ） 釉质的主要无机成分和微量元素(%v/v) 元素 釉质 纯羟基磷灰石 Ca 3.6-39.4 39.9 P 16.1-18.0 18.5 OH 3.0 CO3 1.95-3.66 Mg 0.25-0.56 Na 0.25-0.9 K 0.05-0.30 Cl 0.19 F 0.006-0.3 Ca/P 1.48-1.67 1.67 釉质可看作是含氟等微量元素的碳化磷灰石 CO32- :是影响釉质溶解性的主要基团 F-：釉质氟对釉质的溶解性影响很小 流行病学研究显示：釉质氟含量高低

3、不 足以影响龋的发生（3）有机物和水的分布及渗透间隙有机物： 非釉原蛋白、氨基酸和脂质 存在于釉柱间质、釉板、釉丛水： 紧密结合水-水合层：每个晶体周围， 是离子扩散的主要通道 非紧密结合水：充填间隙 釉质的渗透间隙和扩散通道： 晶体间 釉柱间 釉质中釉丛、釉梭、釉板釉质是高度矿化的组织，但具有渗透性晶体横断面：晶体与外部溶液的离子交换 示意图1晶体内部晶体表面离子吸附层 水合层4 外界溶液23 （一）釉质矿物及其液态微环境体系 1. 釉质的化学组成和结构 2. 口腔液体的化学特性 3. 釉质在口腔液体中的稳定性2. 牙齿矿物周围口腔液体 唾液 菌斑液 晶体周围液体 唾液（saliva） 唾液

4、中与牙齿矿物稳定性相关的因素： （1）唾液量 （2）唾液的成分： 无机矿物盐离子成分和浓度 有机唾液蛋白 酸碱度（pH值） 缓冲系统 （1）唾液的分泌量（唾液流率）与龋的发生相关 唾液分泌低下： 非刺激唾液分泌量 0.1ml/min 刺激唾液分泌量 釉质溶度积 过饱和 矿物沉积正常情况下唾液和静止菌斑液呈过饱和： 牙齿无溶解发生 沉积可能发生： 唾液中的矿物盐不发生沉积 菌斑中无定形钙磷酸盐，或氟化钙磷酸盐 牙石形成 （HAP, Ca3(PO4)2, Ca4H(PO4)3, CaH(PO4)2H2O） 病变晶体修复 产酸时，临界pH以下，不饱和状态：脱矿发生 pH 菌斑液饱和度 牙齿脱矿 Ca

5、10(PO4)6(OH)2 10Ca2+ 6(PO4)3-+2OH- H+ H+ (PO4)2- H2O H+ (PO4)-10Ca2+ 6(PO4)3+2F- Ca10(PO4)6F2 （一） 釉质矿物及其微环境体系（二） 龋病形成的动力学过程 1. 摄糖产酸与脱矿过程 2. 缓冲作用与再矿化过程 3. 脱矿与再矿化过程交替 （三） 氟化物防龋1. 摄糖产酸与脱矿过程 Sugar exposure and Demineralization 进食摄糖 酸迅速产生、堆积并且清除缓慢 菌斑pH Stephan curve临界pH5.5 临界pH5.5脱矿 菌斑液pH饱和度脱矿pH影响溶液中矿物离子

6、的浓度 牙齿 菌斑液Ca10(PO4)6(OH)2 10Ca2+ +6PO43- +2OH- (1) H+ H+ HPO42- H2O (2) H+ H2PO4- (3) Ca 2+5 PO43-3OH- 1/9饱和度 = Ksp （溶度积常数）当 Ca 2+5 PO43-3OH- 1 Ca10(PO4)6(OH)2 H2PO4- HPO42-+ H+ 再矿化 HCO3- CO3 2- + H+ pH H2CO3 HCO3- + H+ 蛋白质 + H+ 菌斑的缓冲作用对菌斑pH的缓冲 产碱代谢：尿素、精氨酸和肽代谢产氨结合H+ 细菌结合H+ 菌斑中磷酸钙盐分解，抵抗饱和度下降 CaF2 H+

7、Ca2+2F- CaPF H+ Ca2+P+F- 菌斑中钙、磷、氟含量高的个体，龋患率低 菌斑 牙齿 碱性代谢：氨+H+ pH 细菌+H+ DS1 Ca10(PO4)6(OH)2 PO43 - 再矿化 CaF2 CaPF H+ Ca2+ F- 近年研究对再矿化过程的关注： 菌斑尿素酶活性、精氨酸酶活性 与龋易感性的关系研究临界pH5.7再矿化脱矿3. 脱矿-再矿化交替动力学过程 早餐 午餐 晚餐脱矿再矿化时间pH临界pH早餐 午餐 晚餐无龋：再矿化 脱矿早餐 午餐 晚餐巧克力可乐pH临界pH时间再矿化脱矿龋：脱矿 再矿化龋病形成的动力学过程: 是脱矿和再矿化作用反复交替产生又不断相互对抗的过程

8、，最终以脱矿占据优势，牙齿发生溶解 防龋的原则： 抑制脱矿过程 减少产酸的频率和时间 清除和中和酸 促进再矿化过程 提高缓冲能力 增加饱和度防龋的措施： 减少食糖的频率 缩短食糖的时间 食糖后清水漱口 食糖后嚼无糖口香糖 应用含钙、磷、氟制剂 （一） 釉质在口腔液体中的稳定性（二） 龋病形成的动力学过程 （三） 氟化物防龋 1. 氟防龋的由来 2. 口腔中的氟源 3. 氟对细菌的影响 4. 氟化物的安全应用 1.氟防龋的由来氟牙症的发现 1916年 Frederick McKay 牙面棕色斑点 当地出生和幼小迁入 G.V. Black美国西北大学牙学院主任 “斑釉牙”氟牙症与氟防龋 1931年

9、 Churchill 微量测定氟 Dean 流行病学调查：发现了氟牙症与龋患率关系确立了适宜水氟浓度： 既可以防龋，又不会发生明显的氟牙症流行提出饮水加氟 1945年 首次饮水加氟 美国密西根州氟防龋机制的推测 系统用氟影响釉质发育 替代理论用氟措施 系统用氟：口服氟片 局部用氟：牙齿表面使用高浓度氟制剂 2%氟化钠溶液 1.23% 氟凝胶 1.23%氟化泡沫 体外研究： 合成含氟的羟基磷灰石对溶解性影响较小 牙齿易于患龋部位与不易患龋部位的氟含 量无区别流行病学不利于替代理论的结论: 牙齿发育萌出后用氟有效 生长在适氟区的人牙齿萌出后迁入低氟区, 其龋患率与低氟区一样 在釉质氟含量与临床患龋

10、情况之间 无确切联系龋病形成机制与氟防龋的主要机理: 不是萌出前用氟影响了釉质的溶解性 是萌出后用氟，液态环境中氟离子对脱矿-再 矿化过程的影响:抑制脱矿,促进再矿化 口腔液体中的氟离子比釉质中的结合氟对防龋更重要2. 口腔液体中氟的来源（1）各种用氟方法可直接提高口液中氟浓度 饮水氟化区唾液和菌斑液氟比非氟化区高 使用含氟牙膏和漱口水可提高唾液和菌斑的氟水平 使用高浓度氟胶可提高唾液和菌斑液中的氟浓度 D.T.Zero1992J Dent ResD.T.Zero1992J Dent Res（2）氟化钙的形成作为口液氟的储库氟与牙齿组织的反应 高浓度氟牙齿钙 氟化钙 影响因素： 氟浓度、pH、

11、作用时间、牙齿完整性菌斑中的氟 菌斑可聚集和存留氟 菌斑氟的存在形式： 离子氟:小部分 结合氟: 含氟矿物盐、氟化钙 细菌结合氟氟化钙的作用：酸性条件下释放氟离子 CaF2 Ca 2+ + F- 研究发现： 牙齿表面的氟化钙短时内丢失 菌斑中的氟化钙可在口腔中存留很长时间 氟化钙随着口腔pH循环溶解性发生改变，释放 氟离子 H+CaF2CaF2CaF2CaF22F- HPO42- HPO42- 2F- 2F-Ca 2+ Protein Protein Ca 2+ Ca 2+ pH7pH5pH7使用含氟产品：（1）直接提高口液的氟浓度 - 离子氟（2）形成氟的储库 - 结合氟 - 氟化钙 酸性条

12、件下释放氟离子，间接提高口液氟浓度用氟观念和方式的改变： 高氟制剂 低氟制剂 （涂漆、凝胶） （含氟牙膏）含氟产品防龋作用的评价： 测定菌斑氟存留量和存在形式含氟产品的研究方向： 提高氟存留量和优化存留形式 3. 氟对细菌的作用ATPase葡萄糖6磷酸葡萄糖2磷酸甘油酸F-烯醇化酶磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸F- F-+Mg 2+ 使酶失活 F抑制膜结合型 质子排出ATP酶（1）对细菌代谢的影响（2）氟对菌斑生态的影响 对细菌的组成：变链菌减少 对细菌的黏附：黏附减少 细菌产酸减少但这些研究大都为体外研究，或使用高浓度氟制剂的结果 氟抗菌与抗龋的关系？ 抗菌和抗产酸效果是否足以产生防龋效果？

13、氟对脱矿再矿化的影响所需浓度远远低于 抗菌所需浓度 氟防龋的主要机理是： 对龋病形成动力学的影响抑制脱矿，促进再矿化氟防龋的局限性 在pH很低的液体中，溶液对含氟矿物也变得不饱和，没有含氟矿物发生沉积，氟失去抗龋效果氟防龋新的挑战： 龋患模式发生改变 对早期儿童龋、酸蚀症、放射龋 是否奏效？ 龋病是多因素疾病，防龋也应综合考虑4. 氟化物的安全应用 (1)急性氟中毒 短时内过量摄入 可发生于误服事件 （原料误服 制剂误服） 致死剂量、安全耐受剂量、可能中毒剂量 可能中毒剂量: 短时内摄入的可能引起严重的、危急生命的中症状和体征，需要急诊和住院治疗的一次服用的最低剂量 5mgF/kg 体重 成人 0.35g氟 儿童 0.1g氟(2)慢性氟中毒 氟牙症： 牙齿发育矿化期（7岁以前）过量摄入氟 适宜摄氟量：0.05-0.07mg/(kg.d) 6岁前儿童使用含氟牙膏：量为黄豆大小、 家长监督，防止吞咽 适宜水氟浓度以下，氟牙症不会造成临床美 观问题 氟骨症：长期过量摄入氟导致的骨畸形 国际化学品安全署 6mgF/d 14mgF/d总摄氟量： 指通过饮水、食物、空气和含氟牙科 产品等途径摄入的总氟量 适宜摄氟量： 人体从各种途径摄入的、不会对健康产生不良