早期釉质龋表层形成的化学机制

收稿日期:2001-04-18

作者简介:傅春来(1976～),男,重庆人。硕士生(导师:周学东)

早期釉质龋表层形成的化学机制

傅春来,李继遥　综述;周学东　审校(四川大学华西口腔医学院,四川成都610041)

[摘　要] 早期釉质龋表层相对完整,表层脱矿比表层下轻是其典型的病理特征,也是龋损机制的难点

和关键。本文介绍了对早期釉质龋表层形成机制的研究历程、各种学说及氟等抑龋因子在早期龋表层形成中所发挥的作用。

[关键词]早期釉质龋;表层下脱矿;再矿化;抑龋因子

[中图号]R781.1 [文献标识码]A [文章编号]1005-2593(2002)06-0344-03[牙体牙髓牙周病学杂志,2002,12(6):344]

The chemical mechanism of surface form ation in early enamel caries

FU Chun -lai

(West China Stomatological College ,Sichuan Univer sity ,Chengdu 610041,China )

[Abstract] The typical pathologic characteristic of surface zone in early enamel caries is that the surface demineral 2ization is less serious than the subsurface.The mechanism of surface formation is one of the m ost important and difficult points in caries pathology.This review introduced the main theories of surface formation in early enamel caries and the function of flurine in preventing caries progress.

[K ey w ords]early enamel caries ;subsurface demineralization ;remineralization ;anticaries factor [Chinese Journal of C onservative Dentistry ,2002,12(6):344]

釉质表层组织脱矿程度较深层轻,从而在病损处形成一相对完整的区域,这种现象称为表层下脱

矿。表层下脱矿是早期釉质龋的重要化学特征,也是龋病化学动力学的重要内容。本文综合近年来国内外的一些研究资料,简要介绍了早期釉质龋表层形成机制研究的历程、重要的化学机制学说以及氟离子等在早期龋形成中的作用。1　表层下脱矿研究概况

早期釉质龋表现为白垩色斑的出现,其典型的

病理损害特征是釉质表层相对完整而表层下脱矿严重[1]。早在1935年,H ollander 和Saper 就观察到了该现象,然而他们把其归于放射学造成的假象[2]。随着实验方法的发展,很多学者进一步证实并研究了这一现象。比如:五六十年代的偏振光研

究,七十年代的显微放射学,八十年代的微硬度测量,九十年代的扫描电镜技术等。这些研究都表明早期龋表层含矿物质量较表层下高,然而仅是相对的完整,其微观结构是多孔的[1]。最近,有研究表明,白垩色斑的硬度较正常釉质有轻度下降,但其抗酸力至少是正常釉质的2倍以上[3]。分析早期釉质龋损各层的孔隙率、矿物质损失情况及磷灰石直径,结果见表1[4]。

表1　早期釉质龋损各层变化

孔隙率(%)矿物质损失率(%)磷灰石晶体直径(d /nm )

透明层　

1 1.225～30暗层 2～4 5.6～7.645～100损害体部>258～3310～30表层 1.58.3～11.540～75正常釉质

0.135～40

2　早期釉质龋表层形成的化学机制

对于早期龋形成的化学机制,人们进行了艰苦的探索,经历了一个由静态到动态,由局部到整体

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的转变。八十年代以前,人们主要注重正常釉质表层固有结构的特征和环境。Brudev old等认为表层釉质矿化程度高,含高浓度氟和抗龋性微量元素,含碳量低,对酸脱矿有较强的抵抗力[5]。

将釉质磨除500μm之后置于酸性缓冲液中,结果仍见矿化良好的表层。该实验提示,表层釉质本身的结构特点远不足以解释早期龋损完整表层的形成。八十年代提出的再矿化学说能较好地解释该现象的产生。再矿化即钙、磷和其它矿物离子沉积于正常或部分脱矿的釉质或釉质表面,龋病发生时,脱矿与再矿化交替进行,可看作是钙及磷酸盐移出、移进釉质的动力学过程[6]。Marg olis, M oreno等认为完整表层的产生是由于双水磷酸二钙(DCPD)从表层下脱矿区溶解并沉积到表层所致。在龋损最初阶段,表层仍有部分溶解,然后由于钙磷酸盐在表层下不断溶解,溶出液中已有一定量的钙、磷。因此,在釉质表层液相中DCPD与羟磷灰石达到一种准平衡,这种平衡是一种动态平衡,它由矿物质穿过釉质-液相界面的速度与DCPD或其它物质在表面层的沉积速率来维持[7]。将釉质暴露于酸性环境中,经精密测量,表层液相中的钙、磷浓度明显上升。在用单一氟化物和含DCPD氟化物再处理釉质表面后,虽然二者的抗龋力都明显高于对照组,但DCPD氟化物组也明显高于单一氟化物组[8]。有实验表明:在相同的条件下,釉质表层液相环境中的钙离子抗龋作用是磷酸盐离子的10倍以上。这主要是钙离子远比磷酸盐离子更容易达到过饱和状态[9]。这些研究都支持了上面的溶解-沉积学说。

有学者进一步提出了脱矿深度与时间的函数关系:d p f=αt+q,其中d f代表龋损深度,t代表致龋环境作用时间,1≤P≤3,其大小由液相环境的组成和脱矿抑制剂浓度决定,α和q都依赖于溶液的组成。其中α随溶液中抑制剂浓度的升高而降低[10]。

表层形成的耦合扩散理论认为不同的离子有不同的电荷和扩散系数,釉质具有选择性渗透,能控制离子扩散的相对速度。釉质和酸处于一个三元系统,即酸-界面-釉质,这种系统内各种离子之间存在着交叉相互扩散,交叉扩散很可能系数为负,且比主流扩散系数大很多,故出现一种化学能梯度,引起第二种成分(盐类)逆自身浓度梯度扩散,溶解的固化成分在酸-固体界面之间沉积[7]。

最近,M arg olis等又提出新的表层形成机制,认为R demin=K(1-DS E N)m(Sum BiH)n,其中R demin代表釉质脱矿率,K为速率常数,DS E N为釉质羟基磷灰石的平均离子产物活性度,I AP与K E N估计值的比。DS E N= [(C a2+)5(OH-)(P O3-4)3/K E N]1/9,Sum BiH为未解离酸活性度总和。脱矿率与釉质液相环境中矿物质饱和度和溶液pH值成反比,而随液相中有机酸活性度升高而上升。酸的种类不同,其与釉质矿物质的相互作用也不同。在相同的DS E N和酸活性下,乳酸具有更高的脱矿能力。DS E N的细微差别都会导致R demin的显著变化[11]。根据这一理论,Z hang等进一步研究了牙菌斑液对釉质脱矿的影响

,得出了如图1和图2所示的实验结果。

图1　不同深度釉质表层下脱矿的时间进展图

(DS

E N

=0.28)

图2　表层下脱矿率与DS E N关系图

表层形成可能是由于表层的液相环境和矿物质含量特征和表层下不同,导致I AP和K E N不同,进一步导致表层比表层下具有较高的DS E N,故具有较强的不可溶性。但这并不排斥表层矿物质的溶解沉积变化[12]。

3　抑龋因子在早期龋形成中的作用

目前认为,菌斑或唾液氟离子是最主要的抑龋因子,也是早期龋表层形成的主要因子之一。氟离子不仅降低脱矿速度,而且增强釉晶再生能力。表

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