早期釉质龋表层形成的化学机理
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国外医学口腔医学分册 2000年1月第27卷第1期
早期釉质龋表层形成的化学机理
华西医科大学口腔医院 金早蓉(综述) 周学东 林梅(审校)
摘 要 典型的牙釉质龋损均有一脱矿程度较深层组织轻的表层，再矿化可能是该表层形成最主要的化学机理，正常釉质表层固有的结构特点和特殊理化性质也起一定作用。研究早期釉质龋损表层形成的化学机理不仅是了解龋病发生动力学的重要内容，而且为临床防龋和治疗早期提供理论依据。
关键词：早期釉质龋 表层下脱矿 再矿化
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。表层下脱矿是早期平滑面釉质龋最主要、最具特色的病理学特征。了解表层形成的化学机理对认识龋病发生发展的动力学过程至关重要。本文综合近年来的一些研究资料，对早期釉质龋表层形成的化学机理作一探讨。
, 百拇医药
1 早期平滑面牙釉质龋表层特点
放射照相法观察，早期平滑面牙釉质龋表层较深层更呈放射阻射，此层厚约30μm，之所以称其为“完整”，是由于在相当长时间内，人们发现该层结构在组织学及物理性质上均与正常牙釉质无明显差异。
“完整”表层并不完整。早在80年代就有学者指出龋病根本不存在超越表层直接破坏表层下组织的可能。Palamara、Seppä和Brännström等先后观察到表层有形态多样的缺损破坏。龋损表层主要表现为釉柱核心脱矿溶解为特征的釉质表面细微结构变化[1]。分析早期釉质龋损各层的孔隙率、矿物损失情况及磷灰石晶体直径，结果见表1[2、3]。：
表1 早期釉质龋损各层变化
孔隙率(%)
, 百拇医药
矿物损失率(%)
磷灰石晶体直径(nm)
透明层
1
1.2
25～30
暗层
2～4
5.6～7.6
45～100
损害体部
>25
18～33
, 百拇医药
10～30
表层
1.5
8.3～11.5
40～75
正常釉质
0.1
35～40
此表显示，早期釉质龋表层也有病变，但脱矿程度相对较轻。其晶体直径反而大于正常，可能类似于暗层，由再矿化所致。
一般认为表层厚约20～40μm，老年人龋损表层稍厚，可能与龄损损前表层存在生理性的再矿化有关[4]。
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2 表层形成的化学机理
表层下脱矿发生率在90%以上，表层的形成可能与表层牙釉质的固有特点及龋损表面发生再矿化有关。
2.1 正常牙釉质表层的结构特点及理化性质
正常釉质存在一个矿化程度极高的特殊表层(30μm)，X线阻射性较表层下釉质大，釉柱少且排列紧密。表层釉质晶体较表层下晶体直径大，微晶长轴互相平行，垂直于表面，且表层没有深层釉质内常见的柱间釉质或柱鞘微晶骤变结构。大体积的晶体对增强牙釉质的物理机械性能有利，一般认为[5]，釉柱排列紧密，晶体与表面垂直的釉质结构抗龋力强。此外，表层微晶可能出现不同程度的交错排列，也可能延长致龋过程的进展。
表层无机物含量大，矿化程度高，密度及硬度大，溶解性小。龋损脱矿中首先被溶解的是镁和碳酸盐[6]，而表层镁及碳酸盐含量远较表层下低，约只有釉牙本质界处的1/3。钙和磷酸盐则明显高于表层下。研究最多的是氟，表层氟含量高出表层下5～10倍，氟与磷灰石结合成氟磷灰石，大大降低表层在酸中的溶解性[7]。有报道锶、铅、锂等微量元素也增强牙釉质表层的抗龋力[8]。牙齿萌出后，距表面50μm内的牙釉质继续矿化，表层釉质氟化物含量一生中均有所增加[9、10]。因此曾有学者推测早期牙釉质龋损存在一相对完整的表层是由釉质表层的固有特性所决定的。
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2.2 再矿化
有学者将牙釉质表层磨除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和理化性质远不足以解释早期平滑面牙釉质龋损完整表层的形成，而再矿化可能才是其真正原因。
再矿化即钙、磷和其他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、移进牙釉质的动力学进程[11]。用电子探针测量正常釉质和早期釉质龋钙磷含量及其分布，结果表明：早期龋过程中并无钙、磷的丢失，而存在钙、磷的重新分布[12]。脱矿时矿物质由内层釉质转移到表面，继而扩散至菌斑液和唾液，一旦菌斑液中的酸为唾液中的碱性缓冲系统所中和，表层所处的液相环境pH上升，钙和磷酸盐达到过饱和状态，矿物质就会在原已脱矿的表层沉积下来，发生再矿化，表层故而显得相对完整。再矿化不是单纯的钙盐沉积，还包括钙盐的结晶及晶体的外延生长，合适的环境(pH，过饱和的钙和磷酸盐等)使釉质深层脱矿而来的矿物盐、菌斑液及唾液中过饱和的Ca2+、PO43-不断进入釉质表面，再加上表层原有的未被破坏的晶体，晶体渐行长大，这可能是早期釉质龋表层晶体直径较正常还要大的道理[5]。再矿化发生所需要的pH值取决于唾液及菌斑液中的Ca、P浓度[13]。唾液中的富酪蛋白与磷蛋白能抑制牙脱矿，抑制磷酸钙盐在过饮和溶液中自发性沉积，而促进其与牙釉质表层结合，对早期龋损有修复功能。Tanaka等发现细菌产酸后，菌斑固相随即释放相当量的Ca2+、PO43-和氟至菌斑液，快速形成再矿化所必须的矿物质超饱和相环境[14]。氟是影响再矿化进行的另一关键因素，Adrens等认为表层的形成是由液相环境中的氟所诱导的[15]。
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釉质晶体的生长为基质的某些蛋白片段所控制，这一特性在再矿化中也可能存在[16]。脱矿表层发生再矿化复变“完整”有一重要前提，那就是脱矿表层的有机基质尚未完全崩解[17]，这些报道均支持Goldberg1982年提出的蛋白质的存在对于表层形成起一定保护作用的观点。那么，是否类似于釉质的发育过程，有机基质对于再矿化中晶体的沉积生长也起着诱导和模板作用呢？这一问题尚待研究。
2.3 脱矿与时间关系曲线
以时间(h)为横坐标，釉质矿物丢失量(g/cm2)为纵坐标绘制曲线，发现真实的45h左右曲线为乙状，脱矿速度缓慢，随后才是恒定快速脱矿的线形期[18]。该乙状慢速期可能与表层的形成有关[19]。Anderson等推测乙状期可能源于脱矿前釉质表层的特殊理化性质，尤其与表层含高浓度氟有关[20]，但是没有对此作进一步阐明。
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3 氟在表层形成中的作用
正常釉质表层由于有芮氏线的开口而相对多孔[21]，这种多孔性使得表层从组织液和唾液中吸取更多的氟[22，23]，其机理认为是釉面横纹在表面的微小线凹为离子扩散提供了通道[24]。与表层下相比，高浓度的氟大大提高了表层的抗酸能力，且明显降低其在酸中的溶解性[7]。
正常的矿化完全的釉质几乎不吸收氟，但一旦由于龋蚀变得多孔或者接触含高浓度氟的溶液(如再矿化液)，表层便会快速摄取氟[10、22、24]。液相环境中的氟除了抑菌溶菌、抑制产酸外，还明显加速Ca2+、PO43-向釉质表层转运，促进再矿化，促进早期龋损修复[25]。若仅靠唾液本身的再矿化能力，早期龋损在两周后仅有30μm厚的表层变硬 ，若加用再矿化液(含F、Si等)，则会有40～50μm的表层形成。
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龋病发生前，釉质中的矿物盐主要是碳酸钙羟磷灰石，再矿化后新形成的表层晶体则主要是羟磷灰石和氟磷灰石，两者在酸中的溶解性均远低于龋损前的碳酸钙羟磷灰石[26]。
4 研究意义及前
研究早期牙釉质龋表层形成的化学机理不仅是探讨龋病发生发展动力学的重要内容，其意义更在于指导临床防龋和治疗早期龋损。迄今已有多种多样的再矿化技术被研制并成功投入使用[11]，然而由于表层的存在，早期龋临床步易被发现，尽管X线影像有助于诊断，其可检测到的最浅病变也深达500μm[27]。这就给我们提出了新的问题：一定要有更敏感的诊断技术及时发现早期龋，这样才可能避免龋损进一步发展而必须进行牙体手术治疗。
参考文献(略), http://www.100md.com
华西医科大学口腔医院 金早蓉(综述) 周学东 林梅(审校)
摘 要 典型的牙釉质龋损均有一脱矿程度较深层组织轻的表层，再矿化可能是该表层形成最主要的化学机理，正常釉质表层固有的结构特点和特殊理化性质也起一定作用。研究早期釉质龋损表层形成的化学机理不仅是了解龋病发生动力学的重要内容，而且为临床防龋和治疗早期提供理论依据。
关键词：早期釉质龋 表层下脱矿 再矿化
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。表层下脱矿是早期平滑面釉质龋最主要、最具特色的病理学特征。了解表层形成的化学机理对认识龋病发生发展的动力学过程至关重要。本文综合近年来的一些研究资料，对早期釉质龋表层形成的化学机理作一探讨。
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1 早期平滑面牙釉质龋表层特点
放射照相法观察，早期平滑面牙釉质龋表层较深层更呈放射阻射，此层厚约30μm，之所以称其为“完整”，是由于在相当长时间内，人们发现该层结构在组织学及物理性质上均与正常牙釉质无明显差异。
“完整”表层并不完整。早在80年代就有学者指出龋病根本不存在超越表层直接破坏表层下组织的可能。Palamara、Seppä和Brännström等先后观察到表层有形态多样的缺损破坏。龋损表层主要表现为釉柱核心脱矿溶解为特征的釉质表面细微结构变化[1]。分析早期釉质龋损各层的孔隙率、矿物损失情况及磷灰石晶体直径，结果见表1[2、3]。：
表1 早期釉质龋损各层变化
孔隙率(%)
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矿物损失率(%)
磷灰石晶体直径(nm)
透明层
1
1.2
25～30
暗层
2～4
5.6～7.6
45～100
损害体部
>25
18～33
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10～30
表层
1.5
8.3～11.5
40～75
正常釉质
0.1
35～40
此表显示，早期釉质龋表层也有病变，但脱矿程度相对较轻。其晶体直径反而大于正常，可能类似于暗层，由再矿化所致。
一般认为表层厚约20～40μm，老年人龋损表层稍厚，可能与龄损损前表层存在生理性的再矿化有关[4]。
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2 表层形成的化学机理
表层下脱矿发生率在90%以上，表层的形成可能与表层牙釉质的固有特点及龋损表面发生再矿化有关。
2.1 正常牙釉质表层的结构特点及理化性质
正常釉质存在一个矿化程度极高的特殊表层(30μm)，X线阻射性较表层下釉质大，釉柱少且排列紧密。表层釉质晶体较表层下晶体直径大，微晶长轴互相平行，垂直于表面，且表层没有深层釉质内常见的柱间釉质或柱鞘微晶骤变结构。大体积的晶体对增强牙釉质的物理机械性能有利，一般认为[5]，釉柱排列紧密，晶体与表面垂直的釉质结构抗龋力强。此外，表层微晶可能出现不同程度的交错排列，也可能延长致龋过程的进展。
表层无机物含量大，矿化程度高，密度及硬度大，溶解性小。龋损脱矿中首先被溶解的是镁和碳酸盐[6]，而表层镁及碳酸盐含量远较表层下低，约只有釉牙本质界处的1/3。钙和磷酸盐则明显高于表层下。研究最多的是氟，表层氟含量高出表层下5～10倍，氟与磷灰石结合成氟磷灰石，大大降低表层在酸中的溶解性[7]。有报道锶、铅、锂等微量元素也增强牙釉质表层的抗龋力[8]。牙齿萌出后，距表面50μm内的牙釉质继续矿化，表层釉质氟化物含量一生中均有所增加[9、10]。因此曾有学者推测早期牙釉质龋损存在一相对完整的表层是由釉质表层的固有特性所决定的。
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2.2 再矿化
有学者将牙釉质表层磨除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和理化性质远不足以解释早期平滑面牙釉质龋损完整表层的形成，而再矿化可能才是其真正原因。
再矿化即钙、磷和其他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、移进牙釉质的动力学进程[11]。用电子探针测量正常釉质和早期釉质龋钙磷含量及其分布，结果表明：早期龋过程中并无钙、磷的丢失，而存在钙、磷的重新分布[12]。脱矿时矿物质由内层釉质转移到表面，继而扩散至菌斑液和唾液，一旦菌斑液中的酸为唾液中的碱性缓冲系统所中和，表层所处的液相环境pH上升，钙和磷酸盐达到过饱和状态，矿物质就会在原已脱矿的表层沉积下来，发生再矿化，表层故而显得相对完整。再矿化不是单纯的钙盐沉积，还包括钙盐的结晶及晶体的外延生长，合适的环境(pH，过饱和的钙和磷酸盐等)使釉质深层脱矿而来的矿物盐、菌斑液及唾液中过饱和的Ca2+、PO43-不断进入釉质表面，再加上表层原有的未被破坏的晶体，晶体渐行长大，这可能是早期釉质龋表层晶体直径较正常还要大的道理[5]。再矿化发生所需要的pH值取决于唾液及菌斑液中的Ca、P浓度[13]。唾液中的富酪蛋白与磷蛋白能抑制牙脱矿，抑制磷酸钙盐在过饮和溶液中自发性沉积，而促进其与牙釉质表层结合，对早期龋损有修复功能。Tanaka等发现细菌产酸后，菌斑固相随即释放相当量的Ca2+、PO43-和氟至菌斑液，快速形成再矿化所必须的矿物质超饱和相环境[14]。氟是影响再矿化进行的另一关键因素，Adrens等认为表层的形成是由液相环境中的氟所诱导的[15]。
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釉质晶体的生长为基质的某些蛋白片段所控制，这一特性在再矿化中也可能存在[16]。脱矿表层发生再矿化复变“完整”有一重要前提，那就是脱矿表层的有机基质尚未完全崩解[17]，这些报道均支持Goldberg1982年提出的蛋白质的存在对于表层形成起一定保护作用的观点。那么，是否类似于釉质的发育过程，有机基质对于再矿化中晶体的沉积生长也起着诱导和模板作用呢？这一问题尚待研究。
2.3 脱矿与时间关系曲线
以时间(h)为横坐标，釉质矿物丢失量(g/cm2)为纵坐标绘制曲线，发现真实的45h左右曲线为乙状，脱矿速度缓慢，随后才是恒定快速脱矿的线形期[18]。该乙状慢速期可能与表层的形成有关[19]。Anderson等推测乙状期可能源于脱矿前釉质表层的特殊理化性质，尤其与表层含高浓度氟有关[20]，但是没有对此作进一步阐明。
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3 氟在表层形成中的作用
正常釉质表层由于有芮氏线的开口而相对多孔[21]，这种多孔性使得表层从组织液和唾液中吸取更多的氟[22，23]，其机理认为是釉面横纹在表面的微小线凹为离子扩散提供了通道[24]。与表层下相比，高浓度的氟大大提高了表层的抗酸能力，且明显降低其在酸中的溶解性[7]。
正常的矿化完全的釉质几乎不吸收氟，但一旦由于龋蚀变得多孔或者接触含高浓度氟的溶液(如再矿化液)，表层便会快速摄取氟[10、22、24]。液相环境中的氟除了抑菌溶菌、抑制产酸外，还明显加速Ca2+、PO43-向釉质表层转运，促进再矿化，促进早期龋损修复[25]。若仅靠唾液本身的再矿化能力，早期龋损在两周后仅有30μm厚的表层变硬 ，若加用再矿化液(含F、Si等)，则会有40～50μm的表层形成。
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龋病发生前，釉质中的矿物盐主要是碳酸钙羟磷灰石，再矿化后新形成的表层晶体则主要是羟磷灰石和氟磷灰石，两者在酸中的溶解性均远低于龋损前的碳酸钙羟磷灰石[26]。
4 研究意义及前
研究早期牙釉质龋表层形成的化学机理不仅是探讨龋病发生发展动力学的重要内容，其意义更在于指导临床防龋和治疗早期龋损。迄今已有多种多样的再矿化技术被研制并成功投入使用[11]，然而由于表层的存在，早期龋临床步易被发现，尽管X线影像有助于诊断，其可检测到的最浅病变也深达500μm[27]。这就给我们提出了新的问题：一定要有更敏感的诊断技术及时发现早期龋，这样才可能避免龋损进一步发展而必须进行牙体手术治疗。
参考文献(略), http://www.100md.com