超氧化物阴离子自由基对菌斑牙面氧化还原电位的影响
作者：阎 鹏 黄力子 王成龙 唐荣银 李刚 李洁
单位：西安第四军医大学口腔医学院 710032
关键词：牙菌斑；氧化-还原电位；龋齿；超氧化物；阴离子；自由基；超氧化物歧化酶
实用口腔医学杂志990410
〔摘要〕 目的：验证牙菌斑中超氧化物阴离子自由基与菌斑氧化还原电位的关系。方法：①测试菌斑氧化还原电位。②利用SOD作为干扰因素观察氧化还原电位的变化。结果：菌斑电位低于非菌斑牙面电位，为负电位。菌斑加SOD后使菌斑电位升高。结论：菌斑负电位与超氧化物阴离子自由基有关，自由基可能是菌斑负电位形成的主要因素。
The effect of superoxide anion free radical on redox
, 百拇医药
potential in dental plaque
Yan Peng,Huang Lizi,Wang Chenglong et al.Stomatological College, Fourth Military Medical University,Xi'an 710032
〔Abstract〕Objective:To investigate the relationship between superoxide anion free radical and redox potential in dental plaque.Methods:Redox potential in dental plaque was measured before and after addition of SOD dilution to the same spot of the plaque,the changes of redox potential were observed.Results:Negative potential was observed on dental plaque.The addition of SOD increased the potential of dental plaque .Conclusions:Superoxide anion free radical seems to play a crucial role in the formation of negative potential of dental plaque.
, 百拇医药
Key words Dental plaque; Oxidation-reduction potential; Dental caries;Superoxide;Anions;Free radicals; Saperoxide dismutase
有实验结果证实，龋洞内存在的超氧化物阴离子自由基与菌斑牙面电位(Eh)密切相关，且菌斑内亦含有高浓度超氧化物阴离子自由基〔1〕。有关菌斑形成过程中伴随氧化还原电位的变化，国内外文献已有报道〔2～5〕。氧化还原反应必然涉及到氧化还原电位Eh的变化。为了进一步研究菌斑、Eh、超氧化物阴离子自由基与龋病的关系，本实验对菌斑牙面的生物电位进行测量。并利用超氧化物歧化酶(SOD)作为干扰困素，观察菌斑内超氧化物阴离子自由基与Eh变化之间的关系。
1 材料和方法
1.1 测试对象 为本院门诊就诊患者，共83例。患者年龄15～57岁，男女比例1∶1.2。分为两组：第一组测试菌斑牙面的氧化还原电位；第二组测试超氧化物阴离子自由基对电位的影响。
, 百拇医药
1.2 测试仪器和试剂 牙齿表面电位测试仪〔1〕系第四军医大学与西安电子科技大学联合研制，性能：分辩率±0.1 mV，误差率<1%，加有滤波装置，使20 Hz以上电波不致干扰测量，装有单片机程序控制，微型打印机自动记录，记录间隔1次/3 s。带两个同质铂铑合金丝做成的、大小形状一致如口腔探针的电极。一个为探测电极，另一个为参考电极。牛血SOD：甘肃省夏河生物制剂厂。
1.3 测试方法〔6〕
第一组：选取经洁治确无菌斑的健康牙唇颊侧光滑牙面53例，嘱患者正常饮食，但不刷牙，菌斑自然生长，7 d后测试。测量前对患者不进行任何口腔处理，如消毒、隔离口水及含漱等。将参考电极接触非菌斑牙面(牙尖或切嵴)，探测电极接触菌斑牙面，对两者之间电位进行测试。测试仪便记录出菌斑牙面与非菌斑牙面之间的电位，记录20个以上数据。取10个稳定连续数据的均数作为测试结果，为实验组。之后在探测电极接触点处将菌斑刮去，使之成为非菌斑牙面，再测试两点间电位，为对照组。测试之后对牙面其余部分残余菌斑进行菌斑染色检查，确为菌斑者，实验结果有效，否则为无效。
, 百拇医药
第二组：测试前病例处理和测试方法基本同第一组，共30例。不同的是先测量菌斑牙面与非菌斑牙面之间的电位差，为对照组值。之后，不间断测量，分别于菌斑上滴0.05 ml生理盐水及同体积SOD生理盐水稀释液(100 mg/L)后，分别测量这两个时段内牙齿表面电位，得到生理盐水(NS)组值及SOD组值。
2 结 果
2.1 第一组测试结果见表1。
表1 菌斑牙面与非菌斑牙面生物电位的比较
(mV,
±s) 组别
n
电位值
, http://www.100md.com
t
P
实验组
53
-111.08±78.19
11.92
<0.001
对照组
53
-3.25±3.91
2.2 第二组测试结果及方差分析见表2、3。表2 生理盐水及SOD对菌斑牙面电位的影响
(mV,±s) 分组
, 百拇医药
n
电位值
对照组
30
-141.97±62.97
生理盐水组
30
-122.87±56.03
SOD组
30
-54.87±30.82
表3 方差分析表 来源
, 百拇医药 离差平方和
ν
均方
F值
P
总体
359 358.1
89
处理组间
125 752.2
2
62 876.10
37.96
, 百拇医药
<0.01
单位组间
172 342.1
29
5 942.83
3.59
<0.01
误差
61 263.8
58
1 656.27
2.3 SNK法对第二组数据进行两两比较，对照组及SOD组与NS组相差均非常显著，而对照组与NS组相差不显著。结果见表4表4 3组生物电位之间两两比较 秩次A-B
, http://www.100md.com
nA,nB
a
q
P
对照组与NS组
19.1
40,40
2
2.04
>0.05
对照组与SOD组
87.1
, http://www.100md.com 40,40
3
9.30
<0.01
NS组与SOD组
68.0
40,40
2
7.27
<0.01
3 讨 论
3.1 由结果1可见，菌斑牙面与非菌斑牙面之间电位相差显著，P<0.001。说明牙面菌斑的存在对牙齿表面Eh有影响，菌斑的存在显著降低了牙面的Eh，是Eh存在的基础。
, 百拇医药
3.2 菌斑作为龋病发病的始动因素，其与龋病的密切联系是公认的。本实验结果1表明，菌斑牙面较正常牙面电位低，与黄力子教授的龋变牙面电位低于正常牙面的临床发现相吻合，进一步说明氧化还原电位与龋病的发生有关〔7〕。
3.3 由表2和表3可知SOD对菌斑表面氧化还原电位有影响。SOD对超氧化物阴离子自由基的特异性抑制作用造成超氧化物阴离子自由基含量明显降低〔8〕，所带负电荷大量减少，表现为菌斑牙面负电位的下降。说明菌斑内自由基是形成菌斑牙面负电位深层次的物质基础。
3.4 氧化还原反应是生物代谢过程中必须依赖的生化过程。在该过程中有许多氧活性基团的产生如过氧化氢等，以及呼吸链中电子传递的改变，在氧分子的参与下使细胞色素酶的电子流向重新分配。这些过程中可能会有带电荷的自由基基团的产生〔4〕。进一步研究自由基、菌斑及电位，有助于验证黄力子教授提出的龋病发病机理的生物电化学理论〔7〕。
, 百拇医药
3.5 菌斑生态体系平衡的观点越来越受到学者的重视。March〔5〕综述：氧化还原剂是影响该体系平衡的一个重要因素，氧化还原剂的作用直接影响了体系的Eh。Wilson〔4〕等实验表明：外加的氧化还原剂美兰不仅影响了Eh，而且影响了菌斑细菌等有机体的构成比例，即相对高的Eh状态下兼性厌氧菌(如致龋的变链菌)和球菌的比例增加，而专性厌氧菌和螺旋体的比例降低。提示它们之间存在一动态平衡。Eh相对高时变链菌等兼性厌氧菌占优势；Eh相对低时专性厌氧菌及螺旋体等占优势。兼性厌氧菌在生物代谢过程中通过摄取外界的氧分子，产生自由基，一方面对专性厌氧菌有直接的毒性作用，另一方面使氧化还原向更加氧化的状态转换，这样就造成对专性厌氧菌不利的影响，达到对专性厌氧菌等的拮抗作用，使生态系统及Eh维持在一个相对平衡的状态。SOD降低了内源性氧自由基的含量，短期内表现为Eh值上升，使兼性厌氧菌具有更大的氧化能力，即菌斑生态平衡的平衡点Eh值上升，但总的趋势是趋于返回到生态系平衡点Eh值，即“redox-poising”〔4〕。我们在实验中观察到的现象也证实了这一点参考文献
, 百拇医药
1阎鹏.自由基与龋病发病机理的作用机制的研究:〔学位论文〕.西安：第四军医大学口腔医学院，1998
2 张举之,樊明文.口腔内科学.第3版.北京:人民卫生出版社，1995.18～19
3 樊明文.口腔医学新进展.武汉：湖北科学技术出版社,1993.2～4
4 Wilson M,Gibson M,Strahan D,et al.A preliminary evaluation of the use of a redox agent in the treatment of chronic periodontitis.J Periodont Res,1992,27:522
5 March PD.Microbial ecology of dental plaque and its significance in health and disease.Adv Dent Res,1994,8(2):263
6 王成龙.龋病发病机理的生物电化学理论与自由基：〔学位论文〕.西安:第四军医大学口腔医学院,1997
7 黄力子.龋病病变中的生物电现象初深.中华口腔医学杂志，1993,28(3):297
8 莫 简.自由基生物学导论.北京:人民卫生出版社,1989.19～50
(收稿：1998-10-20), 百拇医药
单位：西安第四军医大学口腔医学院 710032
关键词：牙菌斑；氧化-还原电位；龋齿；超氧化物；阴离子；自由基；超氧化物歧化酶
实用口腔医学杂志990410
〔摘要〕 目的：验证牙菌斑中超氧化物阴离子自由基与菌斑氧化还原电位的关系。方法：①测试菌斑氧化还原电位。②利用SOD作为干扰因素观察氧化还原电位的变化。结果：菌斑电位低于非菌斑牙面电位，为负电位。菌斑加SOD后使菌斑电位升高。结论：菌斑负电位与超氧化物阴离子自由基有关，自由基可能是菌斑负电位形成的主要因素。
The effect of superoxide anion free radical on redox
, 百拇医药
potential in dental plaque
Yan Peng,Huang Lizi,Wang Chenglong et al.Stomatological College, Fourth Military Medical University,Xi'an 710032
〔Abstract〕Objective:To investigate the relationship between superoxide anion free radical and redox potential in dental plaque.Methods:Redox potential in dental plaque was measured before and after addition of SOD dilution to the same spot of the plaque,the changes of redox potential were observed.Results:Negative potential was observed on dental plaque.The addition of SOD increased the potential of dental plaque .Conclusions:Superoxide anion free radical seems to play a crucial role in the formation of negative potential of dental plaque.
, 百拇医药
Key words Dental plaque; Oxidation-reduction potential; Dental caries;Superoxide;Anions;Free radicals; Saperoxide dismutase
有实验结果证实，龋洞内存在的超氧化物阴离子自由基与菌斑牙面电位(Eh)密切相关，且菌斑内亦含有高浓度超氧化物阴离子自由基〔1〕。有关菌斑形成过程中伴随氧化还原电位的变化，国内外文献已有报道〔2～5〕。氧化还原反应必然涉及到氧化还原电位Eh的变化。为了进一步研究菌斑、Eh、超氧化物阴离子自由基与龋病的关系，本实验对菌斑牙面的生物电位进行测量。并利用超氧化物歧化酶(SOD)作为干扰困素，观察菌斑内超氧化物阴离子自由基与Eh变化之间的关系。
1 材料和方法
1.1 测试对象 为本院门诊就诊患者，共83例。患者年龄15～57岁，男女比例1∶1.2。分为两组：第一组测试菌斑牙面的氧化还原电位；第二组测试超氧化物阴离子自由基对电位的影响。
, 百拇医药
1.2 测试仪器和试剂 牙齿表面电位测试仪〔1〕系第四军医大学与西安电子科技大学联合研制，性能：分辩率±0.1 mV，误差率<1%，加有滤波装置，使20 Hz以上电波不致干扰测量，装有单片机程序控制，微型打印机自动记录，记录间隔1次/3 s。带两个同质铂铑合金丝做成的、大小形状一致如口腔探针的电极。一个为探测电极，另一个为参考电极。牛血SOD：甘肃省夏河生物制剂厂。
1.3 测试方法〔6〕
第一组：选取经洁治确无菌斑的健康牙唇颊侧光滑牙面53例，嘱患者正常饮食，但不刷牙，菌斑自然生长，7 d后测试。测量前对患者不进行任何口腔处理，如消毒、隔离口水及含漱等。将参考电极接触非菌斑牙面(牙尖或切嵴)，探测电极接触菌斑牙面，对两者之间电位进行测试。测试仪便记录出菌斑牙面与非菌斑牙面之间的电位，记录20个以上数据。取10个稳定连续数据的均数作为测试结果，为实验组。之后在探测电极接触点处将菌斑刮去，使之成为非菌斑牙面，再测试两点间电位，为对照组。测试之后对牙面其余部分残余菌斑进行菌斑染色检查，确为菌斑者，实验结果有效，否则为无效。
, 百拇医药
第二组：测试前病例处理和测试方法基本同第一组，共30例。不同的是先测量菌斑牙面与非菌斑牙面之间的电位差，为对照组值。之后，不间断测量，分别于菌斑上滴0.05 ml生理盐水及同体积SOD生理盐水稀释液(100 mg/L)后，分别测量这两个时段内牙齿表面电位，得到生理盐水(NS)组值及SOD组值。
2 结 果
2.1 第一组测试结果见表1。
表1 菌斑牙面与非菌斑牙面生物电位的比较
(mV,
±s) 组别n
电位值
, http://www.100md.com
t
P
实验组
53
-111.08±78.19
11.92
<0.001
对照组
53
-3.25±3.91
2.2 第二组测试结果及方差分析见表2、3。表2 生理盐水及SOD对菌斑牙面电位的影响
(mV,
±s) 分组, 百拇医药
n
电位值
对照组
30
-141.97±62.97
生理盐水组
30
-122.87±56.03
SOD组
30
-54.87±30.82
表3 方差分析表 来源
, 百拇医药 离差平方和
ν
均方
F值
P
总体
359 358.1
89
处理组间
125 752.2
2
62 876.10
37.96
, 百拇医药
<0.01
单位组间
172 342.1
29
5 942.83
3.59
<0.01
误差
61 263.8
58
1 656.27
2.3 SNK法对第二组数据进行两两比较，对照组及SOD组与NS组相差均非常显著，而对照组与NS组相差不显著。结果见表4表4 3组生物电位之间两两比较 秩次
A-B, http://www.100md.com
nA,nB
a
q
P
对照组与NS组
19.1
40,40
2
2.04
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对照组与SOD组
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, http://www.100md.com 40,40
3
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<0.01
NS组与SOD组
68.0
40,40
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<0.01
3 讨 论
3.1 由结果1可见，菌斑牙面与非菌斑牙面之间电位相差显著，P<0.001。说明牙面菌斑的存在对牙齿表面Eh有影响，菌斑的存在显著降低了牙面的Eh，是Eh存在的基础。
, 百拇医药
3.2 菌斑作为龋病发病的始动因素，其与龋病的密切联系是公认的。本实验结果1表明，菌斑牙面较正常牙面电位低，与黄力子教授的龋变牙面电位低于正常牙面的临床发现相吻合，进一步说明氧化还原电位与龋病的发生有关〔7〕。
3.3 由表2和表3可知SOD对菌斑表面氧化还原电位有影响。SOD对超氧化物阴离子自由基的特异性抑制作用造成超氧化物阴离子自由基含量明显降低〔8〕，所带负电荷大量减少，表现为菌斑牙面负电位的下降。说明菌斑内自由基是形成菌斑牙面负电位深层次的物质基础。
3.4 氧化还原反应是生物代谢过程中必须依赖的生化过程。在该过程中有许多氧活性基团的产生如过氧化氢等，以及呼吸链中电子传递的改变，在氧分子的参与下使细胞色素酶的电子流向重新分配。这些过程中可能会有带电荷的自由基基团的产生〔4〕。进一步研究自由基、菌斑及电位，有助于验证黄力子教授提出的龋病发病机理的生物电化学理论〔7〕。
, 百拇医药
3.5 菌斑生态体系平衡的观点越来越受到学者的重视。March〔5〕综述：氧化还原剂是影响该体系平衡的一个重要因素，氧化还原剂的作用直接影响了体系的Eh。Wilson〔4〕等实验表明：外加的氧化还原剂美兰不仅影响了Eh，而且影响了菌斑细菌等有机体的构成比例，即相对高的Eh状态下兼性厌氧菌(如致龋的变链菌)和球菌的比例增加，而专性厌氧菌和螺旋体的比例降低。提示它们之间存在一动态平衡。Eh相对高时变链菌等兼性厌氧菌占优势；Eh相对低时专性厌氧菌及螺旋体等占优势。兼性厌氧菌在生物代谢过程中通过摄取外界的氧分子，产生自由基，一方面对专性厌氧菌有直接的毒性作用，另一方面使氧化还原向更加氧化的状态转换，这样就造成对专性厌氧菌不利的影响，达到对专性厌氧菌等的拮抗作用，使生态系统及Eh维持在一个相对平衡的状态。SOD降低了内源性氧自由基的含量，短期内表现为Eh值上升，使兼性厌氧菌具有更大的氧化能力，即菌斑生态平衡的平衡点Eh值上升，但总的趋势是趋于返回到生态系平衡点Eh值，即“redox-poising”〔4〕。我们在实验中观察到的现象也证实了这一点参考文献
, 百拇医药
1阎鹏.自由基与龋病发病机理的作用机制的研究:〔学位论文〕.西安：第四军医大学口腔医学院，1998
2 张举之,樊明文.口腔内科学.第3版.北京:人民卫生出版社，1995.18～19
3 樊明文.口腔医学新进展.武汉：湖北科学技术出版社,1993.2～4
4 Wilson M,Gibson M,Strahan D,et al.A preliminary evaluation of the use of a redox agent in the treatment of chronic periodontitis.J Periodont Res,1992,27:522
5 March PD.Microbial ecology of dental plaque and its significance in health and disease.Adv Dent Res,1994,8(2):263
6 王成龙.龋病发病机理的生物电化学理论与自由基：〔学位论文〕.西安:第四军医大学口腔医学院,1997
7 黄力子.龋病病变中的生物电现象初深.中华口腔医学杂志，1993,28(3):297
8 莫 简.自由基生物学导论.北京:人民卫生出版社,1989.19～50
(收稿：1998-10-20), 百拇医药