龋病的发病因素
龋病是一种多因素疾病。Keyes（1960年）提出龋病的三联因素理论：有3种相互作用的主要因素在龋病发生过程中起作用，即细菌、食物和宿主，只有3种因素并存，龋病才有可能发生。除此之外，有学者认为，时间因素也必须考虑在内。从而将三联因素理论发展成为四联因素理论。目前公认的龋病发病的主要因素包括细菌、食物、宿主和时间四大因素（图3-4）。
图3-4 龋病发病的四联因素
（一）细菌因素
1.牙菌斑和致龋细菌
1）牙菌斑 附着在牙齿表面未矿化的细菌沉积物的膜样物质，即牙表面的生物膜，是由细菌、各种有机物、无机物和水组成的斑块状物质。牙菌斑是牙面菌斑的总称，根据其所在部位可分为龈上菌斑、龈下菌斑等。龈上菌斑位于龈缘的上方，在牙周组织正常情况下，G+菌占61.5%。龈下菌斑位于龈缘下方，以G-菌为主，占52.5%。目前，人们对龈上菌斑的研究较为广泛，本章中提到的牙菌斑一般指龈上菌斑。
（1）牙菌斑的结构 牙菌斑结构复杂，随形成的部位、发育形成的时间、饮食和口腔卫生状况不同而有所差异，尤其是有显著的部位差异，平滑面菌斑和窝沟菌斑的结构各具特征。
①平滑面菌斑：为了描述方便，通常人为将平滑面菌斑分为3层，即菌斑-牙界面、中间层和菌斑表层。
菌斑-牙界面：最常见的排列是细菌位于获得性膜上方。获得性膜可以是完整的一层，细菌细胞呈扇贝状排列于获得性膜表面；也可以为一菲薄不连续的电子稠密层，微生物与釉质羟基磷灰石晶体直接接触。
中间层：结构较致密，由各种微生物，包括球菌、丝状菌和杆菌组成；为一栅栏式结构，其内有很多与牙面垂直的丝状菌，菌体长而互相平行，丝状菌和杆菌之间散布有球菌、短杆菌等。
菌斑表层：牙菌斑的最外层，由各种细菌、食物残渣和脱落的上皮细胞构成。细菌排列不规则，结构疏松，厚度不均匀。
在电子显微镜下可观察到牙菌斑内的细菌进行着一系列的变化，如分裂、成熟和衰老等。
②窝沟菌斑：窝沟菌斑与平滑面菌斑显著不同，窝沟中滞留有微生物和食物因子，微生物类型更为有限。在均质性基质中，以G+球菌和短杆菌为主，偶尔可见酵母菌。缺少栅栏状排列的中间层，分枝丝状菌罕见，在一些区域仅见细胞躯壳，在细菌细胞内及其周围可能发生矿化。
（2）牙菌斑的组成 牙菌斑由水（约占80%）和固体物质（约占20%）组成。固体物质包括碳水化合物、蛋白质、脂肪及无机成分，如钙、磷和氟等。蛋白质是其主要成分，它占细菌干重的40%～50%，主要为唾液糖蛋白、免疫球蛋白、一些酶及乳铁质。碳水化合物占比为13%～18%，脂肪占比为10%～14%。牙菌斑碳水化合物、蛋白质含量有很大变化，这取决于个体饮食。牙菌斑内常见的细菌有链球菌属、放线菌属、乳杆菌属等。
（3）牙菌斑的形成 牙菌斑的形成（图3-5）是复杂的动态过程，从组织学角度观察，牙菌斑的形成大致分为三个阶段：获得性膜的形成、细菌对牙面的吸附、牙菌斑的成熟。
①获得性膜的形成：获得性膜是唾液中的糖蛋白及其他一些成分选择性黏附在牙表面形成的无细胞、均质状的生物膜。获得性膜形成的速度因人而异，一般在牙面清洁后1～2 h形成并达到稳定，其厚度为1～10μm。获得性膜的形成为细菌在牙面的定居创造了条件。
②细菌对牙面的吸附：获得性膜使大量细菌黏附于牙面，最初附着于牙面的是球菌，以后是杆菌、丝状菌等。不同的菌种以不同的速率吸附至获得性膜上。细菌的选择性吸附是由于细菌表面成分中有与获得性膜互补的受体。
③牙菌斑的成熟：细菌牢固地附着于获得性膜之后开始生长、繁殖，细菌数量越来越多，细菌密度增大；除链球菌外，丝状菌和厌氧菌数量增加；从最初获得性膜形成到菌斑成熟，一般认为需5～7天，此时细菌数量、种类均趋于稳定。成熟牙菌斑结构致密、通透性低，渗透性降低，牙菌斑内部有害物质增加，牙菌斑深处呈厌氧状态。
图3-5 牙菌斑形成的三个阶段
（4）牙菌斑的致龋作用 牙菌斑的致龋作用与牙菌斑内致龋细菌的代谢活动紧密相关。各种糖类（主要是蔗糖）在口腔内水解成为单糖后，进入致龋细菌体内。由于牙菌斑内缺乏氧气，主要进行无氧酵解糖代谢，结果产生大量乳酸、甲酸、乙酸及丁酸等。由于所产生的酸在致密的、凝胶状的牙菌斑中不易扩散和清除，唾液的缓冲作用也难以发挥，酸的局部持续作用可以使pH下降至临界值（pH 5.5）以下，使釉质脱矿，形成龋损。除非通过口腔卫生措施将牙菌斑彻底清除，否则它将长期聚集于牙面并导致龋病和（或）牙周病。
临床流行病学调查表明，口腔卫生差、牙菌斑指数高、变形链球菌数量大者，龋病发病率也高。在治疗中，彻底清除牙菌斑就可以有效地预防龋病。因此，可以认为牙菌斑就是龋病发病最重要的因素，没有牙菌斑就不会发生龋病。
2）致龋细菌 口腔中存在着天然菌群，种类繁多，目前已知至少有700种。与大多数感染性疾病不同，龋病不是由某一种细菌所致，牙面上存在的多种细菌与龋病发生相关。常见的致龋细菌包括链球菌属、乳杆菌属和放线菌属。这些细菌的致龋特性，是基于其利用蔗糖的产酸能力、耐酸能力以及对坚硬牙表面的附着能力。
（1）链球菌属 目前公认的主要致龋菌是变形链球菌。变形链球菌是口腔天然菌群中占比最大的链球菌属细菌中的一种。经反复研究证实，变形链球菌可以造成啮齿类动物和灵长类动物实验性龋，同时也有证据表明该菌与人类龋病密切相关。目前可分为血清型8种（a～h）和遗传型5种（Ⅰ～Ⅴ）。在牙菌斑中生存的变形链球菌能迅速发酵多种碳水化合物产生大量酸，可使局部pH下降至5.5以下。变形链球菌耐酸性强，在pH 4.5时仍能继续生活并产酸。
血链球菌是较早在牙面定居的细菌之一。这些细菌对牙菌斑的形成和细菌在硬组织上聚集具有重要作用。目前已证实血链球菌在动物模型中具有致龋性，但尚无充分证据表明血链球菌是人类龋病的致龋细菌。
轻链球菌是牙菌斑中较常分离到的细菌，目前尚无报道证实轻链球菌与龋病有正相关关系。但轻链球菌能储存多糖，这一特征使牙菌斑在缺乏碳水化合物的情况下继续产酸。
（2）乳杆菌属 乳杆菌是口腔的正常菌群，为G+兼性厌氧或专性厌氧杆菌。该菌能发酵多种糖，产酸能力强，能使牙菌斑pH降至5.5以下，而且有很强的耐酸力。在唾液和龋损中常可发现此菌。但此菌对牙面黏附能力差，在牙菌斑中所占比例不大。乳杆菌对人类的致龋作用较弱，且更多涉及牙本质龋，在牙本质龋损、根面龋损中有较多的乳杆菌存在。故多数学者认为，乳杆菌可能不是龋病发生的初始致病菌，但其参与龋病的发展。乳杆菌数量增加不是导致龋病开始的原因，而是龋病进展的结果。
（3）放线菌属 放线菌是口腔正常菌丛中常见的G+杆状菌或丝状菌。所有放线菌均能发酵葡萄糖产酸，主要产生乳酸、少量乙酸和琥珀酸等。目前普遍认为，放线菌的生物学性能说明该菌可能与其致龋性有关。黏性放线菌促使变形链球菌定植于根面，对根面牙菌斑的形成及根面龋的发生可能有重要的协同作用。
（二）食物因素
1.糖类 在龋病的发病过程中，饮食因素至关重要，尤其是蔗糖与碳水化合物的致龋作用早已为人们所认识。它们作为细菌代谢的底物，在代谢过程中为细菌生存提供营养，其终末产物又可造成牙的破坏。
知识链接
糖的致龋作用机制(https://www.daowen.com)
糖的致龋作用机制有以下几个方面：①发酵产酸作用；②合成胞外多糖，促进牙菌斑形成；③细菌可利用摄入的糖聚合为胞内多糖（主要是糖原），它们在细菌缺乏外源糖时可被利用，产生必要的能量，使致龋菌不断生长、繁殖、代谢。
糖的致龋力大小与以下多种因素相关。
（1）糖消耗量 糖的消耗量与龋病的流行呈正相关，高糖消耗组具有高的龋病发生率。与此相反，糖消耗量小的人群龋病的发病率低。这说明，糖消耗量越大，龋病的情况愈严重，有力地证实了糖有显著致龋作用的观点。
（2）糖的种类 各种糖由于相对分子质量和化学结构的不同，产酸能力也不同。实验研究发现，在各种碳水化合物中，蔗糖致平滑面龋的能力最强。牙菌斑中很多细菌可以代谢蔗糖，其中变形链球菌代谢蔗糖的能力最强。各种糖致龋性的排序如下：蔗糖＞葡萄糖＞麦芽糖＞乳糖＞果糖＞山梨醇＞木糖醇。山梨醇和木糖醇基本上不能被致龋菌利用产酸，故常作为防龋的甜味替代剂。
（3）进食频率 进食糖的频率与龋病的发生有密切关系。摄糖频率高，可以持续地为口腔微生物提供代谢的底物和能量，长时间保持牙菌斑低pH的酸性环境。有研究表明，在儿童餐间、睡前加甜食都会显著地增加龋病的发生率。
（4）含糖食物的物理性状和摄入方式 含糖食物的硬度、精细度、黏稠度等物理性状与其在口腔中的溶解、停留的时间及在牙面上的黏附情况有密切关系。凡是精细的、黏稠的含糖食物致龋力大。经胃管导入含糖食物不引起龋病，食物只有经口摄入才能致龋。
2.蛋白质 蛋白质对牙的影响，主要体现在牙萌出前的生长发育期。在此期间缺乏蛋白质即可影响到牙的形态和萌出模式，使其对龋病的敏感性增加；同时，在牙齿的生长发育期，蛋白质缺乏可造成唾液腺发育异常，而使牙萌出后失去唾液的保护作用而易患龋病。但牙萌出后对牙面局部的影响，缺乏足够的研究。
3.脂类 动物实验表明，在动物的饮食中补充脂肪可减少龋病的发生。中链脂肪酸及其盐类在低pH条件下具有抗龋性质。
4.维生素 维生素是生物的生长和代谢所必需的微量有机物。维生素D与体内钙化组织和器官的发育、代谢密切相关。在牙齿发育期，维生素D缺乏可使牙齿钙化发生障碍；维生素A缺乏会影响发育中釉质的角蛋白样物质的代谢；维生素C缺乏会影响牙本质中的胶原代谢。以上这些，均会降低牙萌出后的抗龋力。
5.无机盐
（1）钙磷盐 无机盐即无机化合物中的盐类，旧称矿物质。对骨和牙齿发育较重要的矿物质是磷与钙，它们是钙化物质的重要组成部分。磷酸盐之所以能控制龋病，一方面，它可以缓冲牙菌斑内pH；另一方面，它可以促进牙面的再矿化，从而增强牙齿的抗龋能力。
（2）氟 除了每日膳食需要量在100 mg以上的微量元素（如钙、磷、钾、钠）外，在其他重要的微量元素中，与龋病关系最密切的是氟元素。
在世界上的许多城市，人们通过饮用水加氟，使人群患龋率下降。关于氟的使用，包括全身用氟和局部用氟。
①氟的全身作用：在发育期，机体摄入适量氟，氟可进入骨和牙体硬组织，使其形成稳定的氟化磷酸钙晶体，增强釉质抗酸、抗溶解性。
②局部作用的防龋机制：降低釉质羟基磷灰石的溶解性、改善晶体结构，促进脱矿物质的再矿化；抑制细菌酶，从而抑制致龋菌生长；降低表面自由能，减少釉质表面蛋白质和（或）细菌的吸附。
（3）其他无机物 硒、锂、钡、钒、硼、铁、锶、铝等微量元素也与龋病的发生有关，它们能降低机体对龋病的敏感性；另外一些元素，如锰、镁、铜、铬、钠等，则能增加机体对龋病的敏感性。
（三）宿主因素
1.牙齿 发育良好的牙齿，即使其他致龋因素很强也不易出现龋病；缺陷很少的牙，一般也不易发生龋病。牙齿的形态、排列、结构、化学组成等因素在龋病发病过程中有重要影响。
（1）牙齿的形态 牙齿的形态与龋病的发生密切相关，具有较多窝、沟、裂、隙的牙易患龋病。因为口腔中的食物残渣和细菌易滞留在这点窝、沟、裂、隙中，易形成牙菌斑。反之，牙面光滑处则患龋率低。
（2）牙齿的排列 拥挤或排列不齐牙齿的邻接处以及正常牙列中两牙之间的邻面，不易被唾液冲洗或自洁作用所清洁，这些部位容易发生龋损。
（3）牙齿的结构 釉质结构疏松、表面粗糙，易潴留食物残渣形成牙菌斑，并被牙菌斑中的酸侵蚀。
（4）化学组成 牙齿的矿化程度、蛋白质含量，微量元素含量及牙齿的理化性质等均与龋病的发生有关。钙化良好，钙、磷比例适当，其他各种微量元素搭配合理的牙齿，既坚固又有很强的韧性，这些牙齿不易被牙菌斑中的酸侵蚀；另外，一些微量元素如氟、镁等还可增强牙齿的抗龋能力。
2.唾液 唾液是由口腔附近各类大小唾液腺分泌液、龈沟液和混悬其中的食物碎屑、微生物及口腔上皮脱落细胞等构成的混合性液体。唾液的主要成分是水，含量达99%～99.5%；唾液的无机成分主要是一些电解质，如钠、钾、磷、钙等，此外还含有微量的氟、镁、碘等，约占0.2%；唾液有机物占0.3%～0.5%，主要包括各种蛋白质，少量脂肪和痕量碳水化合物。唾液是牙齿的外环境，唾液的分泌量、成分的改变，缓冲能力的大小及抗菌系统的变化都与龋病的发生过程有着密切的关系。临床上能见到唾液腺因各种原因遭到破坏后龋病极易发生的病例。
唾液可以在以下几个方面影响龋病的发生、发展。
（1）机械清洗作用 唾液分泌量很大，每天可达1000～1500 mL，唾液在口腔中流动，对牙面有机械清洗作用，可以减少细菌的积聚，清除牙菌斑中细菌的代谢产物。唾液多、稀薄，清洗作用强；反之，唾液少、黏稠，则清洗作用差，有利于龋病的发生。
（2）缓冲作用 唾液具有很强的缓冲能力，可以中和细菌产生的酸，保持口腔中接近7的pH，防止龋病的发生。
（3）抗菌作用 唾液中含有很多种抗菌因子，如溶菌酶、免疫球蛋白等，可以杀灭或抑制口腔内的细菌。
（4）抗溶解作用 牙体硬组织中的矿物质在口腔中不断地溶解和沉积，是一个动态过程。唾液中的钙、磷、氟离子可促进牙齿矿化，抵抗牙体硬组织溶解。因此，唾液可以影响牙体硬组织的溶解和沉积。
3.机体全身状态 牙齿的生长、发育在很大程度上取决于牙齿发育过程中机体的营养状况。营养不良影响牙齿的正常发育，某些患有全身疾病（内分泌病、代谢病等）的患者，龋病发生的机会也较正常人多。儿童时期全身营养不足，出现钙、磷、维生素、蛋白质的缺乏及代谢紊乱，可以严重地影响牙齿发育和矿化，从而增加机体对龋病的易感性，显著地增加龋病的严重程度。
（四）时间因素
龋病的发生发展是一个缓慢的过程，从牙菌斑形成到肉眼可见的龋洞形成，一般需要1～2年。龋病发病的每一过程都需要一定的时间才能完成。从获得性膜附着到牙菌斑形成，从致龋菌代谢碳水化合物产酸到釉质脱矿等过程均需要一定时间。同时，时间因素还包括牙萌出之后的时间和碳水化合物滞留于牙面的时间。如果能从时间上对龋病发生的各个阶段进行干预，则有助于预防龋病，降低患龋率。