一、微生物因素
牙髓病和根尖周病的常见类型均由细菌感染所致。1890年，Miller首次证实了在人坏死牙髓组织中有细菌的存在。此后，许多研究亦相继证实了细菌与牙髓病和根尖周病的密切关系。
目前认为，根管和根尖周的感染是以厌氧菌为主的混合感染，厌氧菌在牙髓病和根尖周病的发生和发展中具有重要作用。
（一）优势菌及其代谢产物
1.炎症牙髓
炎症牙髓中的细菌无明显特异性，细菌的种类与牙髓的感染途径和髓腔开放与否有关。
（1）继发于龋病的牙髓炎：牙本质深层是一个相对缺氧的环境，有利于兼性和专性厌氧菌的生长和繁殖，因此，该类炎症牙髓中所分离到的细菌主要是兼性厌氧球菌和厌氧杆菌，如链球菌、放线菌、乳杆菌和革兰阴性杆菌等。其中龋源性牙髓炎所致的牙髓组织炎症和坏死与牙龈卟啉单胞菌和微小消化链球菌有重要关系。
（2）开放髓腔的牙髓炎：包括真菌在内的多种口腔细菌都能在此类炎症牙髓中检出，但厌氧菌极少能被检出。
2.感染根管
厌氧菌尤其是专性厌氧菌是感染根管内的主要细菌。较常见的优势菌有卟啉单胞菌、普氏菌、梭形杆菌、消化链球菌、放线菌、真杆菌、韦荣菌等。
（1）原发或继发感染根管：原发感染根管内的微生物种类和继发感染根管内的有所不同，但两种感染根管内均能检出粪肠球菌。
（2）牙髓治疗失败的根管：此类感染根管内占主导地位的是兼性厌氧菌和革兰阳性菌。粪肠球菌容易在牙髓治疗失败的根管内检出，是根管持续感染和再感染的重要微生物之一。
（3）伴有临床症状及体征的感染根管：卟啉单胞菌和普氏菌、消化链球菌、真杆菌等与根尖部出现疼痛、肿胀、叩痛和窦道形成有关；产黑色素普氏菌、牙髓卟啉单胞菌和牙龈卟啉单胞菌与急性根尖周炎症、根管内恶臭关系密切；顽固性根尖周病变和窦道经久不愈可能与放线菌感染有关。
3.根尖周组织
目前已证实根尖周脓肿内有许多种类的细菌，其中检出率较高的细菌包括消化球菌、消化链球菌、米勒链球菌、口腔类杆菌、卟啉单胞菌、普氏菌和梭形杆菌等。它们或单独致病，或与其他微生物协同参与疾病的发生。参与疾病发生或发展的非细菌微生物主要包括真菌（白念珠菌）、古生菌、螺旋体（口腔密螺旋体）及病毒（疱疹病毒）等。
（二）感染途径
1.牙本质
小管牙本质含有大量的牙本质小管，当釉质或牙骨质的完整性被破坏后，细菌可通过暴露的牙本质小管侵入牙髓，引发牙髓感染。
（1）齲病：龋病是引起牙髓感染的最常见原因。细菌在感染牙髓之前，其毒性产物可通过牙本质小管引发牙髓炎症反应。当细菌侵入牙本质的深度距牙髓＜1.1mm时，牙髓即可出现轻度的炎症反应；当细菌距牙髓＜0.5mm时，牙髓可发生明显的炎症反应；当细菌距牙髓≤0.2mm时，牙髓内即可找到细菌。
（2）非龋性疾病：楔状缺损、磨损、牙体发育畸形等也可造成釉质或牙骨质的缺损。龋病治疗时，窝洞充填前未去净的细菌亦可通过牙本质小管引发牙髓感染。
2.牙髓暴露
龋病、牙折、楔状缺损、磨损、牙隐裂及治疗不当等均可引起牙髓直接暴露于口腔环境，使细菌直接侵入牙髓。由于细菌毒力、宿主抵抗力、病变范围和引流情况的不同，暴露于口腔菌群的牙髓可以长期处于一种炎症状态，也可以迅速坏死。
3.牙周袋途径
根尖孔及侧支根管是牙髓和牙周组织联系的通道。一方面，感染或坏死的牙髓组织、根管内的细菌及毒性产物，通过根尖孔或侧支根管波及根尖周组织导致根尖周或根侧方的病变；另一方面，在牙周病时，深牙周袋内的细菌可以通过根尖孔或侧支根管侵入牙髓，引起牙髓感染。
4.血源感染(https://www.daowen.com)
受过损伤或病变的组织能将血流中的细菌吸收到自身所在的部位，这种现象被称为引菌作用。当机体发生菌血症或败血症时，细菌、毒素可随血行进入牙髓，引起牙髓炎症。牙髓的血源感染途径归于引菌作用，大致过程如下：①牙髓有代谢障碍或受过损伤，如牙外伤使牙髓血液循环受损，备洞造成牙髓的热刺激或充填物刺激牙髓导致其营养障碍等情况；②当拔牙、洁治、根管治疗甚至刷牙造成一过性菌血症时，血液中的细菌可进入上述牙髓组织；③当牙髓的防御机制不能清除滞留的细菌，后者即可在牙髓中定居、繁殖，最终导致牙髓感染。
（三）致病机制
细菌是否引起组织病变及组织损伤的程度，与细菌的毒力和数量、宿主的防御能力有关。细菌及其毒性产物可直接毒害组织细胞，或者引发非特异性炎症反应和特异性免疫反应间接导致组织损伤。
1.致病物质
主要包括荚膜、纤毛、胞外小泡、内毒素、酶和代谢产物。
（1）荚膜：革兰阳性菌和革兰阴性菌均可产生荚膜，后者的主要功能是保护菌体细胞免遭宿主吞噬细胞的吞噬。此外，荚膜也有利于细菌对组织的附着。
（2）纤毛：纤毛可参与细菌的聚集和对组织的附着，它还可在细菌结合时传递遗传信息，如耐药性的传递增强了细菌的抵抗力。
（3）胞外小泡：革兰阴性菌可产生胞外小泡，后者具有与母体细胞类似的荚膜结构，胞外小泡上的抗原可中和抗体而起到保护母体菌细胞的作用。胞外小泡还含有酶和其他毒性物质，被认为与细菌的凝集、附着、溶血和组织溶解有关。
（4）内毒素：内毒素是革兰阴性细菌的胞壁脂多糖，可在细菌死亡崩解时释放出来，也可由活菌以胞壁发泡的形式释放。内毒素是很强的致炎因子，可诱发炎症反应，导致局部组织肿胀、疼痛及骨吸收。它对细胞有直接毒害作用，还可激活T细胞、B细胞，调动免疫反应，加重组织损伤。
（5）酶：细菌可产生和释放多种酶，导致组织的破坏和感染的扩散。一些厌氧菌可产生胶原酶、硫酸软骨素酶和透明质酸酶，这些酶可使组织基质崩解，有利于细菌的扩散。细菌产生的蛋白酶和核酸酶，还可降解蛋白质和DNA，直接损伤牙髓和根尖周组织内的细胞。一些细菌产生的酶还可中和抗体和补体成分，使细菌免遭杀灭。
（6）代谢产物：细菌生长过程中释放的代谢产物，如氨、硫化氢、吲哚和有机酸等，能直接毒害细胞，导致组织损伤。短链脂肪酸是感染根管中的细菌最常产生的有机酸，它们可影响中性粒细胞的趋化、脱颗粒和吞噬功能。丁酸还可抑制成纤维细胞和T细胞的分裂，并刺激白细胞介素1的释放，后者与骨吸收密切相关。
2.宿主对细菌的反应
1）炎症反应：牙髓在与细菌直接接触之前就可发生炎症反应。当龋病发生时，细菌还在牙本质内，其代谢产物就可损害成牙本质细胞，引发受损局部的炎症反应。最初渗出的炎症细胞是一些慢性炎症细胞，当龋病终止或有害刺激被清除后，牙髓的损伤可以得到修复；但当龋病进一步发展时，牙髓的慢性炎症状态就会转为急性炎症，大量的中性粒细胞就会进入组织，导致牙髓不可复性的破坏。
牙髓在受到细菌感染时，受损的细胞可释放大量的炎症介质，引起血管扩张、通透性增加，趋化中性粒细胞进入受损部位，中心粒细胞在杀灭细菌时所释放的溶酶体也导致了牙髓组织的变性或坏死。牙髓炎中增多的多种炎症介质在牙髓炎的病理生理过程中具有重要意义。
（1）神经肽：P物质、降钙素基因相关肽和神经激肽A存在于C纤维中；多巴胺、β水解酶和神经肽Y产生于交感神经纤维。当牙髓受到刺激时，它们可迅速被释放出来，参与疼痛的传递、血管收缩和扩张的调节，以及促进其他炎症介质的释放。
（2）组胺、5-羟色胺和缓激肽：此3种炎症介质在牙髓炎症的早期出现，它们可导致血管通透性的增加、血浆成分的渗出，并参与疼痛反应。
（3）前列腺素和白三烯：在细胞受损后，细胞膜上的磷脂在各种酶的作用下，可生成前列腺素和白三烯，它们除了可增加血管通透性外，还具有趋化白细胞、促进骨吸收和致痛作用。前列腺素和白三烯是极重要的炎症介质，在炎症后期含量较高，因此，它们可能在炎症后期起重要作用。
（4）补体成分：在细菌内毒素等的作用下，补体系统可经替代途径激活，其中C3a、C5a是重要的炎症介质。它们可增加血管壁的通透性，趋化白细胞和促使其他炎症介质的释放；同时，还可发挥调节作用，促进白细胞对病原体的吞噬和杀灭。C3a在炎症牙髓中的出现，表明补体系统参与了牙髓炎的病理过程。
（5）细胞因子求在牙髓病和根尖周病中还有许多细胞因子的介入。IL-1、IL-6和IL-8对炎症细胞有趋化作用，IL-1还可刺激破骨细胞的形成。TNF-α主要由巨噬细胞产生，TNF-β主要由活化的淋巴细胞产生，它们可活化破骨细胞和抑制胶原的合成，在牙槽骨的吸收中发挥重要作用。
2）免疫反应：与身体其他器官或组织一样，根管也可以成为抗原侵入的门户，引发免疫反应。侵入组织的细菌及其产物可作为抗原物质诱发机体的特异性免疫反应。免疫反应在杀灭细菌的同时，也可引起或加重炎症反应，导致组织损伤。除了牙髓和感染根管内的细菌外，许多根管治疗药物也具有抗原特性，同样引起变态反应。
（1）抗体介导的免疫反应或变态反应：在牙髓和根尖周病变中，存在各种免疫球蛋白、肥大细胞、K细胞和补体成分。进入组织中的抗原与附着在肥大细胞上的IgE结合，可使肥大细胞脱颗粒，释放组胺、化学趋化因子、前列腺素和白三烯等炎症介质，引发Ⅰ型变态反应。抗体如IgG和IgM与相应的抗原结合后，可中和毒素和协助对抗原的吞噬，但也可能引起Ⅱ型和Ⅲ型变态反应，造成组织损伤。
（2）细胞介导的免疫反应或变态反应：NK细胞、T细胞和多种细胞因子也存在于牙髓和根尖周组织中。在根尖周病变活动期，辅助性T细胞是优势细胞，占主导地位；慢性期则主要是抑制性T细胞。由T细胞产生的细胞因子与根尖周病的临床症状和骨吸收密切相关。
（3）巨噬细胞：巨噬细胞在慢性根尖周炎的病变发展、防御反应及炎症的持续等方面起重要作用。巨噬细胞除了吞噬外源物质外，还产生一些生物活性物质，如酶、前列腺素和细胞因子、IL-1β、TNF-α等，表明巨噬细胞主要参与骨吸收反应。另外，巨噬细胞通过抗原的表达，作为抗原递呈细胞直接激活辅助细胞，从而始动免疫反应，刺激淋巴细胞分化，产生抗体。巨噬细胞在与细胞因子发生反应的同时，细胞膜释放出花生四烯酸的代谢产物如前列腺素E2、白三烯等。