鋅與齲病關系的研究進展

楊 旸 綜述;唐子圣 審校

(上海200011:1.上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院口腔醫學院; 2.上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院·牙體牙髓科;上海市口腔醫學重點實驗室)

1 鋅在口腔內的分布

鋅(Zincum，Zn)作為一種人體必需的金屬微量元素，自然廣泛地分布于唾液、釉質和菌斑中［1］。臨床統計數據顯示:一個健康的成年人唾液中約含有(55±17)g/L鋅，且男性略高于女性［2］。在牙萌出前，釉質表面就存在大量的鋅離子，而在萌出后的一段時間內其含量仍在不斷上升，這可能是由于在不斷暴露于口腔環境的過程中，釉質與唾液持續性接觸使更多的鋅離子附著并結合，但這部分新結合的鋅將在未來的20～30年間逐漸流失。鋅同樣存在于牙菌斑中，但由于定義的差異，其含量的測定結果眾說紛紜。也有學者認為:黏膜是鋅在口腔內最主要的儲備場所，但尚缺乏充分的依據。

2 鋅與牙體硬組織脫礦和再礦化的關系

齲病的發生發展實際上是一種牙體硬組織結構的進行性病損，表現為無機質脫礦和有機質分解，病變由牙釉質表層逐步深入［3］，而釉質表面的主要成分是羥基磷灰石晶體(Hydroxyapatite，HAP)，以羥磷灰石片作為模型可在體外模擬觀察釉質的結構和組分變化情況［4］。

研究發現:鋅及其他一些金屬陽離子能有效降低甚至抑制釉質羥基磷灰石的溶解［5］，在相同的酸性環境中，晶體表面含鋅量越高，其破壞程度越輕微，鈣與磷的丟失越少［6］。在鋅離子大量沉積的區域，釉質的再礦化程度也較高，表明鋅同時參與釉質的礦化過程;在已脫礦的釉面鋅還能促進磷酸鈣的再沉積，改善羥磷灰石晶體的結構，且其引發再礦化的能力具有濃度和時間依賴性［7］。

當鋅與氟聯合應用時，不但能增加釉質對氟離子的吸收率，還能明顯減輕釉質表面的脫礦程度［8］，在鋅達到一定濃度時能使已發生早期齲變的釉面重新再礦化從而延緩病變進程［9］，這可能是因為兩者的結合可使釉質表層形成更多孔狀結構而有利于鈣磷沉積［10］。然而當鋅離子低于有效濃度時，釉面的脫礦程度又會重新回升，也就是說，只有在一定濃度水平上，鋅才能夠持續有效地防止釉質脫礦溶解，并促進其再礦化［11］。

另外，當齲損深入牙本質時，還可利用鋅離子對牙本質小管的封閉作用而阻止感染和破壞的進一步發展［12］。近年來，還有研究認為在牙本質脫礦過程中，膠原的降解作用占據至關重要地位［13］，而鋅或其螯合物能降低基質金屬蛋白酶介導的膠原降解，增強牙本質膠原的穩定性［14］，但這一結論仍需更多的實驗驗證。

以上結果提示:盡管鋅還有一定的局限性，但不可否認其一定程度上具有保護牙體組織和“促愈”的功效，展現出了良好的防齲和抗齲潛能。

3 鋅的抗微生物效應

在齲病的發生發展過程中，微生物的產酸作用占據了十分重要的地位，而變異鏈球菌(S.mutans)有較強的產酸和耐酸性，能迅速發酵多種碳水化合物產生大量的酸，造成局部硬組織脫礦，是公認最主要的致齲微生物［15］。

有研究指出:鋅離子能減緩細胞的分解和氧化代謝并消除過氧化氫產物，從而顯著抑制變異鏈球菌的生長、獲得性膜的形成和細菌的黏附［16］，極大程度地削弱菌斑生物膜中細胞的生理活動［17］;同時還能通過改變細胞膜表面質子自由能△p以減少鏈球菌葡萄糖基轉移酶產物(主要是GtfB，GtfC)的生成，降低細胞的ATP效能和嗜碘性多糖水平來抑制細菌產酸［18］，與傳統的氟制劑相比，鋅具有更優秀的抗菌性能［19］。

早期的實驗結論認為:在酸性環境下鋅離子與氟離子能共同作用殺滅變異鏈球菌，且環境pH值的降低并不能改變鋅離子抑制細菌產酸的效能。但近年來研究發現:在pH=7.0的中性環境中，僅0.01 mmol/L Zn2+就能抑制變異鏈球菌產酸達20～40 min，同時減少高達76%的酸性產物;當濃度達到0.3 mmol/L時，幾乎能完全阻斷細菌產酸;然而在pH=5.0的環境中Zn2+卻幾乎不發揮上述抑制作用［20-23］。因此有學者提出:鋅的抗微生物效應受到其濃度和溶液pH值等條件的限制，隨著pH值的降低，鋅離子的抗菌效應也隨之下降，大多數鋅鹽僅能起到抑菌作用而無法完全殺滅細菌，即使是效能最高的枸櫞酸鋅也只有在濃度高達10～20 mmol/L時才具有微弱的殺菌性［21］。

以上結果表明:當鋅達到一定濃度且溶液的pH值合適時，能夠對抗變異鏈球菌及其他一些口腔致齲菌的生長、產酸、抑制菌斑生物膜的形成和粘附，是一種較有效的抗微生物成分。

4 鋅在口腔內的結合方式和有效附著水平

在體外模型中，鋅離子能夠擴散分布于羥磷灰石晶體的表面形成結晶層，在一種特殊的鈣空位復合物的幫助下與鈣離子競爭結合位點(主要是CaⅡ)而附著，這種復合物同時還能提高羥磷灰石晶體與周圍溶液的離子交換效率［3］。通過延伸X線吸收細微結構(Extended X-ray Absorption Fine Structure，EXAFS)觀測發現:晶體表面結合的鋅呈一種特異的四面體結構，包括兩個～2.85-3.07?的磷原子和兩個～3.71-4.02?的鈣原子［23］，但由于鋅離子的半徑(0.074 nm)略小于鈣離子(0.099 nm)，致使形成的Zn-HAP層結晶度較低，耐熱性差，因此這樣的結合方式并不牢固，即使是在已結合的鋅離子中仍有近半數將在易致齲的酸性環境中重新脫落，并被鈣離子再次取代，越是結合得不牢固的鋅離子越容易因各種外界因素的作用如唾液的沖刷洗滌、酸性微環境或溫度升高等而被清除，同時，重新結合的鈣離子又將使鋅更難以吸附［24］。

臨床研究發現:在使用含鋅牙膏刷牙后的12 h內，約有30%的鋅制劑仍能存留于口腔中，唾液中的鋅離子濃度在30～60 min內能維持在比較高的水平，之后出現明顯的降幅，在約2 h后，鋅離子濃度將重新恢復至基線水平。在菌斑中的情況則相對要好一些，附著的鋅離子在12 h內都能維持在較高的濃度水平，含量可從 5.2 μg/g增加至84.3 μg/g，且當增加鋅的含量或者使用次數后效果將更加明顯［25］。類似的結論在使用含鋅漱口水或是牙粉進行的實驗中也得到證實［26］，然而目前尚缺乏藥物動力學方面的相關研究報道。

5 鋅與齲病發病率的聯系

一項覆蓋全球176個國家的調查中發現:中國人口平均每天通過食物攝入2.67 mg鋅，近14.1%的人群面臨缺鋅的風險［27］。然而，盡管有研究指出體內鋅元素的長期缺乏可能會提高復發性唇皰疹、灼口綜合征等口腔疾病的發生率，但鋅攝入量與恒牙齲病發病率的關聯卻鮮有報道和陽性結論，釉質表面的鋅濃度與牙體組織患齲率間也無顯著關聯［28］。

早期一項齲病臨床調查顯示:無論是否在含氟牙膏中加入鋅和鋅的濃度高低對齲病的發病率均無明顯影響。但值得注意的是，近年來一項對68名學齡前兒童的調查研究中發現:口服補鋅可減少幼兒齲病的發生率，同時改善牙齦和菌斑指數［29］，在乳牙高齲、無齲組的唾液樣本檢測中，也發現鋅的含量存在明顯差異(0.17 ppm/12.33 ppm)［30］，說明鋅可能對預防乳牙齲病有一定積極的意義。

在動物實驗中，被抑制鋅攝入的小鼠體內含鋅量顯著下降，齲病發病率明顯升高，且釉質平滑面形成了更多牙石。考慮到小鼠釉質的結構與人類基本相似(差別僅僅表現在其釉質表面的鋅濃度要更高些)，且嚙齒類動物唾液的pH值要高于人類，加之鈣含量不同和受其他一些可能致齲的因素影響，動物實驗的結論也有一定的參考價值。

鑒于齲病是一種由口腔中多種因素復合作用所導致的牙體硬組織細菌感染性疾病，目前的研究現狀尚無法對鋅與齲病發病率間是否存在確切聯系給出明確的定論，因此，探討兩者間的關系并為日后提供切實有效的臨床手段仍是未來研究的重點所在。

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