變異鏈球菌在口腔固定修復失敗機制分析中的研究進展

吳政西，李風蘭，2※

(1.山西醫科大學口腔醫學院·口腔醫院，太原 030012； 2.山西省人民醫院口腔修復科，太原 030012)

牙齒對人體的身心健康十分重要。牙齒在食物咀嚼過程中起重要作用，不同類型的牙齒具有不同的結構和功能，在食物咀嚼循環中具有各自的特殊作用。牙體缺損、牙列缺損和缺失通常會影響患者的自信心?？谇还潭ㄐ迯椭委煆V泛應用于牙體大面積缺損或牙列缺失的臨床治療，但固定義齒修復體可對口腔局部生理性自潔作用造成影響，引起局部組織微生態改變，繼而發生口腔炎癥和疾病，最終導致固定修復治療失敗[1]。變異鏈球菌具有高黏附力、產酸性和酸性特征，可大量附著于固定義齒修復體上，導致固定義齒修復體表面損傷；此外，固定義齒修復體的材料及表面特性也與固定義齒修復體表面變異鏈球菌的定植有關[1]。以變異鏈球菌為主的口腔生物膜形成和積聚在牙科疾病的發展過程中起重要作用[2]。現就變異鏈球菌在口腔固定修復治療失敗中的機制予以綜述。

1 牙體缺損或牙列缺失的臨床修復現狀

牙齒是人體重要的咀嚼器官，并在輔助發音、言語以及保持頜面部協調美觀等方面均具有重要作用。牙體存在于口腔復雜的有菌環境中，長期積聚在牙體表面的細菌成為牙體缺損和缺失的原因之一[3-4]。其次，環境及遺傳等因素也可導致牙體缺損和缺失，損害人群口腔健康，降低其生存質量。固定義齒修復是治療牙體缺損和缺失的重要方法之一，目前常用的固定義齒修復體有嵌體/部分冠，貼面/全冠和樁核冠等。銀汞合金是傳統牙體修補充填材料，通常用于承受咀嚼力的后牙部位牙體缺損的修復。復合樹脂修復缺損牙齒具有美觀性的特點，可提供最佳的牙齒配色，故可用于前牙缺損的修補充填。

與傳統充填體相比，嵌體/部分冠可以更好地恢復咬合及鄰面接觸關系，但嵌體/部分冠固位主要是粘接固位，與全冠相比，嵌體/部分冠修復的患牙需有足夠的剩余牙體硬組織，以保證固位與抗力。當牙體嚴重缺損，常規修復技術不足以獲得窩洞足夠的固位和抗力時，就需要采用樁等附加固位措施來固位，形成樁核冠。

隨著口腔修復材料的發展，臨床口腔修復的成功率得到很大提高，但仍存在治療失敗的問題。有研究表明，充填治療每年的失敗率高達7.9%；固定義齒的5年失敗率為10%以上，而繼發齲是造成治療失敗的主要原因[5-6]。對種植體的10年隨訪研究表明，種植體成功率達到92.8%～97.1%，但仍不能忽視由于細菌生物膜導致的種植體周圍炎，由于骨質流失閾值不同，種植體周圍炎的患病率(11%～47%)的差異較大[7-9]。

2 變異鏈球菌在繼發齲中的作用機制

基牙鄰面和頰面接觸區也是齲壞的好發部位，與義齒的材料、設計及制作密切相關。牙體缺損修復后或經齲病治療后的充填材料邊緣與窩洞周圍牙體組織破裂，修復材料與牙體組織不密合(存在小的縫隙)為細菌及食物的聚集提供了有利條件，增加了口腔清潔的難度。此外，口腔唾液蛋白或糖蛋白吸附于牙面形成獲得性膜，殘留的食物與細菌可很快吸附于獲得性膜表面，形成牙菌斑，繼而導致牙齒礦物質在酸性環境下(牙菌斑中細菌產酸)發生溶解，牙齒中的鈣和磷酸鹽等無機離子分解，牙齒組織脫礦，且酸性物質不斷產生，脫礦現象持續存在，最終導致牙體與修復體邊緣繼發齲的發生。

目前，對引起繼發齲的微生物因素的認識尚未達成一致。Splieth等[10]研究發現，樹脂充填窩洞內部菌群主要為梭桿菌屬或卟啉單胞菌屬。Thomas等[11]研究發現，復合樹脂充填窩洞中變異鏈球菌比例更高，可能與pH<5.5時窩洞局部微環境更適于變異鏈球菌生長有關。既往研究認為，以變異鏈球菌(c、e、f型)和遠緣鏈球菌 (血清型d和g型)為代表的變異鏈球菌群是引起齲齒的主要致病菌[12-13]。變異鏈球菌可產生葡萄糖基轉移酶、蔗糖酶、果糖基轉移酶和葡聚糖酶等胞外酶，這些酶可在細菌的糖合成與代謝中起重要作用，而糖類是細菌賴以生存的物質。葡萄糖基轉移酶有3種類型，可將蔗糖和淀粉等糖類中的葡萄糖基單元聚合成葡聚糖[14-15]。葡聚糖結合蛋白與葡聚糖的結合有助于細菌在牙體表面黏附，并可促進細菌間黏附和菌斑聚集[15]。變異鏈球菌通常借助細胞壁上的蛋白與獲得性膜中的唾液糖蛋白產生吸附作用，使變異鏈球菌快速吸附到獲得性膜表面。變異鏈球菌可耐受局部酸性環境并不斷產生酸性物質，使修復體或牙齒表面局部pH值降低。齲病的主要特征是細菌糖代謝產生的酸性物質使牙齒外層礦物質層的局部丟失，引起修復體邊緣微滲漏和繼發齲，導致修復體固位力喪失，出現填充物松動或脫落[12,16-17]。

3 變異鏈球菌在修復失敗中的其他作用機制

3.1變異鏈球菌對金屬的腐蝕作用 鎳鉻和鈷鉻合金通常用作烤瓷類修復體的基礎結構。一般認為，口腔金屬材料腐蝕是由不同金屬材料化學電位差異形成電流所致，這種電化學腐蝕的發生取決于金屬材料的種類、生產過程、處理方式(熱、化學、機械)等[17-18]。電化學腐蝕也可發生在咀嚼或刷牙時，金屬材料表面的鈍化層受損可加重電化學腐蝕。大多數金屬材料的腐蝕是電化學誘導。在復雜的口腔環境中，還存在微生物對金屬材料的腐蝕。

Lu等[19]研究發現，口腔復雜的微生物和電解質環境易發生金屬材料腐蝕，其原因可能是金屬表面的細菌存在陰極/陽極區域，導致腐蝕電流。口腔微生物代謝產物(如無機酸、有機酸、硫化物)可降低口腔pH值，引起金屬材料的微生物腐蝕，同時還可通過改變金屬材料周圍環境(如氧濃度、無機鹽濃度、酸堿度)使口腔局部形成氧濃差電池[20-21]?？谇淮x產物(如有機酸)還可直接與金屬反應[22]。變形鏈球菌誘導鎳鉻和鈷鉻合金的腐蝕引起合金表面粗糙和牙菌斑積累，導致牙釉質脫礦和修復材料腐蝕?？谇唤饘俨牧系拇植诟g表面還可改變變形鏈球菌毒力基因的表達，加速細菌的黏附和腐蝕。Zhang等[23]用實時逆轉錄聚合酶鏈反應檢測出與變形鏈球菌黏附和產酸相關基因(gtfBCD、gbpB、ftf和ldh)的表達。

3.2變異鏈球菌對全瓷材料的黏附作用 全瓷材料的機械強度高、生物相容性好、美學效果佳，得到臨床醫師和患者的廣泛認可，已成為傳統烤瓷修復體的最佳替換材料[24]。牙科陶瓷材料的廣泛應用對材料機械性能的要求越來越高，近年已引入了多種不同化學和機械性能的牙科陶瓷材料[25]。如以長石或白榴石陶瓷為代表的玻璃陶瓷，可作為嵌體、貼面、單冠的修復；玻璃滲透氧化鋁和氧化鋯陶瓷以及部分穩定和增強的氧化鋯陶瓷(都是以釔四方氧化鋯為基礎)可作為高強度支架拓寬了固定義齒修復體的應用范圍[26]。菌斑形成和細菌黏附與齲病發生的密切相關，物體表面的粗糙度是影響細菌黏附的重要因素[27]。Vo等[28]對不同方式制備的二硅酸鋰陶瓷修復體的表面粗糙度與細菌黏附力的研究發現，修復體表面細菌計數與其粗糙度之間呈顯著正相關。但是，Hahnel等[29]發現，并不是所有變異鏈球菌的黏附差異都可通過牙齒表面粗糙度解釋。Meier等[30]對不同修復材料變異鏈球菌黏附情況的研究表明，與修復材料相比，唾液對細菌聚集的影響較大。此外,變異鏈球菌還可通過葡萄糖基轉移酶將蔗糖合成為胞外葡聚糖，進一步促進變異鏈球菌和其他細菌的黏附[31]。

3.3變異鏈球菌對樹脂材料的降解作用 樹脂材料是目前口腔臨床使用最廣泛的修復材料，操作簡單，且美觀性強[32]。復合樹脂是復雜的混合材料，主要由有機樹脂基質和涂有偶聯劑(通常為硅烷)的無機填料顆粒組成，基于樹脂的牙科修復復合樹脂表面不均勻，故其填料顆粒的空間尺度存在微米級到納米級的地形和化學差異。

有報道稱，口腔間接復合樹脂修復體的細菌積累顯著低于直接復合樹脂修復體，由此可見，復合樹脂材料的表面形貌對口腔細菌的積累具有重要作用，且與復合樹脂材料的種類無關[33]。在體外復合樹脂材料上，變異鏈球菌的生長速度加快，可能是未反應單體浸出促進了致齲細菌生長和(或)修復體表面粗糙導致細菌黏附增加所致[34-35]。研究表明，變異鏈球菌病原體能夠降解牙科樹脂復合材料和黏接劑的酯酶活性[36]?？梢姡毦旅苌锬さ男纬蓵е聵渲瑥秃喜牧系某掷m破壞。

3.4變異鏈球菌對種植修復的作用 鈦耐腐蝕性強、密度低、機械強度和生物相容性較高，是理想的可摘和固定義齒材料[37]?？谇煌僖汉妄l溝液成分的作用可加重細菌對鈦以及鈦合金材料的腐蝕。Mabilleau等[38]研究顯示，含氟離子、過氧化氫和乳酸的唾液對鈦具有腐蝕性，且呈逐漸加重趨勢，故建議鈦類修復體患者應保持良好的口腔衛生習慣，并避免使用氟化牙膏。Guindy等[39]采用光和掃描顯微鏡對6個口腔植入物及其表面腐蝕情況進行分析發現，6個植入物及其內冠表面上均檢測到腐蝕損傷和氧化。變異鏈球菌引起的腐蝕導致牙冠與基臺之間或基臺與種植體之間的間隙裂縫，并釋放有毒金屬離子，這些有毒離子擴散到種植體周圍骨骼中，導致骨骼結構破壞，加速骨整合，導致修復治療失敗。Souza等[40]采用開路電位和電化學阻抗譜方法評估人工唾液對以變異鏈球菌為主的生物膜積聚純鈦修復體的腐蝕作用的研究發現，生物膜形成可提高鈦的腐蝕敏感性。變異鏈球菌代謝釋放的乳酸、甲酸及乙酸等產物使周圍環境pH值降低，且長時間浸泡于高蔗糖濃度的生物膜純鈦與酸性物質或(和)氟化物結合，經新陳代謝誘導鈦基底和種植體——基臺結構腐蝕，從而導致鈦的耐腐蝕性降低[41]。

4 小 結

細菌通常易黏附于口腔修復體上，特別是固定義齒修復體邊緣，導致患者易出現術后牙齒敏感、牙髓炎等。細菌侵入牙體和修復材料導致繼發齲形成，腐蝕金屬修復體、降解樹脂修復體、以變異鏈球菌為主的生物膜積聚導致純鈦種植體表面抗腐蝕性降低是變異鏈球菌引起口腔固定修復治療失敗的主要機制。口腔中含氟離子、過氧化氫和乳酸的唾液為變異鏈球菌腐蝕鈦及鈦合金種植體提供適宜的條件。變異鏈球菌對修復體表面的降解還與修復體表面的粗糙度及硬度有關。

臨床上，對抗細菌黏附及生物膜形成低敏感性牙科生物材料的需求極大。因此，對新型口腔生物材料的深入研究有助于口腔修復材料的發展。理想的口腔抗菌生物修復材料應具有抑制生物膜黏附、阻止生物膜生長、影響生物膜代謝、調節微生物生態系統等功能。目前，含12-異丁烯?；趸?、氟化物和納米銀顆粒等組分的抗菌材料已進入口腔臨床實踐階段，但大多數新一代抗菌生物材料仍處于體外研究階段，仍需要進一步的體內研究以確定抗菌生物材料誘導的細菌耐藥性。