扫描电镜观察癸酸钠对牙釉质表面抗酸蚀能力的影响*
作者：郭青玉
单位：郭青玉(口腔医院口腔内科 西安 710004)
关键词：脂肪酸；氟；龋病；扫描电镜
西安医科大学学报/990319 摘要 采用生物化学方法及扫描电镜技术观察了0.1mmol/L癸酸钠对牙釉质表面抗酸蚀能力的影响。并同时观察了0.2%氟化钠及癸酸钠与氟化钠混合液抑制牙齿脱矿的作用。结果表明：0.1mmol/L癸酸钠和0.2%氟化钠均能增强牙齿抗酸蚀能力。两者混合液抑制牙齿脱矿的能力大于单独使用其中任何一种，并与先后依次使用癸酸钠与氟化钠的效果一致。因此，认为氟与癸酸独立发挥作用，癸酸抑制牙齿脱矿的作用可能是由于其表面活性作用及湿润特性，而氟则是促进早期龋蚀再矿化。
THE EFFECT OF DECANOATE SODIUM ON THE
, http://www.100md.com
DEMINERALIZATION OF HUMAN DENTAL ENAMEL
BY SCANNING ELECTRON MICROSCOPE
Guo Qingyu
(College of Stomatology)
Abstract By biochemical method and scanning electron microscope technique, the influence of 0.1mmol/L decanoate sodium on the demineralization of human dental enamel by 1% citric acid was observed.The inhibition of demineralization provided by 0.2% fluorid sodium or fluorid-fatty acid mixture was studied and compared at the same time.Our results showed that both decanoate and fluoride can reduce lesion formation.Their mixture (1∶1, V∶V) was more inhibitory than was either alone.We suggested that fluoride and decanoate acted in an independent manner to inhibite demineralization;decanoate was due to a favourable combination of the surfactant and wetting properties at low pH, and fluoride enhanced remineralizatia of early lesion.
, 百拇医药
Key words fatty acid;fluorid;caries;scanning electron microscope
牙菌斑细菌通过酵解食物中的糖类产酸，使局部牙齿表面pH值降低，导致牙体硬组织脱矿，进一步发展成龋蚀，是龋病发病中的关键因素。人类早已认识到，低pH环境下，脂肪酸具有抗细菌和真菌的作用。早在三四十年代就有人发现，增加食物中动物脂肪及植物油所占比例，可降低龋病发病率。Williams给动物致龋食物中加入脂肪酸，结果发现动物龋病患病率明显降低[1]。Hayes等人用脂肪酸盐-葡萄糖溶液给人漱口，发现脂肪酸可抑制菌斑pH下降；并且在低pH环境下，脂肪酸有抑制菌斑细菌糖酵解的作用。连续漱口数周，菌斑产酸菌在菌斑细菌中所占比例下降[2～4]。进一步的研究证实，壬酸和癸酸抑制龋病能力最强，而癸酸抑制进行性龋蚀的能力尤为突出[5]。本研究用生物化学方法及扫描电镜技术观察了癸酸钠对牙釉质表面抗酸蚀能力的影响，旨在探讨脂肪酸预防龋病的机理，为脂肪酸预防龋病提供理论依据。
, http://www.100md.com
材料与方法
1 材料 癸酸钠：纯度99%～100%(Sigma);Kyky2000扫描电镜(北京，中国科学院科学仪器厂)。
2 方法
2.1 配制0.1mmol/L癸酸钠-葡萄糖溶液，取9.71mg癸酸钠放入500ml容量瓶中，加双蒸水至500ml，混匀，NaOH调整溶液pH至8.0，再加入25g葡萄糖。
2.2 收集因牙周病、正畸、外伤或其它非龋病原因而拔除的上切牙，共10枚。高速涡轮机裂钻离断冠根。沿牙体长轴将牙冠分为三等份，流水下冲洗干净，密封装入小瓶内，置低温冰箱(-20℃)保存。
2.3 随机将牙块分为7组，根据Amerougen的方法[6]，将前6组牙块依组序分别放入①0.1mmol/L癸酸钠-葡萄糖溶液；②0.2% NaF溶液；③0.1mmol/L癸酸钠与0.2% NaF混合液 (1∶1，V∶V)；⑤5%葡萄糖溶液；⑥双蒸水中，浸泡2min。第④组牙块在 0.1mmol/L 癸钠酸-葡萄糖溶液中浸泡1min，再在0.2% NaF溶液中浸泡1min。所有样本取出后用蒸馏水冲洗干净，再分别放入1%柠檬酸液中酸蚀1min。第7组样本未经任何处理，其中第⑥组为空白对照组，第⑤组是为排除葡萄糖对牙齿脱矿影响而设的实验对照组，第7组则是正常的牙齿表面，以便于与各实验组进行对比分析。
, 百拇医药
2.4 扫描电镜观察记录各组牙块唇面釉质酸蚀程度。
结果
未经任何处理的正常牙齿表面光滑、平整，釉柱及柱鞘结构不能区分。在平整的牙齿表面有散在的凹陷，为釉质形成时，成釉细胞所在地(图1)。
图1 正常牙齿表面光滑平整
图2 双蒸水处理后酸蚀的牙面，脱矿明显，呈蜂窝状
用蒸馏水处理后进行酸蚀的牙面，变得粗糙不平，釉柱中心明显脱矿凹陷(a所示)，柱鞘相对完整，呈蜂窝状(图2)。5%葡萄糖溶液处理后进行酸蚀，牙面粗糙不平，釉柱及柱鞘均明显脱矿，致正常结构破坏，隐约可见中心脱矿的釉柱头部(*所示)，呈花斑状(图3)。
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图3 5%葡萄糖液处理后酸蚀的牙面，脱矿明显，正常结构破坏，呈花斑状
用0.1mmol/L癸酸钠-葡萄糖溶液处理后进行酸蚀的牙面比较平整，有少数散在的球拍样结构(R所示)，是由轻度脱矿凹陷的柱鞘和相对完整的釉柱形成的(图4)。用0.2%氟化钠预处理后进行酸蚀的牙面比较平整，一些柱鞘轻度脱矿凹陷，釉柱相对完整，呈不规则的圆形和半圆形(图5)。与图2、图3比较，两组牙面脱矿程度明显减轻，表明0.1mmol/L癸酸钠和0.2%氟化钠可抑制牙齿脱矿，增强其抗酸蚀能力。
图4 0.1mmol/L癸酸钠处理后酸蚀的牙面，脱矿不明显，呈球拍样结构
用0.1mmol/L癸酸钠与0.2%氟化钠混合液(1∶1，V∶V)处理牙面后进行酸蚀，与图4、图5比较，该组牙面更为平整，脱矿柱鞘数目少、程度轻，釉柱完整(R所示)，隐约可见球拍样结构(图6)。表明氟与癸酸钠混合液可使牙齿抗酸蚀能力大于单独使用其中任何一种。先后依次使用0.1mmol/L癸酸钠与0.2%氟化钠后进行酸蚀的结果接近图6(图7)。提示氟与癸酸独立发挥其抑制牙齿脱矿的作用。
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图5 0.2%氟化钠液处理后酸蚀的牙面，脱矿不明显，呈不规则的圆形和半圆形
图6 0.1mmol/L癸酸钠与0.2%氟化钠混合液处理后酸蚀的牙面，脱矿极轻微，隐约可见球拍样结构
讨论
1 癸酸钠抑制釉质脱矿的作用 本研究结果表明，用0.1mmol/L癸酸钠-葡萄糖溶液处理牙面能增强其抗酸蚀能力。为以往研究所得癸酸具有明显抑制龋蚀能力的结果提供了超微结构水平的证据，丰富了该项研究的内容。脂肪酸抑制龋蚀的作用可能是由于致龋菌斑中的产酸菌酵解致龋食物中的糖类，使菌斑pH降低，而低pH环境使得脂肪酸的电离作用减少，细菌胞体外环境油：水分配系数增加，改变了细胞膜：水分配系数，导致细胞表面吸附增加，膜通透性改变，并抑制有关酶及能量依赖过程，造成胞浆丢失，细菌死亡(即表面活性作用)，再者低pH条件下，癸酸因具有良好的湿润特性，可渗透进入菌斑，并吸附在油水界面而成为有效的细菌清洁剂。也有人认为，脂肪酸抑制龋蚀的能力是由于其极性碳端与获膜及细菌胞壁结合，非极性碳端游离，妨碍细菌粘附，抑制了菌斑形成之故[7]。
, 百拇医药
图7 先后依次使用0.1mmol/L癸酸钠和0.2%氟化钠液处理后酸蚀的牙面，脱矿极轻
2 癸酸钠-氟化钠混合液的防龋作用 Hayes等人给动物致龋食物中同时加入氟化钠与癸酸，发现两者抑制龋蚀的能力并不比分别使用的效果好。由此，他认为两种试剂独立发挥其抑制龋蚀的作用，即癸酸选择性抑制产酸菌，而氟则主要是促进早期龋蚀的再矿化[5]。本实验结果表明，同时使用氟与癸酸，可使牙齿抗酸蚀能力大于单独使用其中一种，而且与先后依次使用的结果近似。进一步证实了Hayes的结论。这为提高氟化钠的防龋效果找到了理论依据及方法。
3 脂肪酸预防龋病的应用前景 动物实验表明，食物中添加一定量的脂肪酸，不会使其体重增加，因而对动物健康没有危害[2]。中链脂肪酸(C8～C12)可通过简单通透进入粘膜下，经门静脉到达肝脏后氧化成二氧化碳。偶数碳链的脂肪酸代谢成乙酸，并进一步形成乙酰辅酶A；奇数碳链的脂肪酸则可形成乙酸和丙酸，丙酸可代谢成丙酰辅酶A，丙酰辅酶A再羧化形成甲基丙二酰辅酶A。后者是琥珀酰辅酶A的同分异构体。乙酰辅酶A和琥珀酰辅酶A均可参与体内食物代谢，因而它无任何毒性，并不引起过敏反应[1]。实验表明：脂肪酸仅抑制酵解糖类产酸的细菌(即致龋菌)，不抑制非产酸类，长期使用不会造成口腔菌群失调。脂肪酸做为防腐剂广泛使用在食品工业中由来已久，由此使工业化国家中龋病患病率下降[8]。而且Mundorff ,Karjalainen也证实食物中脂质成份有抑制龋病的作用[9，10]。所以用脂肪酸预防龋病不仅安全，而且方便，会带来良好的社会及经济效益。
, 百拇医药
*陕西省卫生厅科研基金资助项目
参考文献
1 Williams K A,Schemehorh B R,Mcdonald Jr J L et al.Influence of selected fatty acids upon plaque formation and caries in the rat.Arch Oral Biol,1982;27∶1027
2 Hayes M L,Berkovitg B K B.The reduction of fissure caries in wistar rats by a soluble salt of nonanoate acid.Arch Oral Biol, 1979;24∶663
3 Hayes M L.The inhibition of bacterial glycolysis in human dental plaque by medium-chain fatty acid-sugar mouth-washes.Arch Oral Biol,1981;26∶223
, 百拇医药
4 Griffiths B S C.The acidogenic potential of plaque from caries-free and caries-prone subjects and the effects of nonanoate-glucose mouthrinses.Brit Dent J, 1979;147∶329
5 Hayes M L,Stobart H J.The effects of medium chain fatty acids and fluoride on fissure caries in wistar rat.Arch Oral Biol, 1990;35(12)∶939
6 Amerongen A V,Oderkerk C H,Driessen A A.Role of Mucins from human whole saliva in the protection of tooth enamel against demineralization in vitro .Caries Res,1987;21∶297
, 百拇医药
7 Liljerark W F,Schauer S V,Bloomquist C G.Compounds which affect the adherence of streptotoccus sanguis and streptotoccus mutans to hydroxyapatite.J Dent Res,1978;57∶373
8 Leikanger S,Bjertnese E,Scheie AA.Effects of food preservatives on growth and metabolism of plaque bqcteria in vitro and in vivo.Scand J Dent Res, 1992;100(6)∶371
9 Munderff Shrestha SA,Featherstone JD.Eisenberg AD et al.Cariogenic potential of foods 11.relationship of food compositon ,plaque microbial counts and salivary paramters to caries in the rat model.Caries Res,1994;28(2)∶106
10 Karjalainen S,Sewon L,Soderling E et al.Oral Health of 3-year-old children and their parents after 29 months of child-focused antiatherosclerotic dietary intervention in a prospective randomized trial.Caries Res, 1997;31∶180
(1999-01-12收稿 1999-03-28修回), 百拇医药
单位：郭青玉(口腔医院口腔内科 西安 710004)
关键词：脂肪酸；氟；龋病；扫描电镜
西安医科大学学报/990319 摘要 采用生物化学方法及扫描电镜技术观察了0.1mmol/L癸酸钠对牙釉质表面抗酸蚀能力的影响。并同时观察了0.2%氟化钠及癸酸钠与氟化钠混合液抑制牙齿脱矿的作用。结果表明：0.1mmol/L癸酸钠和0.2%氟化钠均能增强牙齿抗酸蚀能力。两者混合液抑制牙齿脱矿的能力大于单独使用其中任何一种，并与先后依次使用癸酸钠与氟化钠的效果一致。因此，认为氟与癸酸独立发挥作用，癸酸抑制牙齿脱矿的作用可能是由于其表面活性作用及湿润特性，而氟则是促进早期龋蚀再矿化。
THE EFFECT OF DECANOATE SODIUM ON THE
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DEMINERALIZATION OF HUMAN DENTAL ENAMEL
BY SCANNING ELECTRON MICROSCOPE
Guo Qingyu
(College of Stomatology)
Abstract By biochemical method and scanning electron microscope technique, the influence of 0.1mmol/L decanoate sodium on the demineralization of human dental enamel by 1% citric acid was observed.The inhibition of demineralization provided by 0.2% fluorid sodium or fluorid-fatty acid mixture was studied and compared at the same time.Our results showed that both decanoate and fluoride can reduce lesion formation.Their mixture (1∶1, V∶V) was more inhibitory than was either alone.We suggested that fluoride and decanoate acted in an independent manner to inhibite demineralization;decanoate was due to a favourable combination of the surfactant and wetting properties at low pH, and fluoride enhanced remineralizatia of early lesion.
, 百拇医药
Key words fatty acid;fluorid;caries;scanning electron microscope
牙菌斑细菌通过酵解食物中的糖类产酸，使局部牙齿表面pH值降低，导致牙体硬组织脱矿，进一步发展成龋蚀，是龋病发病中的关键因素。人类早已认识到，低pH环境下，脂肪酸具有抗细菌和真菌的作用。早在三四十年代就有人发现，增加食物中动物脂肪及植物油所占比例，可降低龋病发病率。Williams给动物致龋食物中加入脂肪酸，结果发现动物龋病患病率明显降低[1]。Hayes等人用脂肪酸盐-葡萄糖溶液给人漱口，发现脂肪酸可抑制菌斑pH下降；并且在低pH环境下，脂肪酸有抑制菌斑细菌糖酵解的作用。连续漱口数周，菌斑产酸菌在菌斑细菌中所占比例下降[2～4]。进一步的研究证实，壬酸和癸酸抑制龋病能力最强，而癸酸抑制进行性龋蚀的能力尤为突出[5]。本研究用生物化学方法及扫描电镜技术观察了癸酸钠对牙釉质表面抗酸蚀能力的影响，旨在探讨脂肪酸预防龋病的机理，为脂肪酸预防龋病提供理论依据。
, http://www.100md.com
材料与方法
1 材料 癸酸钠：纯度99%～100%(Sigma);Kyky2000扫描电镜(北京，中国科学院科学仪器厂)。
2 方法
2.1 配制0.1mmol/L癸酸钠-葡萄糖溶液，取9.71mg癸酸钠放入500ml容量瓶中，加双蒸水至500ml，混匀，NaOH调整溶液pH至8.0，再加入25g葡萄糖。
2.2 收集因牙周病、正畸、外伤或其它非龋病原因而拔除的上切牙，共10枚。高速涡轮机裂钻离断冠根。沿牙体长轴将牙冠分为三等份，流水下冲洗干净，密封装入小瓶内，置低温冰箱(-20℃)保存。
2.3 随机将牙块分为7组，根据Amerougen的方法[6]，将前6组牙块依组序分别放入①0.1mmol/L癸酸钠-葡萄糖溶液；②0.2% NaF溶液；③0.1mmol/L癸酸钠与0.2% NaF混合液 (1∶1，V∶V)；⑤5%葡萄糖溶液；⑥双蒸水中，浸泡2min。第④组牙块在 0.1mmol/L 癸钠酸-葡萄糖溶液中浸泡1min，再在0.2% NaF溶液中浸泡1min。所有样本取出后用蒸馏水冲洗干净，再分别放入1%柠檬酸液中酸蚀1min。第7组样本未经任何处理，其中第⑥组为空白对照组，第⑤组是为排除葡萄糖对牙齿脱矿影响而设的实验对照组，第7组则是正常的牙齿表面，以便于与各实验组进行对比分析。
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2.4 扫描电镜观察记录各组牙块唇面釉质酸蚀程度。
结果
未经任何处理的正常牙齿表面光滑、平整，釉柱及柱鞘结构不能区分。在平整的牙齿表面有散在的凹陷，为釉质形成时，成釉细胞所在地(图1)。
图1 正常牙齿表面光滑平整
图2 双蒸水处理后酸蚀的牙面，脱矿明显，呈蜂窝状
用蒸馏水处理后进行酸蚀的牙面，变得粗糙不平，釉柱中心明显脱矿凹陷(a所示)，柱鞘相对完整，呈蜂窝状(图2)。5%葡萄糖溶液处理后进行酸蚀，牙面粗糙不平，釉柱及柱鞘均明显脱矿，致正常结构破坏，隐约可见中心脱矿的釉柱头部(*所示)，呈花斑状(图3)。
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图3 5%葡萄糖液处理后酸蚀的牙面，脱矿明显，正常结构破坏，呈花斑状
用0.1mmol/L癸酸钠-葡萄糖溶液处理后进行酸蚀的牙面比较平整，有少数散在的球拍样结构(R所示)，是由轻度脱矿凹陷的柱鞘和相对完整的釉柱形成的(图4)。用0.2%氟化钠预处理后进行酸蚀的牙面比较平整，一些柱鞘轻度脱矿凹陷，釉柱相对完整，呈不规则的圆形和半圆形(图5)。与图2、图3比较，两组牙面脱矿程度明显减轻，表明0.1mmol/L癸酸钠和0.2%氟化钠可抑制牙齿脱矿，增强其抗酸蚀能力。
图4 0.1mmol/L癸酸钠处理后酸蚀的牙面，脱矿不明显，呈球拍样结构
用0.1mmol/L癸酸钠与0.2%氟化钠混合液(1∶1，V∶V)处理牙面后进行酸蚀，与图4、图5比较，该组牙面更为平整，脱矿柱鞘数目少、程度轻，釉柱完整(R所示)，隐约可见球拍样结构(图6)。表明氟与癸酸钠混合液可使牙齿抗酸蚀能力大于单独使用其中任何一种。先后依次使用0.1mmol/L癸酸钠与0.2%氟化钠后进行酸蚀的结果接近图6(图7)。提示氟与癸酸独立发挥其抑制牙齿脱矿的作用。
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图5 0.2%氟化钠液处理后酸蚀的牙面，脱矿不明显，呈不规则的圆形和半圆形
图6 0.1mmol/L癸酸钠与0.2%氟化钠混合液处理后酸蚀的牙面，脱矿极轻微，隐约可见球拍样结构
讨论
1 癸酸钠抑制釉质脱矿的作用 本研究结果表明，用0.1mmol/L癸酸钠-葡萄糖溶液处理牙面能增强其抗酸蚀能力。为以往研究所得癸酸具有明显抑制龋蚀能力的结果提供了超微结构水平的证据，丰富了该项研究的内容。脂肪酸抑制龋蚀的作用可能是由于致龋菌斑中的产酸菌酵解致龋食物中的糖类，使菌斑pH降低，而低pH环境使得脂肪酸的电离作用减少，细菌胞体外环境油：水分配系数增加，改变了细胞膜：水分配系数，导致细胞表面吸附增加，膜通透性改变，并抑制有关酶及能量依赖过程，造成胞浆丢失，细菌死亡(即表面活性作用)，再者低pH条件下，癸酸因具有良好的湿润特性，可渗透进入菌斑，并吸附在油水界面而成为有效的细菌清洁剂。也有人认为，脂肪酸抑制龋蚀的能力是由于其极性碳端与获膜及细菌胞壁结合，非极性碳端游离，妨碍细菌粘附，抑制了菌斑形成之故[7]。
, 百拇医药
图7 先后依次使用0.1mmol/L癸酸钠和0.2%氟化钠液处理后酸蚀的牙面，脱矿极轻
2 癸酸钠-氟化钠混合液的防龋作用 Hayes等人给动物致龋食物中同时加入氟化钠与癸酸，发现两者抑制龋蚀的能力并不比分别使用的效果好。由此，他认为两种试剂独立发挥其抑制龋蚀的作用，即癸酸选择性抑制产酸菌，而氟则主要是促进早期龋蚀的再矿化[5]。本实验结果表明，同时使用氟与癸酸，可使牙齿抗酸蚀能力大于单独使用其中一种，而且与先后依次使用的结果近似。进一步证实了Hayes的结论。这为提高氟化钠的防龋效果找到了理论依据及方法。
3 脂肪酸预防龋病的应用前景 动物实验表明，食物中添加一定量的脂肪酸，不会使其体重增加，因而对动物健康没有危害[2]。中链脂肪酸(C8～C12)可通过简单通透进入粘膜下，经门静脉到达肝脏后氧化成二氧化碳。偶数碳链的脂肪酸代谢成乙酸，并进一步形成乙酰辅酶A；奇数碳链的脂肪酸则可形成乙酸和丙酸，丙酸可代谢成丙酰辅酶A，丙酰辅酶A再羧化形成甲基丙二酰辅酶A。后者是琥珀酰辅酶A的同分异构体。乙酰辅酶A和琥珀酰辅酶A均可参与体内食物代谢，因而它无任何毒性，并不引起过敏反应[1]。实验表明：脂肪酸仅抑制酵解糖类产酸的细菌(即致龋菌)，不抑制非产酸类，长期使用不会造成口腔菌群失调。脂肪酸做为防腐剂广泛使用在食品工业中由来已久，由此使工业化国家中龋病患病率下降[8]。而且Mundorff ,Karjalainen也证实食物中脂质成份有抑制龋病的作用[9，10]。所以用脂肪酸预防龋病不仅安全，而且方便，会带来良好的社会及经济效益。
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*陕西省卫生厅科研基金资助项目
参考文献
1 Williams K A,Schemehorh B R,Mcdonald Jr J L et al.Influence of selected fatty acids upon plaque formation and caries in the rat.Arch Oral Biol,1982;27∶1027
2 Hayes M L,Berkovitg B K B.The reduction of fissure caries in wistar rats by a soluble salt of nonanoate acid.Arch Oral Biol, 1979;24∶663
3 Hayes M L.The inhibition of bacterial glycolysis in human dental plaque by medium-chain fatty acid-sugar mouth-washes.Arch Oral Biol,1981;26∶223
, 百拇医药
4 Griffiths B S C.The acidogenic potential of plaque from caries-free and caries-prone subjects and the effects of nonanoate-glucose mouthrinses.Brit Dent J, 1979;147∶329
5 Hayes M L,Stobart H J.The effects of medium chain fatty acids and fluoride on fissure caries in wistar rat.Arch Oral Biol, 1990;35(12)∶939
6 Amerongen A V,Oderkerk C H,Driessen A A.Role of Mucins from human whole saliva in the protection of tooth enamel against demineralization in vitro .Caries Res,1987;21∶297
, 百拇医药
7 Liljerark W F,Schauer S V,Bloomquist C G.Compounds which affect the adherence of streptotoccus sanguis and streptotoccus mutans to hydroxyapatite.J Dent Res,1978;57∶373
8 Leikanger S,Bjertnese E,Scheie AA.Effects of food preservatives on growth and metabolism of plaque bqcteria in vitro and in vivo.Scand J Dent Res, 1992;100(6)∶371
9 Munderff Shrestha SA,Featherstone JD.Eisenberg AD et al.Cariogenic potential of foods 11.relationship of food compositon ,plaque microbial counts and salivary paramters to caries in the rat model.Caries Res,1994;28(2)∶106
10 Karjalainen S,Sewon L,Soderling E et al.Oral Health of 3-year-old children and their parents after 29 months of child-focused antiatherosclerotic dietary intervention in a prospective randomized trial.Caries Res, 1997;31∶180
(1999-01-12收稿 1999-03-28修回), 百拇医药