一、 龋病的定义和特征

龋病（dental caries or tooth decay）是在以细菌为主的多种因素影响下，牙体硬组织发生慢性进行性破坏的一种疾病。

致龋的多种因素主要包括细菌和牙菌斑、食物以及牙所处的环境等。就病因学角度而言，龋病也可称为牙体硬组织的细菌感染性疾病。

患龋病时，牙体硬组织的病理改变涉及釉质、牙本质和牙骨质，基本变化是微生物在牙面将蔗糖转化为酸，从而造成无机物脱矿和有机物分解。

龋病的临床特征是牙体硬组织在色、形、质各方面均发生变化。初期时牙龋坏部位的硬组织发生脱矿，微晶结构改变，牙透明度下降，致使釉质呈白垩色。继之病变部位有色素沉着，局部可呈黄褐色或棕褐色。随着无机成分脱矿、有机成分破坏分解的不断进行，釉质和牙本质疏松软化，最终发生牙体缺损，形成龋洞。龋洞一旦形成，则缺乏自身修复能力。

龋病是人类的常见病、多发病之一，在各种疾病的发病率中，龋病位居前列。但由于其病程进展缓慢，在一般情况下不危及患者生命，因此不易受到人们重视。实际上龋病给人类造成的危害甚大，特别是病变向牙体深部发展后，可引起牙髓病、根尖周病、颌骨炎症等一系列并发症，以致严重影响全身健康。随着牙体硬组织的不断破坏，可逐渐造成牙冠缺损，成为残根，终至牙丧失，破坏咀嚼器官的完整性。这样不仅影响消化功能，而且在童年时期可影响牙颌系统的生长发育，使人体健康素质下降。此外，龋病及其继发病作为一个病灶，引起远隔脏器疾病的案例也时有报道。

二、 龋病的历史

有史以来，人类就开始与龋病进行斗争，时至今日，国际社会为征服这一疾病仍在耗费大量人力、物力和财力。

龋病也是人类历史上一种极为古老的疾病。据考古研究发现，目前可以整理出来的龋病流行病学资料可以追溯至新石器时代，即公元前12 000～3000年。

我国古代的医学不仅对龋病早有认识，而且具有丰富的防治经验。有关我国防治龋病历史进程中的重大事件，已在绪论中叙及，不再赘述。在此仅举一例，我国唐代《新修本草》一书中有采用银膏补牙的记载，其配方与现代广泛使用的银汞合金非常相似，含有汞、银、铜、锡几种成分，这比西方采用银汞合金充填龋齿要早七八百年。我国的这些医学遗产是对人类的伟大贡献，在医学史上写下了光辉的篇章。

从文艺复兴时代起，欧洲的口腔医学，特别是关于龋病的研究有了较大发展。19世纪末，Miller在德国进行了一系列细菌学研究，提出了解释龋病病因的化学细菌学说，大大推动了龋病的研究，指导了龋病临床实践工作，至今仍有重要意义。美国的G. V. Black也就龋病病理及临床问题作了系列研究，他提出的窝洞分类标准一直沿用至今。20世纪60年代，Keyes提出的龋病三联因素概念，以及随后发展的四联因素学说，都丰富了化学细菌学说的内容。随着免疫学、生物化学、分子生物学等学科的发展，对龋病的认识还在不断深化。近20年来，一些国家开展了多途径、大规模的龋病防治工作，并已获得显著成效，在人类历史上首次出现了龋病发病率降低的趋势，这些成就增强了人类最终征服龋病的信心。

新中国成立以来，我国的龋病研究及防治工作也取得了长足进步，目前已经有了较为完整的龋病流行病学资料，建立了一批防治网点和研究机构，防治龋病的材料和设备研究亦有进展。尽管我国的龋病防治工作已取得显著成绩，但与先进国家相比仍有很大差距。我国是幅员辽阔、人口众多的大国，寻找经济有效、简便易行的龋病控制方法，仍是一项极其艰巨而重要的使命。

目前正在进行的免疫防龋研究，有可能为龋病防治工作开阔一条新的途径。

三、 龋病学的研究内容

龋病是一种多因素所致的疾病，因此龋病学研究的内容应该包括涉及龋病发生的多种因素。这些因素包括细菌及其所处的微环境，即牙菌斑；宿主的抵抗力，包括牙结构及其所处的环境，如唾液的影响等；细菌代谢的底物，主要是蔗糖的摄入量和频率。

随着生物化学、生理学、分子生物学研究领域的进展，新的技术和手段不断被引入龋病学的研究之中，如细菌的糖代谢，细菌附着的分子机制，细菌代谢产物对牙面的破坏作用；唾液生化变化及其对牙面的影响；运用分子生物学理论和技术对致龋菌重组，改变其遗传性状；以免疫学方法及遗传工程技术制备防龋疫苗等。

本教材除介绍龋病学病因、病理变化、龋病形成过程外，还将详细介绍龋病的治疗方法，这有别于西方国家的龋病学教材，他们将这些内容列入口腔科手术学教材之中。

牙菌斑

牙萌出时牙面上有一些胚胎来源的有机物覆盖，但这些物质很快通过咀嚼活动被磨除掉。牙萌出至口腔后，在很短时间内又有一些有机物沉积于牙面，这些后天获得的沉积物含有各种底物，如有机酸、细菌抗原、细胞毒性物质、水解酶等，这些物质可以导致龋病或牙周病。涉及牙面有机物的命名甚多（表2-1），各有其功能或影响，其中最具有临床意义的牙面沉积物是牙菌斑。

表2-1　釉质表面的有机沉积物

牙菌斑是牙面菌斑的总称，依其所在部位可分龈上菌斑和龈下菌斑。龈上菌斑位于龈缘上方，在牙周组织相对正常的情况下，G⁺菌占61.5%。龈下菌斑位于龈缘下方，以G^？菌为主，占52.5%。目前对龈上菌斑的结构和形成过程研究较为广泛，本书中提到牙菌斑时，一般是指龈上菌斑。龈下菌斑的特征在牙周病学中叙述。

龈上菌斑是未矿化的细菌性沉积物，牢固地黏附于牙面和修复体表面，由黏性基质和嵌入其中的细菌构成。基质的主要成分是唾液糖蛋白和细菌的胞外聚合物。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。实际上，牙菌斑可视为细菌的微生态环境，细菌在这种环境中生长、发育、繁殖和衰亡，并在其中进行复杂的代谢活动。将菌斑直接涂片，细菌数可达2 × 10¹¹个/g，换句话说，菌斑中2/3的成分是细菌。菌斑稠密微生物层的微生物形态学测定分析也得出同样的结论，70%的区域由微生物构成，细胞间物质仅占30%。因此也有学者形象地将牙菌斑描述为由千百万微生物肩并肩构成的细菌性胶冻（bacterial aspic）。

一、 牙菌斑的结构

用清水冲洗口腔、牙面，通过直接观察或染色剂染色后，在牙面容易观察到牙菌斑，为白色或暗白色的聚集物，厚度各异，这取决于牙菌斑部位、口腔卫生措施涉及的范围和频率。由于解剖条件的限制，龈沟处菌斑较薄。而龈上部位，若不加以控制，牙菌斑可达到一定厚度，类似于琼脂平皿上生长的菌落。菌斑开始生长的部位常在牙面缺陷部位和不规则的表面，然后逐渐融合并沿龈缘生长，扩散率有显著的个体差异。牙菌斑可在牙面形成一定轮廓和高度，甚至填充邻面间隙。咀嚼活动的存在，使牙菌斑在 𬌗 𬌗面生长高度受限，但对邻面或龈区牙菌斑则无大的影响。饮食类型，包括成分和黏稠度均能影响早期菌斑的聚集和厚度。频繁地摄入蔗糖而口腔卫生状况又欠佳者，牙面可能有大量菌斑形成。

牙菌斑结构有显著的部位差异，平滑面菌斑、窝沟菌斑的结构各具特征。

（一） 平滑面菌斑

为了描述方便，通常人为地将平滑面菌斑分为3层，即菌斑-牙界面，中间层和菌斑表层。

1．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，并有相当厚度和连续性，细菌细胞呈扇贝状排列于获得性膜表面。获得性膜也可为一菲薄不连续的电子稠密层。有些部位看不见获得性膜，微生物与釉质羟磷灰石晶体直接接触。釉质表面呈扇贝状外观，表明细菌对釉质呈活动性侵犯状态。

2．中间层

包括稠密微生物层（condensed microbial layer）和菌斑体部（body of the plaque），在界面外方有稠密的球菌样微生物覆盖，又称稠密微生物层。该层为3～20个细胞深度。虽然有时可见一些细菌细胞壁较厚，表明这些微生物繁殖率很低，但活性分裂细胞多见。

有些微生物呈柱形外观，可能是由于侧向生长受限或营养供应不足，只能垂直生长所致。

稠密微生物层外方为菌斑体部，占菌斑的最大部分。由各种不同的微生物构成，通常呈丛状。有时丝状微生物排列呈栅栏状，垂直于牙面。

3．菌斑表层

菌斑表层较其他部分更为松散，细胞间间隙较宽，菌斑的表面微生物差异很大，可能呈球菌状、杆菌状、玉米棒或麦穗样形式的微生物（图2-1）。后者以丝状菌为主干，其外方绕以大量球菌。对这种排列中的丝状菌进行鉴定，发现包括有马氏丝杆菌（bacterionema matruchotii）、核粒梭杆菌（fusobacterium nucleatum）等；球菌中主要为血链球菌和轻链球菌。“玉米棒”的形成也证实了活体内细菌相互附着的关系，链球菌通过极化的纤毛附着至马氏丝杆菌。

牙菌斑中除了细胞成分外，还有细胞间基质。基质可以呈颗粒状、球状或纤维状，由蛋白质和细胞外多糖构成，其中一些在细菌附着过程中具有重要作用。在菌斑-牙界面，菌斑基质与获得性膜连续。

图2-1　牙菌斑形成过程

A.釉质表面清洁4小时后，开始有颗粒状物沉积

B. 8小时后，获得性膜形成，有散在的球菌附着在获得性膜上

C. 12小时后，附着的细菌连成片状，以球菌为主

D. 24小时后，釉质表面已完全被细菌覆盖，以球菌为主，开始有杆菌出现

E. 3天后，菌斑增厚，杆菌和丝状菌增多

F. 14天后，成熟的菌斑结构变得更为复杂

（二） 窝沟菌斑

窝沟中的菌斑与平滑面菌斑显著不同，窝沟中滞留有微生物和食物分子，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。

二、 牙菌斑的组成

菌斑由约80%水和20%固体物质构成。固体物质包括碳水化合物、蛋白质、脂肪以及无机成分，如钙、磷和氟等。蛋白质是其主要成分，它占菌斑干重的40%～50%，碳水化合物为13%～18%，脂肪为10%～14%。菌斑抽提物中所含蛋白质的量相当于主要菌斑细菌混合物中蛋白质量的4倍。据推测，多余蛋白质是菌斑基质中的唾液蛋白。较高的脂肪含量来自菌斑中微需氧和厌氧微生物的成分，如韦永菌和梭状杆菌含有脂多糖和约占20%的脂肪。菌斑碳水化合物和蛋白质含量有很大变化，这取决于个体饮食。

（一） 碳水化合物

在菌斑的水溶性抽提物中，葡萄糖是主要的碳水化合物成分。另外可检测出一定数量的阿拉伯糖（arabinose）、核糖（ribose）、半乳糖（galactose）和岩藻糖（fucose）。许多碳水化合物以胞外聚合物形式存在，如葡聚糖、果聚糖和杂多糖（heteropolysaccharide）。所有这些多糖均由菌斑微生物合成（表2-2）。

表2-2　形成胞外多糖的微生物

葡聚糖包括水溶性葡聚糖（dextran）和非水溶性葡聚糖（mutan），前者主要为α-1，6链，后者多数为α-1，3链，又称变聚糖（mutan）。菌斑中还包含不同类型的果聚糖，如（2，6键）的左聚糖（levan）和（1，2键）的右旋糖（fructan）。

葡聚糖和果聚糖均用作菌斑代谢的碳水化合物贮库，同时葡聚糖还具有促进细菌附着至牙面及细菌间选择性黏附的功能。杂多糖由N-乙酰葡糖胺（62%）、半乳糖（7%）、葡萄糖（4%）和糖醛酸（uronic acid，3%）构成。

除胞外聚合物外，菌斑碳水化合物也以细菌细胞壁肽聚糖（peptidoglycan）和细胞内糖原形式存在。在外源性可发酵碳水化合物缺乏时，微生物通过降解其胞内多糖产酸。

（二） 蛋白质

菌斑中的蛋白质来源于细菌、唾液、龈沟液。从菌斑中已鉴定出一些唾液蛋白质如淀粉酶、溶菌酶、IgM、IgA、IgG和清蛋白等。IgG、IgA和IgM主要来源于龈沟液。

通过免疫荧光抗体技术或菌斑中的酶活性试验已对菌斑中的细菌蛋白质有所认识。细菌酶包括葡糖基转移酶、葡聚糖水解酶（glucanhydrolase）、透明质酸酶（hyaluronidase）、磷酸酶（phosphatase）和蛋白酶。菌斑中这些酶的意义尚不清楚。抗体可能具有免疫功能，蛋白质有缓冲能力。

（三） 无机成分

菌斑中无机成分的含量取决于菌斑的部位和年龄。菌斑中含有钙、磷酸盐和高浓度的氟。菌斑中的氟化物浓度为14～20ppm（1ppm = 1mg/L），大大高于唾液中的浓度（0.01～0.05ppm）和饮水中的浓度（0～1ppm）。大多数氟化物与无机成分或细菌结合。细菌发酵碳水化合物时，菌斑pH下降，释放出游离的氟离子，这将阻止pH进一步下降和（或）形成氟磷灰石，有利于龋病停滞。

三、 牙菌斑的形成和发育

在形态学和微生物学系列分析的基础上，对菌斑形成已有了充分认识。可将菌斑形成过程区分为3个阶段：获得性膜形成和初期聚集；细菌迅速生长繁殖；菌斑成熟。这些阶段具有连续性，在实际情况下很难截然分开。

牙菌斑形成的先驱是获得性膜形成，细菌黏附于获得性膜上形成牙菌斑。

（一） 获得性膜

1．形成过程

唾液蛋白或糖蛋白吸附至牙面所形成的生物膜（biofilm）称获得性膜（acquired pellicle）。获得性膜的形成部位不仅限于牙，也可在玻璃珠表面、各种修复材料以及义齿上形成。

清洁并抛光牙面后，20分钟内牙表面即可由无结构物质形成拱形团块，厚度为5～20μm，这便是获得性膜。有的报告指出，这些早期沉积物中已经含有细菌。但有些学者的观察结果证实，4小时后才开始有细菌吸附。1小时后，拱形沉积物数量增加，并开始互相融合；24小时后，散在沉积物完全融合，牙面被这些不定形物质完全覆盖。

获得性膜厚度的个体差异很大，30～60μm。在羟磷灰石表面形成的获得性膜有3种形态，分别为球状、毛状和颗粒状。然而羟磷灰石表面结构与釉质不尽相同，固体表面性质对蛋白吸附类型有重要影响，各种形态学类型与此有关。

牙面获得性膜可人为地分为两层：外层为表面膜，其下方为表面下膜。表面下膜由树枝状突起构成，扩散至釉质晶体间隙，进入釉质深度为1～3μm。

2．组成

获得性膜由蛋白质、碳水化合物和脂肪组成。

获得性膜中蛋白质的总体特征是甘氨酸、丝氨酸和谷氨酸含量高，它们占氨基酸总量的42%。其次为天冬氨酸、脯氨酸、丙氨酸、亮氨酸。含硫氨基酸和芳香族氨基酸含量较低。胞壁酸和二氨基庚二酸（diaminopimelic acid）含量更低，在新形成的获得性膜中无法检测。

迄今为止，从获得性膜中已鉴定出了10余种不同类型的蛋白质，其比例取决于受试者个体情况。典型的唾液蛋白质如淀粉酶、溶菌酶和IgA，在获得性膜和牙菌斑中均能恒定地检出。清蛋白、IgG和IgM在获得性膜中也能经常被发现。在离体试验中证实，形成2小时的获得性膜已具有淀粉酶和溶菌酶活性，但在活体中形成的获得性膜缺乏这种活性，推测是由于酶被迅速降解所致。

上述的化学分析结果提示，获得性膜组成成分与全唾液或唾液糖蛋白具有相似性。三者之间的相似性从某种程度上证实了获得性膜是唾液蛋白质对牙选择性吸附的结果。

获得性膜的碳水化合物成分包括葡萄糖、半乳糖、葡糖胺、半乳糖胺、甘露糖和岩藻糖。脂肪含量约为20%，其中主要是糖脂（13%），中性脂肪和磷脂共占5%。

3．功能

获得性膜的功能包括修复或保护釉质表面；为釉质提供有选择的渗透性；影响特异性口腔微生物对牙面的附着；作为菌斑微生物的底物和营养等。

这些功能大多基于推测，但有一些也受到直接实验的支持。蛋白质吸附至牙表面后，能改变吸附部位的某些物理和化学性质，包括釉质溶解性、化学反应性和通透性。离体研究发现，覆盖有唾液的釉质通透性降低，对酸的敏感性也随之降低。获得性膜的存在，影响微生物对釉质或修复材料的附着，在一些情况下附着增加，另一些情况下附着减少，这取决于微生物类型和表面的类型。获得性膜通常被视为牙菌斑形成的初期阶段。

（二） 细菌附着

牙面获得性膜形成后，很快便有细菌附着。关于细菌附着至获得性膜的具体时间，各研究结果报告不一，由数分钟至数小时不等。最初附着至牙面的细菌为球菌，其中主要是血链球菌。不同的菌种以不同的速率吸附至获得性膜上。细菌选择性吸附的部分原因是由于细菌表面成分中有与获得性膜互补的受体。

由于变异链球菌在龋病发病过程中的重要性，故研究人员对变异链球菌早期附着进行了大量研究。目前已经清楚，虽然蔗糖可大大促进变异链球菌的聚集，但变异链球菌可以独立于蔗糖而附着。据推测，这可能是由于微生物表面成分与获得性膜中的血型反应性唾液糖蛋白的相互作用，或者是由于细菌细胞壁的脂磷壁酸、钙离子和酸性唾液蛋白的静电作用所致。有证据表明，在独立于蔗糖的附着中，变异链球菌表面蛋白起到了关键作用，事先用蛋白酶预处理的变异链球菌附着量大为减少。变异链球菌的附着包括两个反应过程：初期，在细菌细胞壁蛋白与获得性膜的唾液糖蛋白之间产生微弱的吸附，此后，由葡聚糖同细胞表面受体以配位体形式结合（图2-2）。口腔链球菌的选择性附着开始是非特异性、低亲合力、非常迅速的结合反应；继之才是特异性、高亲合力、缓慢然而对获得性膜强有力的附着。在蔗糖诱导菌斑形成过程中葡糖基转移酶起到关键作用。这种酶既能吸附至获得性膜上，又存在于变异链球菌细胞表面。由葡糖基转移酶产生的葡聚糖链在细菌表面和牙面之间相互作用并形成强有力的结合。

图2-2　细菌附着的配位体理论

在细菌附着至牙面的过程中，唾液黏蛋白（mucin）也发挥了重要作用。目前已证实唾液中有两种不同类型的黏蛋白，分别为MG1和MG2。MG1是构成获得性膜的主要成分。MG1黏蛋白一方面可作为获得性膜的主体形式接受细菌的选择性附着；另一方面可以作为营养底物供细菌生长和分裂。MG2黏蛋白能够结合至细菌表面的附着素（adhesins）上，导致细菌凝聚，使细菌从口腔中清除。

牙面经清洁处理后8小时至2天内细菌迅速生长，已在获得性膜上牢固附着的细菌自身繁殖，加之细菌附着力的影响，细菌在局部聚集为若干层。葡聚糖能促进变异链球菌细胞间附着，并能使黏性放线菌聚集。但这些多糖不是万能的胶质，并非对所有菌斑细菌聚集都发挥作用。

约2天后菌斑开始成形，由于细菌团块是不稳定的实体，故能连续无限制形成，在这一阶段，微生物总量仍然相对恒定，但其组成变得更为复杂。总的模式是早期以链球菌为主，继之有较多更为厌氧的细菌和丝状菌丛，特别是放线菌数量增加。丝状菌与牙面垂直排列，扩大了细菌附着面积，在靠近牙面的部位氧气密度降低，适宜兼性厌氧菌繁殖。早期菌斑中链球菌、奈瑟菌和放线菌是主要微生物，至第9天时链球菌仍然是主体，其次是放线菌，同时两种厌氧微生物——韦永菌和梭状杆菌增加。接着，各种G^？菌如类杆菌、梭状杆菌和密螺旋体增加，各种细胞类型形成具有高度特异性和有秩序的共集桥（coaggregation bridge）。

发育中牙菌斑的这些变化是自发性交替的范例，定居的微生物群体不断改变环境，一些菌种被那些对环境更适应的菌种所取代。培养不同细菌时，氧化还原电势（Eh）亦发生改变（表2-3）。牙菌斑中的Eh下降可通过氧化-还原指示剂如亚甲蓝或氯化三苯基四氮唑显示，也可通过电位计直接测定。不同的菌斑微生物降低Eh的能力亦不相同。

表2-3　培养不同细菌时，氧化还原电势（Eh）亦发生改变

四、 牙菌斑微生物学

口腔中存在着天然菌群，其种类繁多，目前已知至少有700多种，并与数百病毒基因组复制物共存。

口腔各部位的微生物群体差异很大，牙面沟裂、牙邻面、口腔黏膜表面和牙龈沟均有不同的菌群分布，在口腔疾病发生发展过程中分别起到不同作用。

龋病过程中的细菌活动较为复杂，不能简单地视为由于唾液细菌在牙表面定居所造成的直接损害。临床观察证实，不是所有的牙面都易受到龋病损害，常易受罹的牙面依次为 𬌗 𬌗面沟裂、牙邻面和颈缘。龋病的产生必须取决于一些重要条件，即在牙表面有比较隐蔽的部位；保持高浓度的致龋菌；能使致龋菌持续发挥损害作用的因素。这一过程只有依靠牙菌斑才能介导和完成。

（一） 微生物与龋病

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均与龋病发生相关。各种细菌的致龋能力目前只是在动物试验或体外试验中完成。人类口腔是一个复杂的生态环境，在动物或体外进行的研究，并不能充分反映人类口腔中的真实状况。尽管如此，目前对与龋病有关的细菌仍进行了大量研究，并取得了一些成果。

为了阐明微生物的致龋机制，动物实验是重要的方法和手段。1940年前，学者们的主要注意力都集中在各种饮食与动物试验性龋病的关系上，几乎没有人注意口腔天然菌群可能诱发龋病这一事实。1946年，证实了青霉素能抑制大鼠的龋病，这一发现是对龋病细菌学病因的重要支持。

Orland等于1954年首次进行了龋病研究的悉生动物试验。他们的研究表明，即使使用高碳水化合物饮食，无菌鼠并不发生龋病；然而在同样饲养条件下，在饲料中加入细菌后，动物口腔就具有代谢单糖和双糖产酸的能力，并造成磨牙龋病损害。其后又证实了一些产酸的口腔细菌能导致无菌鼠发生龋病（表2-4）。

表2-4　口腔细菌与牙面各部位龋的关系

无菌鼠的实验研究证实：没有微生物存在就不会发生龋病；龋病损害只在饲以碳水化合物饮食的动物中发生；凡能造成龋病损害的微生物均能代谢蔗糖产酸；但不是所有能产酸的微生物均能致龋。

1960年，使用田鼠进行龋病研究获得了重大突破。Keyes证实了抗龋动物与龋活跃动物不同，前者口腔中缺乏某些特殊微生物。他发现，只要将这两类动物置于同一鼠笼中饲养，或让抗龋动物进食龋活跃动物的粪便，这些特殊微生物就可在动物之间传播。此后Fitzgerald和Keyes等又从抗龋田鼠中分离到与龋病发病相关的微生物，接着在田鼠模型上对各种细菌的致龋能力进行了研究，证实只有某些菌种能造成龋病。能在日常动物中造成龋病的微生物有变异链球菌、唾液链球菌、黏性放线菌、唾液乳杆菌、发酵乳杆菌、血链球菌等。

大量的动物试验研究结果证实：动物口腔中具有天然菌群，外源性细菌定居将很困难；能诱发动物产生龋病的微生物主要是变异链球菌，但某些唾液链球菌、黏性放线菌、发酵乳杆菌和唾液乳杆菌、血链球菌也能诱导日常大鼠产生龋病；这些微生物均能产酸，能与口腔中其他的天然菌群竞争，最后在牙面附着；各菌种诱导龋病形成的能力存在着差异。

有关微生物在人类龋病发病中所起作用的研究比较困难，目前的研究多局限在下述两方面。其一是菌斑细菌产酸及耐酸能力的检测。菌斑细菌的产酸能力有很大差异，开始接触碳水化合物时，所有产酸菌均能产酸。但随着pH下降，越来越多的细菌失去产酸及耐酸能力，达到临界pH［即产生的酸足以使釉质开始发生溶解时的pH（5.4～5.5）］时，仅有少数细菌能继续生存并产酸，这些细菌包括变异链球菌和乳杆菌等。

牙菌斑产酸活性与龋病发病密切相关，消除这种因素则能控制龋病。由于产酸菌和耐酸菌的作用，使牙面局部pH下降，造成脱矿。

第二方面的研究涉及多糖。大量研究注意到人类牙菌斑中胞外多糖的合成，其中α-1，3链的不溶性葡聚糖，又称变聚糖（mutan），在龋病发病过程中意义最大。龋活跃患者牙菌斑中分离出的不溶性葡聚糖较无龋患者显著增多。变异链球菌、血链球菌、轻链球菌、黏性放线菌、内氏放线菌均能合成胞外不溶性葡聚糖。此外，上述细菌还具有合成细胞内多糖的能力，这类细菌的比例与龋病发病呈正相关。当外源性糖原长期缺乏时，这类细菌能在牙菌斑内维持并继续产酸。

对人类龋病微生物的研究还发现，产碱细菌能减轻牙菌斑中酸的有害影响。如牙菌斑中的韦永菌能利用其他细菌产生的乳酸，将其转变为丙酸或其他弱酸，反应的结果导致酸分子总量降低，减少牙脱矿。

（二） 菌斑微生物

龈上牙菌斑中大多为G⁺兼性厌氧菌，主要为链球菌属。在链球菌中最常见的是血链球菌，约占细菌总量的10%。此外，几乎所有标本中均能发现黏性放线菌、内氏放线菌和衣氏放线菌。能规律性分离的其他G⁺菌株为轻链球菌、变异链球菌、罗氏龋齿菌（Rothiadentocariosa）、消化链球菌和表皮葡萄球菌。G^？菌包括产碱韦永菌和口腔类杆菌。成熟牙菌斑菌种的组成比例见表2-5。

表2-5　成熟牙菌斑细菌比例

菌斑结构和微生物组成受到局部微环境因素影响，平滑面和窝沟内菌斑的微生物组成不尽相同。

（三） 致龋微生物

牙菌斑中的微生物与龋病发病密切相关，随着龋病的发生，牙菌斑内细菌比例可不断变化，某些菌种数量增加时，另一些细菌数量可能减少（表2-6）。

表2-6　龋病发病期间牙菌斑细菌变化

常见的致龋微生物包括链球菌属、乳杆菌属、放线菌属等。

1．链球菌属

口腔中所有部位均能分离出链球菌，该菌群多数为G⁺兼性厌氧菌。在口腔天然菌群中链球菌所占比例很大，链球菌在口腔中各部位所分离的比例不同，在菌斑内占28%，龈沟中为29%，舌面占45%，唾液中达46%。在血琼脂平皿上，大多数链球菌为不溶血，早期的学者们称其为草绿色链球菌。

根据Colman和Williams的命名学标准，常见的口腔链球菌种及其生化反应见表2-7。它们均与龋病发病有一定关系，下面对其分别描述。

表2-7　常见的口腔链球菌

（1） 血链球菌（streptococcus sanguis）：

血链球菌是最早在牙面定居的细菌之一，也是口腔中常分离到的链球菌种。该菌与变异链球菌一样，能利用蔗糖合成水溶性与非水溶性细胞外多糖，这些多糖对牙菌斑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，但人类患龋者口腔中血链球菌的检出率并不增高。在动物和人类的有关研究中均已发现，血链球菌数量与龋病损害的出现呈负相关。目前尚无充分证据表明血链球菌是人类龋病的致龋菌，但仍有学者认为，它很可能与窝沟龋的发生有关。

（2） 变异链球菌（streptococcus mutans）：

该菌于1924年由Clarke首先描述为致龋菌，但在1960年以前，其致龋作用并未受到学术界注意。直至1960年Fitzgerald和Keyes在田鼠实验性龋中证实了某些链球菌具有致龋作用及传播性后，该菌才受到关注。1967年，Carlsson确认这种链球菌就是Clarke于40年前所描述的同类细菌，并称其为变异链球菌。

经反复研究证实，变异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。

基于变异链球菌细菌壁抗原成分的差异，学者们将其分为8种血清型亚种（a～h）。虽然细胞壁碳水化合物抗原具有血清型特异性，但其中一些血清型可发生交叉抗原反应。有的学者提出根据生化反应的生物分型方法，将变异链球菌分为Ⅰ～Ⅴ共5种生物型（表2-8）。

表2-8　变异链球菌组分类

近年来在深入进行基因分析和分子杂交研究的基础上，通过对变异链球菌碱基（G + C）成分分析，有学者提出了新的分类概念。但由于各型变异链球菌之间具有同源性，故可将变异链球菌视为“变异链球菌组”，表达形式为Mutans S.，并可进一步将其分为若干菌种。在人类中普遍流行的血清型c，以及与其具有血清交叉反应的e和f型变异链球菌称为“变异链球菌”（S.mutans），这三型的人类检出率近90%。其他各种血清型变异链球菌均应视为另外的独立菌种。d、g、h血清型变异链球菌被命名为S.sobrinus。电镜观察发现S.sobrinus表面有一层茸毛，而其他的变异链球菌不具有此特征，因此曾称其为“茸毛链球菌”，亦有学者根据sobrinus字面意思将其译为“远缘链球菌”，目前应称其为“表兄链球菌”。据统计，该菌种的人类检出率为9%，有些报告高出这个比例。除此以外的同种血清型变异链球菌很少在人类中检出。如a血清型主要在仓鼠中检出，命名为仓鼠链球菌（S.cricetus）。b型主要在大鼠中检出，称为鼠链球菌（S.rattus）。

变异链球菌组中的变异链球菌和表兄链球菌与人类龋病密切相关。变异链球菌组致龋过程中所涉及的最重要物质是蔗糖。蔗糖不仅是变异链球菌的主要能量来源，其代谢蔗糖的生化活动在致龋过程中也发挥重要作用。

变异链球菌产生细胞外多糖如葡聚糖和果聚糖，使其在口腔中能选择性附着于平滑牙面。此外，变异链球菌含有的共价结合的多肽分子也可能参与附着过程。该菌在世界范围内流行，不同种族、不同社会经济背景的人群中均可分离出此菌。在龋病流行人群中其分离率更高。

人类唾液中变异链球菌可检测出的浓度平均为10⁵CFU/ml，变异链球菌可通过唾液传播。母亲是传播变异链球菌给儿童的主要来源，尤其是唾液中变异链球菌浓度超过10⁵CFU/ml时更易发生。

变异链球菌的致龋性主要取决于其产酸性和耐酸性。在菌斑中生存的变异链球菌可使局部pH下降至5.5以下，并能维持相当长时间，避开唾液的缓冲作用，从而造成局部脱矿，龋病病变过程开始。

（3） 轻链球菌（ streptococcus mitis）：

轻链球菌可能是牙菌斑中最常分离到的细菌。研究证实，该菌在生理学和血清学上具有异源性，但目前仍不能依据其细胞壁碳水化合物抗原区分亚型。一部分轻链球菌菌株能由蔗糖产生不溶性胞外聚合物，这些产生多糖的菌落在含蔗糖的琼脂平皿上与血链球菌难以鉴别。目前尚无报告证实轻链球菌与龋病的正相关关系，但轻链球菌能贮存多糖，这一特征使菌斑在缺乏碳水化合物的情况下继续产酸。

2．乳杆菌属（lactobacillus）

乳杆菌属包括一些G⁺兼性厌氧和专性厌氧杆菌。能将其分为两类：一类为同源发酵菌种（homofermentative species），利用葡萄糖发酵后主要产生乳酸，比例超过65%，代表为干酪乳杆菌（L.casei）和嗜酸乳杆菌（L.acidophilus），这两种乳杆菌与龋病密切相关；另一类为异源发酵菌种（heterofermentative species），发酵后产生乳酸和较大量的乙酸、乙醇和CO₂，代表为发酵乳杆菌（L.fermentum）。在唾液样本中最常分离到的菌种为嗜酸乳杆菌，在牙菌斑中最常见者为发酵乳杆菌。

龋活跃者口腔中的乳杆菌数量很大，且能在血液中产生针对乳杆菌的抗体，同时，随着龋病严重程度加重，乳杆菌数量亦随之增加，因此多年来一直认为乳杆菌是龋病的主要致病菌。但它们对牙面亲合力甚低，在牙菌斑中所占比例很小，常低于培养总数的0.01%～1%。虽然乳杆菌能产酸，但其总量甚微，难以造成大范围脱矿破坏。进一步研究发现，当饮食中蔗糖含量增高，口腔中有蔗糖滞留部位或有龋洞存在的部位，乳杆菌数量增加。当龋洞经过修复处理，滞留乳杆菌的部位消除后，其数量下降。

某些乳杆菌在动物试验中具有致龋性，但次于变异链球菌，且仅能导致窝沟龋。乳杆菌对人类的致龋作用较弱，它更多地涉及牙本质龋，在龋病发展过程中作用较大。有些学者认为，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

放线菌是一种G⁺、不具动力、无芽孢形成的微生物，呈杆状或丝状，其长度有显著变化。丝状菌通常较长、较细并可能出现分枝。在口腔中发现的放线菌种可分为两类：一类为兼性厌氧菌，包括内氏放线菌（A.naeslundi）和黏性放线菌（A.viscosus）；另一类为厌氧菌，包括衣氏放线菌（A.israelii）、迈氏放线菌（A.meyeri）和溶牙放线菌（A.odontolyticus）。

所有的放线菌均能发酵葡萄糖产酸，主要产生乳酸，少量乙酸、琥珀酸以及痕量甲酸。在悉生动物试验中证实，接种黏性放线菌和内氏放线菌，可在实验动物中造成根部龋、窝沟龋和牙周组织破坏。因此，目前有关放线菌的研究多集中在这两种细菌。黏性放线菌可分为2种血清型，内氏放线菌可分为4种血清型。

在离体研究中发现，放线菌容易在钢丝表面形成菌斑，并能在被感染动物的牙面形成黏性沉积物。在龈下菌群和人类根面龋的牙菌斑中最常分离到的微生物是放线菌。在所有的龈上菌斑中均能发现放线菌，其数量占细菌总数的50%。内氏放线菌主要分布在舌背、唾液和少儿的菌斑中。而青年和成年人的牙菌斑中黏性放线菌的比例较高。成人牙面彻底清洁后，黏性放线菌是在牙面龈上部分早期定居的菌群之一。

黏性放线菌形成胞外果聚糖（levans）和杂多糖（heteropolysaccharides），其主要成分为己糖胺（hexosamine）和己糖（hexose）。这些多糖仅具低度致龋性。

4．龋病进程中微生物组成的变化及影响

新清洁过的牙面最初定植者为高度选择性的口腔微生物，主要是血链球菌、口腔链球菌和轻链球菌。但还有其他种细菌，如放线菌。令人吃惊的是，无论个体的龋活性如何，变异链球菌在最初定植的链球菌中仅占2%或更少。血链球菌、放线菌和其他的草绿色链球菌常被称为“非变异链球菌性链球菌”，以与变异链球菌相区别。随着生物膜老化，细菌的组成从以链球菌为主转变为以放线菌为主。光滑表面成熟菌斑内的定植菌主要是放线菌和链球菌，其中大部分是非变异链球菌，变异链球菌所占比例很小。

釉质出现白垩色病损时，牙菌斑中的变异链球菌比例高于临床上正常的牙面部位。然而，非变异链球菌在白垩色病损中依然是主要微生物。即使在变异链球菌和乳杆菌缺乏的条件下，早期定植的微生物群也可导致釉质溶解。

在牙本质龋病损（包括猛性龋）中，变异链球菌大约占整个菌群的30%，提示变异链球菌与龋病的进展密切相关。乳杆菌、普氏菌和双歧杆菌也较常见。

牙菌斑微生物在菌斑形成和成熟过程中不断发生变化，从以非变异链球菌和放线菌为主，到以变异链球菌和产酸性非变异链球菌、乳杆菌和双歧杆菌为主。分子生物学鉴定提示，龋损表面微生物种类多样，包含数百种占主导的种属，其中50%～60%不可培养。目前许多学者认为，除变异链球菌外，乳杆菌、双歧杆菌、丙酸杆菌属、非变异链球菌和放线菌等均可能在龋病进展中发挥了重要作用。

五、 牙菌斑的物质代谢

菌斑中的物质代谢包括糖代谢、蛋白质代谢和无机物代谢。这些代谢活动可能对牙的各种成分造成影响。其中最重要的是糖代谢。

菌斑细菌致龋的基础是糖代谢。变异链球菌等致龋菌以糖作为能源，通过分解代谢和合成代谢两条途径致龋。

（一） 糖的分解代谢

口腔及牙菌斑是口腔细菌生长代谢的外环境，饮食中的碳水化合物是其能量代谢的底物。细菌通过酶的作用如α-淀粉酶、糖苷酶等，切断多糖链上各单糖之间的糖苷键，将多糖转变为单糖。多糖降解成单糖或双糖后才能被菌体利用。此外，胞外蔗糖酶（又称转化酶，invertase）也可将胞外的蔗糖直接转化为葡萄糖和果糖，以利于菌体细胞提取能源。

口腔细菌通过透性酶（permease）转运系统和磷酸转移酶系统（phosphotransferase，PTS）完成糖的主动转运过程，实现糖的吸收，将糖由胞外转入胞内。

许多口腔微生物（如变异链球菌）主要是通过糖酵解途径代谢摄入胞浆的糖，为细菌提供能量和合成细胞内物质的前体。嗜酸乳杆菌仅有糖酵解途径，乳酸是其代谢的唯一产物。

口腔链球菌细胞内糖代谢途径包括有氧氧化和无氧酵解，两种途径有一共同过程是产生丙酮酸。在有氧的条件下，丙酮酸完全氧化生成CO₂和H₂O，并产生大量能量。在无氧条件下，丙酮酸则通过酵解方式最终生成有机酸（图2-3）。牙菌斑中生成的有机酸可为乳酸、乙酸、甲酸、丙酸等，细菌种类不同，发酵的最终产物也不同。

图2-3　糖酵解及有氧氧化的基本过程

（二） 糖的合成代谢

1．胞内聚合物

口腔细菌通过分解代谢获得能量的同时，还进行合成代谢，形成细胞内聚合物贮存能源。在外源性能源缺乏时，细胞内聚合物便发挥作用，维持细菌细胞生存。

口腔细菌的胞内聚合物包括细胞内多糖（糖原）、聚-β羟丁酸、聚磷酸盐等。糖原合成是由酶催化的化学反应，需要Mg²⁺和K⁺参加，并消耗能量。糖原合成由葡萄糖开始，经过6-磷酸葡萄糖、1-磷酸葡萄糖、二磷酸腺苷葡萄糖、1，4-糖苷键葡萄糖聚合物生成过程，最后生成糖原。

胞内多糖是变异链球菌的毒力因素之一。缺乏胞内多糖的变异链球菌突变株在定菌鼠的沟裂及平滑面的致龋力明显减弱。在口腔链球菌“饥饿”状态下，即外源性能源缺乏时，糖原对维持细胞生存具有重要作用。

2．胞外聚合物

口腔细菌的胞外聚合物主要是胞外多糖，包括葡聚糖、果聚糖和杂多糖。葡聚糖和果聚糖是由变异链球菌和其他少数口腔细菌结构酶（constitutive enzyme）如葡糖基转移酶（glucosyltransferase，GTF）和果糖基转移酶（fructosyltransferase，FTF），利用蔗糖合成的胞外多糖。

变异链球菌含有多种GTF，其中主要为3类，即GTF-I、GTF-IS和GTF-S，分别由GTF基因gtfB、gtfC、gtfD编码合成。GTF-I主要合成非水溶性葡聚糖。这种胞外多糖又称变聚糖（mutan），结构上主要通过α-1，3-糖苷键将葡糖基彼此相连形成葡聚糖。非水溶性葡聚糖具有很强的黏性，在细菌黏附过程中起重要作用，是变异链球菌主要毒力因素之一。

水溶性葡聚糖，又称右旋糖酐（dextran），结构上主要是通过α-1，6-糖苷键将葡糖基彼此相连形成葡聚糖。水溶性葡聚糖的作用主要是作为细菌胞外能源贮库及底物。由于水溶性葡聚糖易溶于水，其致龋作用相对较低。

蔗糖是GTF唯一的底物。GTF对蔗糖具有高度特异性，只能催化蔗糖的葡糖基部分，以一定形式的糖苷键相连而成葡聚糖，对葡萄糖或其他双糖或多糖的葡糖基没有催化聚合作用。

FTF是变异链球菌组产生的另一种胞外多糖合成酶，其作用是将蔗糖的果糖基部分转运到β-1，2-果聚糖链上形成果聚糖，同时释放出游离的葡萄糖。一般认为果聚糖主要是作为细胞外碳水化合物贮库，使菌细胞在缺乏营养物质时仍能代谢生存。

六、 牙菌斑的致龋性

牙菌斑的致龋作用可以概括为菌斑中的细菌代谢碳水化合物产酸，但由于菌斑基质的屏障作用，这些酸不易扩散，因而导致局部pH下降，造成牙体硬组织脱矿，最终形成龋齿。

（一） 釉质溶解的化学反应过程

菌斑中的细菌产生的有机酸包括乳酸、乙酸、丙酸等，这些有机酸在菌斑内形成一种浓度梯度，导致氢离子和半解离的酸扩散至釉质表面。体外研究证实，纯的羟磷灰石的溶解性及反应性均较低。但人釉质并不是纯的羟磷灰石，而是一种特殊的羟磷灰石晶体，在晶体周围有疏松的基质。电镜观察可见，釉质与酸接触后在其表面出现一些直径为0.1～1μm的微孔，称之为焦孔（focal holes）。实际上焦孔并不是空的，而是充满着有机物（蛋白质、脂质、水）。在电镜下，釉质结构的病理通道表现为被扩大了的釉柱连接处和柱鞘。酸可以通过这些病理通道到达釉质晶体表面，并与蛋白质和脂质竞争晶体表面的活性部位，然后使晶体脱矿。

菌斑细菌产生的酸是一些弱酸，它们能以非离子化形式存在，与其各自的阴离子乳酸根（L^？）或乙酸根（A^？）和氢离子平衡。

在各种pH条件下，单独或合并使用乙酸或乳酸作用于釉质，其损害形成程度均取决于酸扩散时的解离程度，而未解离的酸则具有缓冲作用，充当氢离子的贮库。酸的解离程度由各种酸的解离常数（Ka）决定，乳酸的Ka较低，因此与乙酸相比，乳酸是一种较强的酸。在特定pH条件下，虽然溶解状态的乳酸较乙酸少，但是乳酸更容易分解产生H⁺和L^？，扩散进入釉质。

氢离子和少量乳酸根、乙酸根离子（L^？和A^？）通过扩散到达晶体周围，竞争到活化部位后，首先攻击较薄弱的晶格部位，如有碳酸根存在的部位，溶解釉质的碳酸盐-磷灰石结构。体外试验证实，釉质在弱酸中的溶解率与晶体中碳酸盐的数量直接相关。

研究证实，在龋损早期阶段，釉质中的碳酸盐和镁最易丧失（表2-9），它们是酸攻击的重要目标。

表2-9　釉质早期龋损的基本化学变化

由于有机酸的持续作用，釉质中的、Mg²⁺、Ca²⁺、OH^？、

一、 评价方法

（一） 患病率与发病率

这里所指的患病率（prevalence rate）即患龋率，表示病程长的慢性病（龋病）存在或流行的频率。这一指标所表示的概念，是在调查或检查时点（point），一定人群中的患龋情况。其计算公式为：

“时点”在理论上无长度，要尽可能缩短观察时间，一般不应超过1个月。患病率可以理解为在某一特定时点罹患某种疾病的比率。

基数k可为100%～100 000/10万，视具体情况而定。

发病率（incidence rate）表示在某一特定观察期间内，可能发生某病（如龋病）的特定人群新发病的频率。计算公式：

“观察期间”应视疾病发病过程选择年、季、月等，龋病一般要选择“年”。“特定人群”可以是某地区的全部人口，也可以选择某一性别、年龄组人口或从事某种职业的人口。

若选择“观察期间”为“年”，则分母为年平均人口数，可用上年末人口数和本年末人口数的平均数，也可用期中人口数。基数k概念同上。

（二） 龋均

上述龋病评价方法，无论是患龋率还是发病率，都只能表达龋病流行的广度，不能反映龋病的严重程度。无论是一个人患10个龋齿，还是一个人患1个龋齿，以上述方式调查结果均只能为1个单位或1例病例，不能全面反映患龋程度的差别。因此还应该有其指数来衡量龋病的严重程度。

指数必须简单，概念清楚，能反复验证（不同检查者使用这种指数检查患者时，应得出相同结果），资料应该能作统计学分析处理。为此，学者们又设计了另一指数，即龋均。龋均即每个患者所患龋齿的均数。在同一个体口腔中有正在发展的龋牙，有已充填过的龋牙，也有因龋而已经拔除的牙，这些牙均应统计在内。每个人的患龋牙均数包含了上述3种情况。

目前常用的、反映龋均的指数是龋失补（DMF）指数。该指数于1938年由Klein等学者提出。DMF为decayed-missing-filled的缩写，即龋齿数、因龋失牙数、因龋补牙数的总和，称龋失补指数。它是一种不可逆指数，能反映一个人的终身龋病经历。目前在龋病流行病学研究中，该指数被广泛使用，具有重要参考价值。

根据龋病记录的详细程度，又可将其分为DMFT指数和DMFS指数。

DMFT指数反映患者口腔中罹患龋病的牙数，“T”为tooth的缩写。一组人群的DMFT指数就是受检人群中平均每个个体罹患龋齿的牙数。

然而DMFT指数有很大的局限性。在没有进一步限定条件时，只能以牙为单位比较患龋的严重程度，而一个龋齿损害可以小到难以发现的程度，也可大到破坏整个牙冠。由于一颗牙有4～5个牙面，DMFT指数不能对各牙面患龋情况进行比较，一颗牙的1个牙面患龋和3个牙面患龋时都只能记录为1，因此DMFT指数仍比较粗糙。

为了更准确地反映龋病流行的严重程度，可采用DMFS指数，“S”代表受龋病累及的牙面数（surface）。DMFS指数较DMFT指数更具敏感性，特别适用于在较短期间内观察龋病的预防效果。

乳牙的龋病记录可采用dmf指数，其内容和意义与DMF指数相同。视需要可选用dmft或dmfs。

二、 龋病的好发部位

（一） 好发牙

根据大量调查资料的统计分析表明：在恒牙列中，下颌第一磨牙患龋的频率最高，其次是下颌第二磨牙，以后依次是上颌第一磨牙、上颌第二磨牙、前磨牙、第三磨牙、上颌前牙。患龋率最低的是下颌前牙（图1-1）。

在乳牙列中，患龋率最高的牙是下颌第二乳磨牙，其次是上颌第二乳磨牙，以后依次为：第一乳磨牙、乳上颌前牙、乳下颌前牙（图1-2）。

图1-1　恒牙列各牙患龋频率

图1-2　乳牙列各牙患龋频率

这种规律具有普遍性。根据大量调查资料，恒下颌前牙患龋者少，但乳下颌前牙发生龋病却较多。

（二） 好发牙面

龋损的好发牙面中咬合面居首位，其次是邻面，再次是颊面。

三、 现代人龋病流行情况

龋病的流行史可追溯至百万年前。在古代，人群患龋情况并不严重。据考古发现，从巴勒斯坦发掘出来的旧石器时代的55个头颅上，仅发现1颗龋坏牙。

龋病发病率随着人类进化及经济活动的发展，特别是食物摄入量的增加而升高。Hard wick 1960年根据骨骼记录资料统计，在铁器时代（距今2～3千年）前龋病发病率不超过2%～4%，并有广泛的地理差异。但据Moore和Corbett 1971年报告，狩猎时期（公元前8000～前7000年）人群龋齿发病率为1.3%；混合经济时期（公元前4000～前3000年）为4.84%；农业经济时期（17～19世纪）上升至10.43%。此后随着经济的发展，精细食物消耗量增加，龋病发病率不断升高。到了近代，17～18世纪欧洲人的患龋率普遍上升到70%～80%，或者更高。根据Naujoks记录，20世纪60年代时欧洲人和北美人的患龋率高达90%。

在龋病流行病学研究中，10～12岁年龄组的资料能更客观地反映流行情况。在20世纪70年代以前，工业化程度高的国家龋病指数较高，DMFT约为4.5。DMFT超过5.6的国家有新西兰、澳大利亚、巴西和阿根廷。美国、前苏联、墨西哥的DMFT位于高（＞ 4.5）至中度（2.7～4.4）之间。在非洲的某些国家以及远东，如中国、马来西亚，10～12岁儿童的DMFT低于2.6。

图1-3可以看出1980—1998年发达国家和发展中国家龋病流行情况。WHO 1980年对全球107个国家12岁年龄组DMFT的调查结果显示，51%的国家DMFT≤3，仍有49%处于较高水平。而2000年在参与调查的184个国家中，68%的国家DMFT≤3。随着公共口腔健康措施的实施，生活水平的改善，个人保健意识的提高，许多发达国家龋病流行情况出现下降趋势。

图1-3　发达国家和发展中国家12岁儿童DMFT变化情况

20世纪80年代至20世纪90年代，发展中国家龋病发病率开始出现上升趋势。

在对我国的龋病流行病学资料进行分析研究后发现，20世纪80年代前的近40年间，我国龋病流行趋势平稳，并无急剧增长迹象。但目前的流行状况应引起关注，要采取有力措施，限制其增长。

在岳松龄教授对20世纪80年代以前我国人口不同时期患龋情况统计的基础上，增加部分80年代资料，可以看出近40年来我国龋病流行趋势。从表1-1大致可以看出，近40年来我国龋病流行情况并无显著变化。但应注意到，80年代以前的调查资料，各年代样本数差异甚大，调查者缺乏标准化训练，没有统一的标准，大多数资料未将乳、恒牙分开统计，因此这批资料缺乏可靠性。但从这些资料中基本上可以看出我国龋病流行处于平衡状态。虽然时有个别资料报告有患龋率达90%以上的地区，但尚未对大局造成影响。

表1-1　我国龋病流行情况

1983年我国12岁年龄组龋均为0.67（加权）和0.83（抽样），与发达国家相比，属很低水平，这与我国饮食习惯有关。

1998年公布了我国1995年的第二次口腔健康流行病学调查资料。这次大型流行病学调查涉及11个省市，共14万余人，严格按照WHO有关标准进行口腔健康状况综合调查，当时我国5岁年龄组乳牙患龋率为76.6%，龋均为4.48，其他各年龄组的龋病流行病学资料见表1-2和表1-3。

表1-2　全国城乡12～74岁年龄组恒牙患龋率（1995）

表1-3　全国各年龄组龋病患病水平（1995）

2005年第3次全国口腔健康流行病学调查资料表明，5岁儿童乳牙龋病的患病率为66.0%，龋均为3.5；35～44岁中年人龋病患病率为88.1%，龋均为4.5；65～74岁老人龋病患病率为98.4%，龋均为14.7。

第3次全国口腔健康流行病抽样调查（2005年）与第2次（1995年）之间相隔10年。10年来，我国社会经济快速发展，人民生活水平不断提高。与此同时，我国口腔健康教育与促进活动广泛开展，城乡居民口腔健康状况和口腔卫生知识、态度、行为方面也发生了明显的变化，龋病在我国也呈现新的发展趋势，主要表现为学龄前儿童和中小学龋病流行情况出现下降趋势，但中老年龋病患病水平有所上升。

2005年流行病学调查发现，5岁儿童乳牙患龋率为66.0%，龋均为3.50，1995年相应数据为76.6%和4.48。10年来，我国学龄前儿童口腔健康状况有了明显改善，已接近我国2010年口腔保健目标，但同发达国家相比，仍处于世界较高水平，乳牙防治工作仍然十分艰巨。

依据世界卫生组织标准，12岁年龄组恒牙龋均在1.1以下为很低水平。我国12岁学生龋均1995年为0.88，2005年为0.54，一直处于世界很低水平，且仍有下降趋势，已达到我国2010年口腔保健目标。调查发现，12岁学生龋坏主要集中在第一恒磨牙，因而宣传及推广窝沟封闭仍然是今后预防龋齿的工作重点。

2005年调查显示，35～44岁中年人的龋均为2.42，65～74岁老年人的龋均为3.22，与1995年（对应为2.1l和2.49）相比都有不同程度上升。因此，应加强中老年人的龋病防治。

四、 龋病流行趋势

自20世纪70年代开始，一些发达国家的龋病流行情况开始出现下降趋势。综合大量文献报告可以看出，在15年时间内，西方国家学龄儿童龋病发病率下降了50%。美国1988—2002年两次全国健康与营养调查（NHANES）结果发现，人群中龋病的流行仍处于下降趋势（表1-4，表1-5）。

表1-4　美国儿童和成人龋病下降情况（1988—2002）

表1-5　美国儿童和成人患龋率变化情况

在荷兰、丹麦、英国的研究也报告了类似的结果。这些地区居民饮用氟化水的比例不高，但采用了其他摄氟途径如含氟牙膏、氟化食盐、氟化牛奶等方式，使居民每日摄入的氟量增加，加之其他口腔预防保健措施的普及，因此达到了与美国同样的效果。

WHO公布的最新资料再次指出了龋病流行的下降趋势。虽然美国预防医学会强调氟化水源在导致龋病下降方面起了关键作用，但欧洲的一些资料反映出另一个事实，即不采用氟化饮水而采取另一些预防措施，同样可以达到防龋效果。无论是哪一种因素起的决定性作用，无可争议的事实是近30年来，发达国家龋病发病一直处于下降趋势，一般国家处于稳定状态；但与此同时，在一些发展中国家，由于糖消耗的增加和防龋措施的不完善，龋病发病仍呈缓慢上升趋势（图1-3，图1-4）。

图1-4　龋病流行趋势

综合这些报告可以看出，龋病流行模式是可以逆转的，具体表现在无龋个体增加，龋坏牙数减少，龋坏的牙面数减少，特别是平滑面患龋率下降等。

与西欧和北美龋病流行急剧下降的情况相反，一些发展中国家儿童患龋率正在迅速增加。据美国全球健康政策（U.S. Global Health Policy）2011年报告，15岁以下人口占全球总人口的27%。其中大部分儿童生活在发展中国家，龋病的防治任务是非常艰巨的。

龋病是牙齿对牙菌斑生物膜及其代谢产物的动态反应的结果。这种反应过程，形态学上表现为初期超微结构水平的脱矿和再矿化以及晚期的龋洞形成。研究龋病病变过程的方法主要有：普通光镜、偏光显微镜、显微放射摄影、扫描电镜、氩离子减薄技术、高分辨电镜、u-CT等。初期釉质龋的脱矿和再矿化主要表现为釉质内微孔的改变，偏光显微镜是有效的研究手段。人釉质由紧密排列的羟磷灰石晶体构成，其中含有一定数量的微孔，具有使平面偏光分解为两束光的特性。正常釉质呈负性内在双折射（negative intrinsic birefringence）。

龋病发生、发展过程中，矿物质移出形成溶解性间隙，釉质晶体破坏使组织中微孔容积增大，釉质的双折射由负性转变为正性。如使用不同折射指数的浸渍物浸渍这些微孔，能产生另一种类型的双折射，这种类型的双折射称为“形成双折射”（form birefringence）。

一、 釉　质　龋

（一） 釉质龋分区

釉质是全身最硬的矿化组织。龋病早期阶段，釉质的表面层损害极少，在表面层下方表现为脱矿。早期釉质龋可分为几个区（图3-1），代表釉质内不同程度的病理变化过程。在水和奎宁等不同的介质中，光的折射不同：以奎宁作为浸液，偏光显微镜下观察釉质早期龋，可以看到暗带和透明带；用水作为浸液，则可观察到表面带和体部。从损害进展的前沿开始，分为4个区：

— 透明带，是损害进展的前沿；

— 暗带，位于透明带与损害体部之间；

— 损害体部；

— 相对完整的釉质表面层。

图3-1　釉质龋的4个组织学分区

切片在奎宁中观察时可见：DZ暗带，TZ透明带在水中观察时可见：SZ表面带，体部

（二） 龋病病理过程

龋病病损区不是独立的，而是龋病发展的连续性改变。整个龋病的发生、发展过程可分为以下6期：

1.龋齿脱矿最早的表现是表层下出现透明带，此时临床表现和X线片均不能发现。

2.透明带扩大，部分区域有再矿化现象，其中心部出现暗带。

3.随着脱钙病变的发展，暗带中心出现病损体部，病损体部相对透明，芮氏线、釉柱横纹明显。临床上表现为龋白斑。

4.病损体部被食物、烟和细胞产物等外源性色素着色，临床上表现为棕色龋斑。

5.龋病进展到釉牙本质界时，病损呈侧向扩展，发生潜行性破坏，临床上表现为蓝白色。侧向扩展与釉牙本质界有机成分多、含氟量低有关。

6.牙齿表面的龋坏，龋洞形成。

二、 牙本质龋

牙髓和牙本质组织可视为一独立的生理性复合体，当龋损到达牙本质后也会累及牙髓组织。龋损潜行性破坏釉质后，沿牙本质小管方向侵入牙本质，沿着釉牙本质界向侧方扩散，在牙本质中形成锥形损害，其基底在釉牙本质界处，尖指向牙髓（图3-2）。

牙本质龋早期阶段，在成牙本质细胞层下方能观察到炎症细胞浸润，说明刺激已到达成牙本质细胞。龋病损害的前沿产生脱矿，进而有细菌入侵。牙髓和牙本质中的变化主要取决于损害进展速度，也取决于脱矿程度和侵入组织的细菌数量。对细菌侵入牙本质后造成的深层活动性损害已进行了广泛研究，其病理变化见图3-3。

牙本质龋损在光镜下可看到若干区域，包括坏死区、细菌侵犯区（感染层）、牙本质脱矿区、高度矿化区（即硬化区）以及修复性牙本质层。

在活动性龋病损害时，坏死区由结构遭破坏的牙本质小管、混合性口腔微生物群以及被降解的无结构基质所构成。该部分损害质地较软，易被去除。坏死区下方为感染层，该层中微生物已渗透至牙本质小管，但管周牙本质无大的破坏。靠近感染层的是脱矿区，该区矿物盐已被溶解，留下相对完整的牙本质小管。在脱矿区表层可发现少量细菌，但深层的大部分组织无菌。这一部分组织，由于其硬度的原因亦被称为革样牙本质（leathery dentin）。牙本质龋的前沿有脱矿区，但相对完整的硬化层的存在具有重要的临床意义。

图3-2　深部牙本质龋

1.反应性牙本质　2.硬化反应或透明区　3.脱矿区　4.细菌侵入和破坏区

图3-3　牙本质龋的病理变化

a.坏死区或分解的牙本质　b.细菌侵入区　c.脱矿牙本质　d.高矿化区　e.修复区或第三期牙本质层

当牙本质深龋进展较慢时，在脱矿区的下方可形成一硬化层。该层的管腔比正常牙本质管腔狭小，可能是被晶体堵塞之故。硬化层的牙本质小管可因管内钙化而完全闭合，使该层的渗透性降低，矿化水平增高且超过正常牙本质。硬化层的下方，成牙本质细胞继续形成一层修复性牙本质，不仅增加了牙本质的厚度，也使成牙本质细胞退到牙髓腔中远离损害区的部位。

牙髓对龋病的侵袭具有较强的自我恢复和修复能力，进展较慢的龋损可以停止。对无停止迹象的深龋损，如果能仔细地去除坏死和感染的牙本质，用氢氧化钙处理形态上完整的脱矿层后，就能成功地保护牙髓。通过盖髓治疗，可以诱导修复性牙本质形成。

三、 牙骨质龋

牙骨质的龋损过程与牙本质龋相同。临床上牙骨质龋呈浅碟形，常发生在牙龈严重退缩，根面自洁作用较差的部位。初期牙骨质龋的显微放射摄影表明，在牙骨质中也发生表面下脱矿，伴有致密的矿化表面，表明这种再矿化过程类似于硬化牙本质的再矿化过程。

临床无法检测单纯的牙骨质龋。在接近釉牙骨质界处，牙骨质厚度通常仅为20～50μm，若发生龋损波及牙本质，称为根部龋。根部龋可同时发生于牙骨质和牙本质，在根部所见的牙本质组织病理变化与缓慢进展的冠部龋类似，随着牙本质小管的闭塞形成硬化层，其下方可能出现修复性牙本质。初期损害，光学显微镜和显微放射摄影可看到牙骨质中出现裂缝，微生物偶尔可穿过脱矿的裂缝，导致牙骨质的分段破坏。此后，损害沿着牙骨质前沿广泛扩散，有时表现为“分层损害”（delamination）。损害可能沿穿通纤维（perforating fibers）的走向进展，与牙根面垂直。显微放射摄影表明，由于矿物质分布的区域性差异，在X线片上表现为透射和阻射影像交替出现，龋损的牙骨质区域可能呈刷状外观。混浊的外表面层覆盖着下方脱矿的牙骨质。约有1/3根部龋标本表现为牙本质小管反应，出现死区，形成透明牙本质。超微结构观察表现为羟磷灰石晶体呈板状，某些区域的晶体明显空虚，有些小区域无晶体，在牙骨质表面或表面下腔隙中有细菌入侵的痕迹。

在根部牙本质发生进行性损害时，牙本质小管被细菌感染，其主管和侧支均被累及，与冠部牙本质龋一样，可能有硬化性反应，矿物质晶体部分或全部封闭牙本质小管。

四、 脱矿和再矿化

牙齿是人体最硬的器官，承担咀嚼、发音、语言、美容等功能。牙齿由外胚叶和间质来源，成年时期的釉质既无细胞和血管，也没有神经。成釉细胞在完成釉质形成后便萎缩，仅留下一层有机薄膜。釉质没有细胞活动的防御机制，无法对微生物入侵产生炎症反应，也不能通过细胞修复而达到自愈。无细胞的成人釉质不能进行生命活动，如糖酵解或呼吸。釉质的代谢活动独特，进行着物理-化学交换反应，如再矿化。牙齿在所处的环境中时常接触大量有害物质，但牙齿周围存在良好的生物防御机制以对抗毒性因素。在全身器官中，仅皮肤和肠道所处的环境与牙相类似，但皮肤和肠道均具有细胞再生机制使其再生，釉质却没有这种功能。了解这些特征对认识龋病临床过程及治疗均有参考价值。

在酸的作用下，牙齿矿物质发生溶解，钙和磷酸盐等无机离子由牙中脱出称为脱矿。

釉质的主要无机成分为羟磷灰石。纯的羟磷灰石其溶解性及反应性均较低，釉质羟磷灰石不属于纯的羟磷灰石，含有2%～4%碳酸盐和1%金属，结合至晶体结构中的钙还不包括在内。釉质中还含蛋白质、脂肪和水，釉质是结合有水、蛋白质和脂肪的含碳羟磷灰石晶体。蛋白质、脂肪和水构成了釉质扩散通道，在釉质脱矿和再矿化过程中，化学物质经该通道扩散。

羟磷灰石能溶于酸，但在此之前，酸必须经有孔釉质扩散至晶体表面，并与蛋白质和脂肪竞争晶体表面的活性部位。

脱矿过程由扩散控制，反应的始动阶段取决于氢离子达到釉质表面的速度。氢离子的主要来源是未解离的酸。

在釉质表面有唾液蛋白质形成的获得性膜，细菌黏附至获得性膜上形成牙菌斑生物膜。在适宜的碳水化合物如蔗糖存在的条件下，菌斑微生物产生有机酸，包括乳酸、乙酸、丙酸等，这些酸汇聚在菌斑与釉质的界面，产生一定的浓度梯度，导致氢离子和未解离的酸扩散至釉质表面，氢离子迅速与釉质反应，产生钙、磷酸盐并进一步促进溶解。未解离的乙酸和乳酸形成氢离子贮库。

氢离子和少量乳酸根、乙酸根离子（L^？和A^？）攻击羟磷灰石晶体，特别是较薄弱的部位，这样可导致Ca²⁺、OH^？、、F^？、、Na⁺和Mg²⁺由晶核中移出并扩散至晶体间的液相环境中。

这些离子及其复合物如磷酸氢钙、乳酸钙、磷酸二氢钙等将按其浓度梯度，通过早期龋釉质中新扩大的孔隙扩散，致使钙和磷酸盐丧失至外环境中。只要有新产生的酸存在，这一脱矿过程就一直进行。

随着钙和磷酸盐向外扩散，釉质表层可出现再矿化，导致釉质外层似有完整外观，厚度为20～40μm，此处的矿物质含量高于损害体部。若菌斑微生物不断产酸，则釉质表面下脱矿仍继续进行，修复过程不能与之同步，脱矿大于再矿化，导致晶体结构广泛损伤、崩溃，形成龋洞。

人牙龋损的形成不是一个简单的持续性脱矿过程，而是脱矿与再矿化的连续性动力学反应。牙齿再矿化现象不仅发生在龋病的早期，龋病进展过程中也可有再矿化现象。发育尚未成熟的釉质亦可在口腔中继续再矿化。再矿化的概念应该包括使钙、磷和其他矿物离子沉积于正常或部分脱矿的釉质中或釉质表面的过程。这些离子可以来自唾液或合成的再矿化液等，也可以是内源性的，由牙组织早期脱矿溶解的矿物质再沉积，或者是这些因素的结合。局部钙离子和氟离子浓度可促进再矿化，再矿化过程还受到其他各种因素的影响，下列因素有利于阻止龋病发展，促进再矿化过程：

（1） 除去致龋底物，如使用非致龋甜料添加剂如木糖醇取代蔗糖，干扰细菌糖代谢，将减少有机酸形成和酸向釉质扩散。通过减少碳水化合物的摄入频率也可避免或减少菌斑产酸，从而减轻脱矿程度。

（2） 仔细刷牙，牙齿表面不形成厚的菌斑，仅维持一层保持性薄膜，通过清新液体流动、良好的唾液缓冲，在菌斑液体-获得性膜-釉质界面维持钙和磷酸盐的一定浓度，有利于保护牙齿。

（3） 牙齿发育和再矿化期间，结合氟离子，可形成更具抗龋能力的釉质。局部用氟可在釉质表面形成氟磷灰石样物质。经常规律性地使用含低水平氟的饮水、含氟牙膏和（或）含氟漱口液，能增强唾液源性再矿化作用。