兒童牙齒外源性著色成因及防治的研究進展

高碧聰,楊 葉,范 宇

兒童牙齒外源性著色通常是由產色素細菌、飲料、食物在牙表面引起的牙著色。根據著色原因不同,有多種色素沉著,嚴重者覆蓋整個牙面,極大影響美觀。臨床中兒童外源性著色牙常見,中國學齡前兒童的外源性著色率約為17%[1-2],部分口腔衛生極差患兒表現為牙面綠色或橙色著色,多數口腔衛生較好患兒表現為牙面黑斑[3],牙面黑斑發生率為12.4%[4]。其發生于乳牙或恒牙頸部1/3處,表現為不完全融合的黑點或黑線,是兒童牙齒外源性著色的主要形式。牙齒外源性著色影響美觀,過去常因無明顯自覺癥狀而被忽視,隨著生活水平提高,越來越多家長因美觀問題就診。但大眾缺乏對兒童牙面外源性著色的認知。因此,關于兒童牙齒外源性著色形成機制和防治需要加深研究。本研究根據國內外相關研究,著眼于兒童牙面外源性著色的菌群特征,對兒童牙齒外源性著色的原因及防治方法展開討論,為其診療和口腔護理宣教提供理論參考。

1 兒童牙齒外源性著色原因

1.1 菌斑生物膜的形成

獲得性膜是唾液蛋白或糖蛋白吸附至牙面所形成的生物膜,可修復和保護釉質表面,為釉質提供有選擇的滲透性,同時影響微生物對牙面的附著,可以作為菌斑微生物的底物和營養。細菌利用獲得性膜在釉質表面定植,形成菌斑生物膜,這是口腔微生態的重要組成部分。來自飲食中的有機色團和無機色團主要吸附在菌斑生物膜、粗糙的牙齒表面以及牙結石上,形成牙齒外源性著色[2]。從化學結構來看,大多數有機色團對蛋白質有很強的親和性,更容易存在于牙菌斑或薄膜上。牙結石又稱牙石,通常存在于牙齒表面,剛形成時為乳白色軟垢,逐漸會因礦物鈣化而變硬。牙結石能夠與含有色素的食物、飲料中的無機色團結合,表現出黃色、棕色或黑色等牙齒外源性著色。此外,產色素相關的菌群在菌斑生物膜中的富集是造成兒童牙齒外源性著色的主要原因。

1.2 鐵離子參與黑斑形成

牙面黑斑是兒童牙齒外源性著色的主要形式,其是一種黑色的不溶性鐵化合物,可能是由牙周組織中厭氧菌產生的硫化氫與唾液或牙齦滲出液中的鐵相互作用形成的硫化鐵[5]。早在1976年,Reid等[6]提出黑斑可能是由細菌產生的硫化氫與齦溝中的鐵離子結合形成。鐵離子在牙面黑斑中沉積的原因,主要是黑斑中的優勢微生物組能代謝利用來源于食物、齦溝、唾液中的鐵元素,從而產生鐵化合物,進一步產生黑色沉淀。鐵離子是黑斑的重要組分,黑色的含鐵化合物也是牙面黑斑區別于其他牙面菌斑的特征。研究表明,在懷孕期間及嬰幼兒期,經常食用富含鐵的食物和使用鐵補充劑,可能有利于著色微生物群的黏附生長。食用富含鐵的食物或使用鐵基藥物可能導致兒童牙面黑斑[7]。

1.3 口腔菌群失衡

研究顯示,黑斑和非著色菌斑的菌群總量相似而菌群組成存在差異[8]。被診斷患有黑斑的患兒可能具有特殊而穩定的細菌群落結構,而來自健康兒童的細菌微生物組結構則更加多變[9]。根據對菌斑中細菌功能基因的分析,著色斑塊中的細菌與普通斑塊中的細菌相比,差異功能基因富集于糖酵解、糖異生、淀粉和蔗糖代謝路徑,這表明在著色菌斑中細菌代謝狀態活躍,菌斑為細菌提供了營養物質,產生的代謝產物或進一步促進牙面色素沉著[10-11]。Veses等描述了牙面染色斑塊中血紅素生物合成途徑的相對豐度增加,結合黑斑中鐵豐度增加,表明血紅素依賴性鐵螯合和隨后的代謝可能在黑斑生成中起作用[12]。

2 與兒童牙齒外源性著色相關的產色素細菌

2.1 放線菌

放線菌屬,包括內氏放線菌(Actinomycesnaeslundii)和溶牙放線菌(Actinomycesodontolyticus)可以產生棕色或黑色的色素。與其他未著色的乳牙齦上菌斑相比,著色乳牙的齦上菌斑中內氏放線菌的含量更高[13],對兒童牙齒齦上著色菌斑樣本的分析顯示,內氏放線菌的水平顯著高于乳酸桿菌[7]。

2.2 產黑色素類厭氧桿菌

產黑色素類厭氧桿菌具有產生黑色素的功能,其中包括牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonasgingivalis)和部分普氏菌屬(Prevotellaspp.)。牙齦卟啉單胞菌是一種絕對需鐵菌,利用外源性鐵/亞鐵血紅素產生黑色素。普氏菌屬在早期研究中被確定為黑色素沉著的主要細菌,而近期研究顯示普氏菌屬的豐度在外源性著色乳牙和其他乳牙齦上菌斑之間差異無統計學意義[14]。

2.3 凝聚桿菌

凝聚桿菌屬(Aggregatibacterspp.)在外源性著色患兒唾液中和菌斑中的含量均高于健康組。基因測序技術定位到種,發現一種尚未被命名的菌種Aggregatibactersp_HMT_898在外源性著色患兒的齦上菌斑中富集[4]。伴放線聚集桿菌(Aggregatibacteractinomycetemcomitans,Aa)可以產生黑色素,有報道顯示,著色菌斑中Aa的檢出率明顯高于未染色菌斑[15],但同樣有研究顯示牙齒外源性著色患兒不同牙位之間的伴放線聚集桿菌豐度差異無統計學意義[8]。這可能與初始定植細菌的類型以及細菌間的相互作用相關,但其中的機制還需要進一步研究。

2.4 Candidate_division_TM7

近年來對牙齒外源性著色患兒的牙面著色菌斑、非著色菌斑、唾液的細菌測序研究可對著色菌斑中的特異性高豐度菌群進行篩選。Candidate_division_TM7是一種尚未成功在體外分離培養的未確定分類的菌種,但在部分腸道菌群和口腔菌群的細菌宏基因組測序研究中可發現其差異表達。與未著色乳牙相比,著色乳牙齦上菌斑中Candidate_division_TM7水平顯著提高,尚未確認其代謝作用,但它可作用于其他定植菌種,改變生物膜豐度和結構,提高生物膜的黏附力,使得生物膜更難被清理[16]。

2.5 其他菌群

有研究證實牙齒外源性著色患兒牙面上的奈瑟菌屬(Neisseriaspp.)的豐度較高[17]。纖毛菌屬(Leptotrichiaspp.)和梭桿菌屬(Fusobacteriumspp.)的共生可能有助于乳牙牙面色素的形成。另外,梭桿菌可與產黑色素類厭氧桿菌共聚集,促進產黑色素菌的口腔定植[18]。黑斑患兒唾液中噬二氧化碳菌屬(Capnocytophagaspp.)和棒狀桿菌屬(Corynebacteriumspp.)的豐度更高。口腔微生態失調導致的菌群失衡是牙面色素沉著的重要原因,細菌之間的復雜交互還需要進一步深入研究。

3 影響兒童牙齒外源性著色菌斑內優勢菌群的因素

3.1 飲食

對相關社會人口因素和口腔健康習慣的分析表明,較少攝入果醬和蜂蜜以及經常使用氟化物的兒童患牙面黑斑的風險較低[4]。有研究觀察到牙面黑斑的存在可能會限制齲齒的進展[19]。一方面,低碳水化合物飲食減少了致齲菌的底物,另一方面,定期使用氟化物可能會抑制致齲菌的生長[20]。因此,減少食用果醬和蜂蜜等致齲食物的頻率,增加氟化物的使用可能會減少致齲細菌的生長,從而為與牙面外源性著色相關的細菌提供有利的環境。口腔環境中的高pH值會降低鐵的溶解度,有利于細菌攝取利用鐵離子,進而促進牙面黑斑的產生。在齲病的防治中發現,缺鐵性貧血與齲病的高易感性相關,血清鐵的升高有利于預防齲齒,但同時會帶來牙齒著色的不良反應[21]。然而,這些假設需要驗證和進一步調查。

3.2 口腔pH值

環境蛋白質組學結果顯示,牙齒外源性著色患兒的唾液緩沖力更強,唾液的 pH值更高,鈣離子、鐵離子、銅離子含量以及總蛋白含量也更高[10]。患兒口腔環境中的離子濃度高,蛋白含量高,唾液蛋白能夠與食物中的多酚結合,通過化學反應產生色素沉著,進而改變了斑塊中的微生物組,促進外源性著色形成[11]。飲用水的類型也會影響產色素相關菌群的定植,高pH值水、高pH值唾液均可顯著提高牙面外源性著色的風險[22]。

3.3 年齡

部分研究指出,兒童外源性著色牙數量隨年齡的增長而增加,外源性著色與年齡之間存在一定相關性。在中國學齡前兒童中,5歲及以上兒童黑斑牙的數量是4歲及以下兒童的3倍,這可能與兒童的口腔衛生、碳水化合物飲食習慣有關[23]。4歲以上兒童擁有更好的口腔衛生,夜奶的減少也降低了碳水化合物的攝入,可能因此降低了口腔致齲菌的定植能力,使得口腔微生物菌群向產色素相關菌群發展。隨著這些年輕受試者步入青春期,牙面黑斑逐漸消退[24]。但也有研究認為年齡與牙面色素之間不存在關聯[25],目前缺乏對牙面外源性著色患兒的長期隨訪調查,對于牙面外源性著色隨年齡變化的機制仍需進一步研究。

3.4 菌群相互作用

眾多臨床研究結果表明,患有牙齒外源性著色的幼兒患齲率低。有學者對過往發表研究進行Meta分析,結果顯示牙面黑斑患兒的平均患齲率相對正常人群更低[7]。兒童外源性著色菌斑內優勢菌群與致齲菌存在互相抑制的趨勢。這可能與口腔菌群中變異鏈球菌(Streptococcusmutans)的占比較小有關。高鐵離子、高pH值等口腔微環境因素有利于牙面黑斑相關菌群的定植,但抑制變異鏈球菌等致齲菌的生長[26]。黑斑中的變異鏈球菌相對較少,牙齦卟啉單胞菌相對較多[8]。黑斑內的放線菌屬豐度大而鏈球菌屬豐度小[27]。放線菌屬可通過與牙齦卟啉單胞菌聚集促進其黏附,并通過釋放琥珀酸鹽促進其生長,間接抑制變異鏈球菌生長。同時,牙面黑斑內存在更高水平的變異鏈球菌基因多態性,但這些基因型對應的變異鏈球菌致齲率低,且不同個體的分離株之間存在相同的基因型和高度的遺傳相似性[28]。對黑斑內菌群的基因研究將有助于對兒童牙齒外源性著色以及齲病的針對性預防。

4 兒童牙面外源性著色的防治

兒童牙面外源性著色的防治有其必要性。首先,嚴重牙面黑斑會影響美觀,可能造成患兒心理障礙。其次,如前文所述,患有牙面黑斑的患兒患齲率低,但其中的因果尚未定論,可能是口腔內牙面黑斑的優勢菌群定植減少了致齲菌的定植,也可能是口腔內環境導致致齲菌減少而增加了牙面黑斑菌群的定植優勢。但無論是牙面黑斑還是齲病,都存在口腔微生態失調的情況。牙面黑斑優勢菌群與牙周炎優勢菌群存在交叉,目前缺乏對牙面黑斑患兒的縱向研究,以探究牙面黑斑菌群對牙周致病菌的定植影響。理想的兒童口腔微環境應是動態的,具有微生物多樣性[29-31],因此臨床仍需防治黑斑,以恢復口腔微生態平衡。

4.1 清除牙面菌斑

由于黑斑中的鈣和磷酸鹽含量高于未變色的斑塊,礦化程度高,因此在牙面外源性著色斑塊形成之后需要使用常見的診間機械清除菌斑的手段才能有效清除。超聲潔治,使用帶有摩擦顆粒的拋光膏進行牙面光潔、噴砂等方法,可以去除包括黑斑在內的牙面色素沉著[32]。

4.2 日常口腔衛生維護

由于兒童牙面外源性著色的形成與宿主、口腔菌群密切相關,在診間機械清除外源性著色斑塊后仍有很大復發的概率,因此日常口腔衛生維護是預防兒童牙面外源性著色的主要方法[33]。使用含有預防菌斑形成功效成分的牙膏可以減少菌斑色素沉著,例如焦磷酸鹽、多聚磷酸鹽和植酸鹽等成分,可以與已吸附在牙齒表面的色素和蛋白質競爭結合牙面的鈣,形成“保護膜”,抑制牙面獲得性膜的形成,起到防著色的功效;此外,牙膏中的去漬功效成分,例如焦磷酸鹽、植酸鹽,其多磷酸根陰離子是鐵離子和銅離子的絡合劑,可把有色重金屬離子轉化成穩定的可溶性絡合物,從而促進色素脫離牙齒表面,預防牙面外源性著色的發生[34-35]。

4.3 改變飲食預防牙面黑斑形成

飲食會影響口腔微環境中的鐵含量。減少含鐵飲食的攝入可減少牙面黑斑的形成。研究顯示,礦泉水的pH值和鐵含量低于自來水,對于黑斑易感人群,可通過減少飲用自來水降低染色風險[22]。另外,乳鐵蛋白是重要的鐵結合蛋白,研究顯示,補充含有乳鐵蛋白的藥物可以有效防止黑斑復發,其作用機制可能是其抑菌活性及鐵螯合能力[24]。但也有研究發現牛奶和奶酪中含有大量乳鐵蛋白,大量飲用牛奶和奶酪的個體易產生黑斑[36]。口腔鐵離子含量和乳鐵蛋白平衡可能是預防黑斑形成的突破點之一。

4.4 益生菌療法預防口腔菌群失調

口腔菌群失衡是口腔疾病形成的重要原因,因此調節口腔菌群、恢復菌群多樣化的口腔微環境是減少口腔疾病以及牙齒外源性著色的理想方法。使用含益生菌或益生元的生物制劑有望調節口腔菌群。活性益生菌能與致病菌競爭生物膜表面的結合位點,促進口腔中益生菌的增殖;益生菌增殖過程中的代謝產物,能抑制口腔致病菌的生長和活性,通過“養好菌、抑壞菌”的原理為牙齒防著色和口腔疾病的預防發揮積極作用[37]。體外研究顯示,唾液鏈球菌(Streptococcussalivarius)M18和羅伊氏乳桿菌(LactobacillusreuteriProdentis)益生菌可以抑制放線菌和伴放線聚集桿菌的活性,競爭降低其定植能力[38]。一項隨機對照臨床研究顯示,唾液鏈球菌M18益生菌療法能夠預防兒童牙面黑斑的形成[39]。口腔菌群的益生菌療法還需要更加長期及深入地研究。

5 結 語

兒童牙齒外源性著色是由飲食、宿主、菌群共同作用形成的口腔疾病,其中兒童牙面黑斑占比較高。兒童牙面外源性著色的產生與口腔環境中的口腔菌群失衡有關,兒童外源性著色菌斑中的優勢菌屬有放線菌、產黑色素厭氧桿菌、凝聚桿菌等。含鐵飲食、口腔pH值、年齡等因素都可能影響兒童牙面外源性著色菌斑中優勢菌和致齲菌的占比。機械方法輔助化學制劑可有效防治牙面黑斑,日常使用含防著色成分牙膏刷牙,預防兒童牙面外源性著色更為有效;同時改變飲食和使用含益生菌的口腔護理用品調節口腔菌群有助于預防兒童牙齒外源性著色的形成。對牙面黑斑的深層形成機制和防治措施,還需要進一步的研究與長期隨訪。