变异链球菌在口腔固定修复失败机制分析中的研究进展

吴政西，李风兰，2※

(1.山西医科大学口腔医学院·口腔医院，太原 030012； 2.山西省人民医院口腔修复科，太原 030012)

牙齿对人体的身心健康十分重要。牙齿在食物咀嚼过程中起重要作用，不同类型的牙齿具有不同的结构和功能，在食物咀嚼循环中具有各自的特殊作用。牙体缺损、牙列缺损和缺失通常会影响患者的自信心。口腔固定修复治疗广泛应用于牙体大面积缺损或牙列缺失的临床治疗，但固定义齿修复体可对口腔局部生理性自洁作用造成影响，引起局部组织微生态改变，继而发生口腔炎症和疾病，最终导致固定修复治疗失败[1]。变异链球菌具有高黏附力、产酸性和酸性特征，可大量附着于固定义齿修复体上，导致固定义齿修复体表面损伤；此外，固定义齿修复体的材料及表面特性也与固定义齿修复体表面变异链球菌的定植有关[1]。以变异链球菌为主的口腔生物膜形成和积聚在牙科疾病的发展过程中起重要作用[2]。现就变异链球菌在口腔固定修复治疗失败中的机制予以综述。

1 牙体缺损或牙列缺失的临床修复现状

牙齿是人体重要的咀嚼器官，并在辅助发音、言语以及保持颌面部协调美观等方面均具有重要作用。牙体存在于口腔复杂的有菌环境中，长期积聚在牙体表面的细菌成为牙体缺损和缺失的原因之一[3-4]。其次，环境及遗传等因素也可导致牙体缺损和缺失，损害人群口腔健康，降低其生存质量。固定义齿修复是治疗牙体缺损和缺失的重要方法之一，目前常用的固定义齿修复体有嵌体/部分冠，贴面/全冠和桩核冠等。银汞合金是传统牙体修补充填材料，通常用于承受咀嚼力的后牙部位牙体缺损的修复。复合树脂修复缺损牙齿具有美观性的特点，可提供最佳的牙齿配色，故可用于前牙缺损的修补充填。

与传统充填体相比，嵌体/部分冠可以更好地恢复咬合及邻面接触关系，但嵌体/部分冠固位主要是粘接固位，与全冠相比，嵌体/部分冠修复的患牙需有足够的剩余牙体硬组织，以保证固位与抗力。当牙体严重缺损，常规修复技术不足以获得窝洞足够的固位和抗力时，就需要采用桩等附加固位措施来固位，形成桩核冠。

随着口腔修复材料的发展，临床口腔修复的成功率得到很大提高，但仍存在治疗失败的问题。有研究表明，充填治疗每年的失败率高达7.9%；固定义齿的5年失败率为10%以上，而继发龋是造成治疗失败的主要原因[5-6]。对种植体的10年随访研究表明，种植体成功率达到92.8%～97.1%，但仍不能忽视由于细菌生物膜导致的种植体周围炎，由于骨质流失阈值不同，种植体周围炎的患病率(11%～47%)的差异较大[7-9]。

2 变异链球菌在继发龋中的作用机制

基牙邻面和颊面接触区也是龋坏的好发部位，与义齿的材料、设计及制作密切相关。牙体缺损修复后或经龋病治疗后的充填材料边缘与窝洞周围牙体组织破裂，修复材料与牙体组织不密合(存在小的缝隙)为细菌及食物的聚集提供了有利条件，增加了口腔清洁的难度。此外，口腔唾液蛋白或糖蛋白吸附于牙面形成获得性膜，残留的食物与细菌可很快吸附于获得性膜表面，形成牙菌斑，继而导致牙齿矿物质在酸性环境下(牙菌斑中细菌产酸)发生溶解，牙齿中的钙和磷酸盐等无机离子分解，牙齿组织脱矿，且酸性物质不断产生，脱矿现象持续存在，最终导致牙体与修复体边缘继发龋的发生。

目前，对引起继发龋的微生物因素的认识尚未达成一致。Splieth等[10]研究发现，树脂充填窝洞内部菌群主要为梭杆菌属或卟啉单胞菌属。Thomas等[11]研究发现，复合树脂充填窝洞中变异链球菌比例更高，可能与pH<5.5时窝洞局部微环境更适于变异链球菌生长有关。既往研究认为，以变异链球菌(c、e、f型)和远缘链球菌 (血清型d和g型)为代表的变异链球菌群是引起龋齿的主要致病菌[12-13]。变异链球菌可产生葡萄糖基转移酶、蔗糖酶、果糖基转移酶和葡聚糖酶等胞外酶，这些酶可在细菌的糖合成与代谢中起重要作用，而糖类是细菌赖以生存的物质。葡萄糖基转移酶有3种类型，可将蔗糖和淀粉等糖类中的葡萄糖基单元聚合成葡聚糖[14-15]。葡聚糖结合蛋白与葡聚糖的结合有助于细菌在牙体表面黏附，并可促进细菌间黏附和菌斑聚集[15]。变异链球菌通常借助细胞壁上的蛋白与获得性膜中的唾液糖蛋白产生吸附作用，使变异链球菌快速吸附到获得性膜表面。变异链球菌可耐受局部酸性环境并不断产生酸性物质，使修复体或牙齿表面局部pH值降低。龋病的主要特征是细菌糖代谢产生的酸性物质使牙齿外层矿物质层的局部丢失，引起修复体边缘微渗漏和继发龋，导致修复体固位力丧失，出现填充物松动或脱落[12,16-17]。

3 变异链球菌在修复失败中的其他作用机制

3.1变异链球菌对金属的腐蚀作用 镍铬和钴铬合金通常用作烤瓷类修复体的基础结构。一般认为，口腔金属材料腐蚀是由不同金属材料化学电位差异形成电流所致，这种电化学腐蚀的发生取决于金属材料的种类、生产过程、处理方式(热、化学、机械)等[17-18]。电化学腐蚀也可发生在咀嚼或刷牙时，金属材料表面的钝化层受损可加重电化学腐蚀。大多数金属材料的腐蚀是电化学诱导。在复杂的口腔环境中，还存在微生物对金属材料的腐蚀。

Lu等[19]研究发现，口腔复杂的微生物和电解质环境易发生金属材料腐蚀，其原因可能是金属表面的细菌存在阴极/阳极区域，导致腐蚀电流。口腔微生物代谢产物(如无机酸、有机酸、硫化物)可降低口腔pH值，引起金属材料的微生物腐蚀，同时还可通过改变金属材料周围环境(如氧浓度、无机盐浓度、酸碱度)使口腔局部形成氧浓差电池[20-21]。口腔代谢产物(如有机酸)还可直接与金属反应[22]。变形链球菌诱导镍铬和钴铬合金的腐蚀引起合金表面粗糙和牙菌斑积累，导致牙釉质脱矿和修复材料腐蚀。口腔金属材料的粗糙腐蚀表面还可改变变形链球菌毒力基因的表达，加速细菌的黏附和腐蚀。Zhang等[23]用实时逆转录聚合酶链反应检测出与变形链球菌黏附和产酸相关基因(gtfBCD、gbpB、ftf和ldh)的表达。

3.2变异链球菌对全瓷材料的黏附作用 全瓷材料的机械强度高、生物相容性好、美学效果佳，得到临床医师和患者的广泛认可，已成为传统烤瓷修复体的最佳替换材料[24]。牙科陶瓷材料的广泛应用对材料机械性能的要求越来越高，近年已引入了多种不同化学和机械性能的牙科陶瓷材料[25]。如以长石或白榴石陶瓷为代表的玻璃陶瓷，可作为嵌体、贴面、单冠的修复；玻璃渗透氧化铝和氧化锆陶瓷以及部分稳定和增强的氧化锆陶瓷(都是以钇四方氧化锆为基础)可作为高强度支架拓宽了固定义齿修复体的应用范围[26]。菌斑形成和细菌黏附与龋病发生的密切相关，物体表面的粗糙度是影响细菌黏附的重要因素[27]。Vo等[28]对不同方式制备的二硅酸锂陶瓷修复体的表面粗糙度与细菌黏附力的研究发现，修复体表面细菌计数与其粗糙度之间呈显著正相关。但是，Hahnel等[29]发现，并不是所有变异链球菌的黏附差异都可通过牙齿表面粗糙度解释。Meier等[30]对不同修复材料变异链球菌黏附情况的研究表明，与修复材料相比，唾液对细菌聚集的影响较大。此外,变异链球菌还可通过葡萄糖基转移酶将蔗糖合成为胞外葡聚糖，进一步促进变异链球菌和其他细菌的黏附[31]。

3.3变异链球菌对树脂材料的降解作用 树脂材料是目前口腔临床使用最广泛的修复材料，操作简单，且美观性强[32]。复合树脂是复杂的混合材料，主要由有机树脂基质和涂有偶联剂(通常为硅烷)的无机填料颗粒组成，基于树脂的牙科修复复合树脂表面不均匀，故其填料颗粒的空间尺度存在微米级到纳米级的地形和化学差异。

有报道称，口腔间接复合树脂修复体的细菌积累显著低于直接复合树脂修复体，由此可见，复合树脂材料的表面形貌对口腔细菌的积累具有重要作用，且与复合树脂材料的种类无关[33]。在体外复合树脂材料上，变异链球菌的生长速度加快，可能是未反应单体浸出促进了致龋细菌生长和(或)修复体表面粗糙导致细菌黏附增加所致[34-35]。研究表明，变异链球菌病原体能够降解牙科树脂复合材料和黏接剂的酯酶活性[36]。可见，细菌致密生物膜的形成会导致树脂复合材料的持续破坏。

3.4变异链球菌对种植修复的作用 钛耐腐蚀性强、密度低、机械强度和生物相容性较高，是理想的可摘和固定义齿材料[37]。口腔唾液和龈沟液成分的作用可加重细菌对钛以及钛合金材料的腐蚀。Mabilleau等[38]研究显示，含氟离子、过氧化氢和乳酸的唾液对钛具有腐蚀性，且呈逐渐加重趋势，故建议钛类修复体患者应保持良好的口腔卫生习惯，并避免使用氟化牙膏。Guindy等[39]采用光和扫描显微镜对6个口腔植入物及其表面腐蚀情况进行分析发现，6个植入物及其内冠表面上均检测到腐蚀损伤和氧化。变异链球菌引起的腐蚀导致牙冠与基台之间或基台与种植体之间的间隙裂缝，并释放有毒金属离子，这些有毒离子扩散到种植体周围骨骼中，导致骨骼结构破坏，加速骨整合，导致修复治疗失败。Souza等[40]采用开路电位和电化学阻抗谱方法评估人工唾液对以变异链球菌为主的生物膜积聚纯钛修复体的腐蚀作用的研究发现，生物膜形成可提高钛的腐蚀敏感性。变异链球菌代谢释放的乳酸、甲酸及乙酸等产物使周围环境pH值降低，且长时间浸泡于高蔗糖浓度的生物膜纯钛与酸性物质或(和)氟化物结合，经新陈代谢诱导钛基底和种植体——基台结构腐蚀，从而导致钛的耐腐蚀性降低[41]。

4 小 结

细菌通常易黏附于口腔修复体上，特别是固定义齿修复体边缘，导致患者易出现术后牙齿敏感、牙髓炎等。细菌侵入牙体和修复材料导致继发龋形成，腐蚀金属修复体、降解树脂修复体、以变异链球菌为主的生物膜积聚导致纯钛种植体表面抗腐蚀性降低是变异链球菌引起口腔固定修复治疗失败的主要机制。口腔中含氟离子、过氧化氢和乳酸的唾液为变异链球菌腐蚀钛及钛合金种植体提供适宜的条件。变异链球菌对修复体表面的降解还与修复体表面的粗糙度及硬度有关。

临床上，对抗细菌黏附及生物膜形成低敏感性牙科生物材料的需求极大。因此，对新型口腔生物材料的深入研究有助于口腔修复材料的发展。理想的口腔抗菌生物修复材料应具有抑制生物膜黏附、阻止生物膜生长、影响生物膜代谢、调节微生物生态系统等功能。目前，含12-异丁烯酰基氧基、氟化物和纳米银颗粒等组分的抗菌材料已进入口腔临床实践阶段，但大多数新一代抗菌生物材料仍处于体外研究阶段，仍需要进一步的体内研究以确定抗菌生物材料诱导的细菌耐药性。