木糖醇对口腔龋齿的预防作用研究

◎ 赵玉国，丁 勇，王树青，李 帅

（大连丹特生物技术有限公司，辽宁 大连 116620）

龋齿俗称蛀牙或虫牙，无论乳牙还是恒牙，均可能发生。研究结果显示，变异练球菌为导致龋齿的主要原因之一。口腔中各种细菌维持彼此平衡，在摄入过多可发酵糖类的情况下，会打破原有菌落平衡，导致变异链球菌异常增值，形成牙菌斑，进一步导致龋齿的发生。初期龋齿症状较低，牙齿没有明显不适，但龋齿发生至牙本质，会对冷、热、酸、甜的食物产生酸痛感觉。进一步发展至牙髓后，在咀嚼食物时产生难以忍受的牙疼。随着龋齿的进一扩大，会导致牙冠块状崩溃。龋齿引发的牙疼会降低食欲或在进食时降低咀嚼强度，增加肠胃负担，进而出现营养不良。龋齿的发展可能导致牙髓炎、牙根尖脓肿等，引发面部肿胀，细菌感染。小儿乳牙龋齿会波及生长发育的恒牙，导致牙齿不齐、口臭等。

1 龋病病因

目前，龋病公认的致病病因为四联学说，包括细菌、时间、环境、宿主，其中细菌为一项重要环节[1]。

关于细菌致龋病的病因分析存在以下几种假说：特异性菌斑假说、非特异性菌斑假说和生态菌斑假说[2-4]。

特异性菌斑假说认为口腔中仅少数菌为龋齿致病菌，主张针对部分菌进行控制来达到预防龋齿的目的，其中变异链球菌为主要致病菌。

非特异性菌斑假说认为菌斑群落为所有口腔细菌共同作用导致，例如变异链球菌能够产生乳酸，而韦荣氏菌又有能利用乳酸作为能量来源。蔗糖等代谢产酸的物质摄入、滥用口腔抑菌药物等容易打破原有口腔平衡，导致变异链球菌或乳酸杆菌等异常增殖，导致pH降低。

2000年以来，更多学者倾向于“生态菌斑假说”[4]，将菌斑作为整体来对待，众多细菌在牙齿表面维持脱矿再矿化平衡，微环境失衡，导致倾向脱矿，进而导致龋齿发生。

无论经典的特异性菌斑假说、非特异菌斑假说，还是新型的生态菌斑假说，均认为致病菌是导致龋齿的主要致病因子，其中包括变异链球菌、血液链球菌、轻型链球菌、唾液链球菌、米勒链球菌、乳酸杆菌、防线菌等，以变异链球菌为主要致病因子。

早在1924年，JK Clarke已经从患者龋齿部位分离出变异链球菌，并提示变异链球菌的异常增值是龋齿发生的主要原因，而越来越多的证据也表明导致龋齿的致病菌主要为变异链球菌，所以临床上也常将变异链球菌作为龋齿的指示菌。

2 龋病机理

牙釉质在唾液的浸润下形成约1 μm厚的薄膜。变异链球菌即使在无蔗糖时也能黏附在该膜上，但黏附的菌数很少。

在蔗糖、葡萄糖、果糖等可发酵糖存在时，变异链球菌会产生有机酸和菌斑[5]。当糖类可利用程度较高时，变异链球菌乳酸脱氢酶被激活，并加速乳酸的产生。当可利用糖类较少的情景下，丙酮酸甲酸裂解酶被激活，会代谢产生低强度有机酸，如甲酸等。而牙釉质结构在pH 5.5以下，就会发生脱矿化变得脆弱，当乳酸盐成为菌斑的主要成分时，脱矿化反应就会发生。

变异链球菌除产酸外，还具有细胞外糖基转移酶和果糖基转移酶，当蔗糖供应量较多时，催化产生胞外葡聚糖和果聚糖[6-7]。当黏性膜基质形成后，葡聚糖或果聚糖占整体斑块重量的50%～95%，不仅能够保留变异链球菌的代谢酸性物质，还能为变异链球菌提供可发酵糖来源。致使牙釉质长期处于pH较低的环境下，结构进一步脱矿化，导致龋齿发生。

可发酵糖类是导致龋齿的主要原因之一，糖类的替换是预防龋齿的方向之一，目前已有的糖醇类有甘露醇、山梨醇、麦芽糖醇、木糖醇等，其中木糖醇有研究表明有明确预防龋齿的效果。

3 木糖醇的抑菌机制

木糖醇虽然可以被变异链球菌吸收，但无法利用，这一机理在1986年被Assev S.证实[8]。

葡萄糖在菌体内的代谢途径，如图1所示。

图1 葡萄糖在菌体内的代谢途径图

木糖醇在菌体内存在类似葡萄糖的代谢途径，代谢为木糖醇磷酸酯、木糖磷酸酯，但链球菌无法对木糖磷酸酯进一步利用，只能将木糖磷酸酯转化为木糖醇再次排出细胞外。同时，木糖醇磷酸酯的存在会抑制果糖磷酸酯酶的活性，导致果糖磷酸酯在体内积蓄无法利用。木糖醇的无用循环会浪费菌体内的磷酸烯醇式丙酮酸（PEP），而且抑制菌体对葡萄糖的代谢和利用，进而导致能量匮乏而亡。

对木糖醇对变异链球菌的抑制机理研究，受当时检测手段限制，使用薄层色谱法对细菌中间代谢产物进行研究，检测误差较大，无法定量，机理研究推测成分较多。

4 体外模型试验

通过在体外模拟口腔环境，考察木糖醇对变异链球菌的抑菌效果。

Salli K. M.使用一种牙齿模拟器，模拟口腔环境。使用不同浓度的木糖醇和蔗糖溶液培养变异链球菌，然后让培养液流动通过7 mm直径的羟基磷灰石圆盘，对圆盘表面和培养液中链球菌的浓度进行测定。结果显示，木糖醇用量增加和蔗糖用量减低，均会显著降低羟基磷灰石和培养液中的链球菌浓度。实验结果证实，木糖醇可以干扰变异链球菌在牙齿表面的吸附[9]。

Fathilah Abdul Razak等人[10]使用唾液涂布后的玻璃球作为载体，以变异链球菌、血液链球菌、轻型链球菌作悬浮液。其中加入不同甜味剂溶液或混悬液，蔗糖、木糖醇、Tropicana Slinm®（主要成分阿斯巴甜、山梨醇、玉米粉）、Pal Sweet®（主要成分阿斯巴甜、甜菊素、乳糖）、Equal Stevia®（主要成分甜菊素、赤藓糖醇、纤维素），配制浓度均为10%。3 h孵化后，在载体表面，链球菌的菌斑均有不同程度的生长，其中以蔗糖溶液孵化的样品增长最为明显。其他样品均有少量增加，但量较少。24 h孵化后，观察载体表面，蔗糖组形成完整的生物膜，而木糖醇组则没有明显看到菌斑生成。

比较载体表面菌斑洗脱液的浊度，结果显示，木糖醇菌斑的链球菌量最少。蔗糖能够促进变异链球菌形成完整的菌斑，而木糖醇及其他甜味剂能够在一定程度上降低菌斑的形成，倾向于形成多孔、易脱落的菌斑。

体外模型对少数变异链球菌做单独考察，忽视口腔中整体细菌生态平衡，研究木糖醇对口腔致龋齿菌的抑制，影响因素过于单一，仅能作为借鉴。

5 人体临床试验结果

木糖醇对链球菌的抑菌作用得到机理方面的证实，同时通过体外模型试验也显示出对变异链球菌有很大的抑菌效果。对人体的临床试验验证结果显示，木糖醇的摄入可以明显降低儿童及成人的口腔龋齿率。

Fabio Cocoo等人证明，在1年内，每天吃2.5 g的木糖醇口香糖，对比其他多元醇的摄入，可以将发生龋齿的概率降低23%。由此可见，木糖醇在预防龋齿上同其他糖醇相比有明显优势，但文中没有明确说明多元醇的类型，也没有蔗糖组作为对照[11]。

K.K. Makinen在1989—1993年进行了长达4年的临床试验，选择10岁左右的儿童，分别咀嚼蔗糖口香糖、木糖醇口香糖、山梨醇∶木糖醇（2∶3）、山梨醇∶木糖醇（1∶4）、无任何甜味剂添加的口香糖，对比牙齿龋齿发生率。实验结果显示，木糖醇口香糖组能够在最大程度上降低龋齿的发生[12]。

6 扩展研究

木糖醇不仅可以降低龋齿发生率，而且可以降低母婴之间的传播概率。龋齿的发生和变异链球菌的增值有明确的关联性。母亲在哺乳期咀嚼木糖醇口香糖，可以明显降低婴幼儿口腔变异链球菌的比例，从而达到预防婴幼儿龋齿的效果。结果显示，木糖醇口香糖的应用，降低母婴变异链球菌的传播效果明显优于含氟牙膏和氯己定漱口水[13-14]。

7 综述

龋齿的引发，以变异链球菌的异常增殖为起点。无论是四联学说，还是生态平衡学说，均支持这一结论。①体外模型研究，忽视了口腔整体细菌构成的生态平衡，仅做单因素考察。并且忽视不同人群口腔生态菌群差异。仅对不同糖类对变异链球菌增殖效果的评价，不涉及机理。②临床实验中，忽视刷牙及牙齿日常护理的影响，预防龋齿，正确的刷牙和健康的牙齿护理是必须，木糖醇口香糖的咀嚼仅作为辅助。虽然目前的研究文献报道有不足之处，但结合多方面的报道，对于木糖醇预防龋齿的效果是可以肯定的。木糖醇在变异链球菌体内不被利用，且参与无效循环，导致菌体能量匮乏，最终导致菌体死亡。临床试验结果显示，长期咀嚼木糖醇口香糖，无论对于儿童还是成人，均可以明显降低口腔龋齿发生率，并且能够预防变异链球菌的母婴传播。③体外实验能够明显得到木糖醇有抑制变异链球菌生产的效果，同蔗糖有明显区别。

木糖醇用于龋齿预防仍有不足之处，只能抑制变异链球菌生长而非灭杀，木糖醇移除后，变异链球菌仍能恢复活力。咀嚼口香糖是木糖醇在口腔停留时间最长的方式，需要长期坚持，才能达到龋齿预防的效果。此外，对于龋齿的预防，正确的刷牙和良好的口腔护理，仍必不可少。