CPP-ACP联合氟保护剂对于釉质抗酸性影响的研究进展*

熊易琳 邹文卓 郑 严 黄珍宁 周鑫宇 伍廷芸

荆楚理工学院医学部,湖北省荆门市 448000

龋病和牙酸蚀症都是现如今常见的口腔疾病。龋病是一种慢性进行性的口腔疾病,是在含糖量高的食物持续刺激下,口腔内菌群比例失调、口腔微生态失衡、口腔环境pH值下降所造成的牙釉质脱矿化,进而形成了牙体的龋损龋坏[1]。牙酸蚀症是由于患者的牙体长时间接触酸性物质,从而导致的牙体硬组织脱钙和牙釉质的脱矿[2]。牙釉质脱矿轻则会导致牙体出现白垩色斑,重则会导致牙体缺损,严重影响患者牙体的功能和美观。

龋病和牙酸蚀症的临床治疗以抗酸性、再矿化药物为主。目前广泛应用于临床治疗的再矿化药物有含氟化合物和酪蛋白磷酸肽—无定形磷酸钙(Casein phosphopeptides-amorphous calcium phosphate,CPP-ACP)试剂。临床治疗中常用的含氟化合物有释氟树脂、氟保护漆、含氟凝胶和泡沫等,常用的CPP-ACP试剂有GC Tooth Mousse、GC Tooth Mousse Plus、MI Paste Plus等。

1 CPP-ACP的分子结构

酪蛋白磷酸肽(Casein phosphopeptide,CPP)提取于牛奶中的酪蛋白,是调控人体内钙磷离子溶解度的调节蛋白[3]。CPP是在人体乳腺细胞中合成的,在合成过程中,细胞中的特异性激酶将酪蛋白磷酸化形成富含磷酸化丝氨酸/苏氨酸残基的CPP,然而因为所含丝氨酸/苏氨酸磷酸基团数量的不同,CPP也被分为不同的种类,目前受广大学者所广泛研究的有αS1-CPP和β-CPP这两类[4]。无定形磷酸钙(Amorphous calcium phosphate,ACP)是羟基磷灰石的前体,CPP可通过其包含的谷氨酸(glutamic,Glu)簇和磷酸丝氨酸(Serine P,SerP)簇与钙、磷离子结合,黏附在无定形磷酸钙的表面形成稳定的纳米级胶体毫微簇酪蛋白磷酸肽—无定形磷酸钙复合体(CPP-ACP)[3]。

Cross KJ等[5]利用X射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜、平衡结合分析等一系列物理化学技术探究了CPP-ACP复合物的空间结构,提出了核—壳模型理论,即CPP呈壳状包围位于核心的ACP。CPP-ACP的扫描电镜图(见图1a)、透射电镜图(见图1b)以及选定区域衍射图(见图1c)如下所示[5]。

图1 CPP-ACP显微图像

2 氟离子在釉质中的存在形式

在近几十年来,氟化物被广泛应用于促进牙釉质抗酸性再矿化的临床治疗中,其作用效果取决于氟离子在釉质中的存在形式。

低浓度的氟离子和高浓度的氟离子在釉质中的存在形式不尽相同,低浓度的氟离子其浓度为0.4～0.5mg/L,高浓度的氟离子浓度>0.5mg/L。王伟萍等[6]研究表明,当口腔环境pH值下降导致釉质中的羟基磷灰石(hydroxyapatite,HAP)溶解时,低浓度的氟离子可以与HAP中的羟基离子交换诱导氟磷灰石(fluorapatite,FA)的生成或直接吸附于HAP的晶体上形成氟羟基磷灰石(Fluoro-hydroxyapatite,FHA),因FA、FHA与HAP相比在溶液中的溶解度更低,故其在牙釉质表面的沉积可以降低酸对牙釉质的溶解,从而增强了牙釉质抗酸性再矿化作用。许琼莉等[7]研究表明,高浓度的氟离子能与最外层牙釉质溶解出的钙结合形成氟化钙样物质,覆盖于牙釉质表面从而增强牙釉质的抗酸性再矿化作用。

3 CPP-ACP联合氟保护剂对于釉质的抗酸性影响

3.1 CPP-ACP及氟离子的抗酸性机制 牙釉质的基本成分是羟基磷灰石(HAP),其表面的HAP处于一种脱矿和再矿化的动态平衡之中,当口腔环境pH值下降时,氢离子增多,打破了动态平衡,HAP开始溶解即发生脱矿,若将牙釉质表面的钙、磷离子重新沉积并结晶即可达到再矿化的效果。

CPP这类生物活性肽在中性或碱性环境中能够稳定地释放高浓度的钙、磷离子,其与ACP结合形成的CPP-ACP复合物可以在口腔中局部形成钙—磷池以此来维持唾液中钙、磷离子的过饱和状态。CPP-ACP可以释放出钙、磷离子和磷酸根离子,钙、磷离子可以顺浓度梯度进入牙釉质表层下的脱矿区域使牙釉质进行再矿化,同时磷酸根离子和氢离子可以合成磷酸氢盐或磷酸二氢盐中和口腔中的酸性物质,增强牙釉质的抗酸性从而抑制牙釉质的脱矿[8]。CPP-ACP还可以抑制产酸菌在牙釉质表面获得性膜上的附着,使产酸菌在口腔中的生存数量减少,从而使产酸总量降低[9]。

含氟化合物是临床中使用最多的再矿化剂,在酸性环境中,氟离子可以影响产酸菌的代谢,其与氢离子结合形成氟化氢,再通过细菌细胞膜转运至胞浆中,可以抑制细菌向外传送氢离子,使细菌细胞质内氢离子堆积,pH值下降,降低了细菌中酶的活性,最终抑制了细菌的产酸能力,使细菌产酸总量减少[10]。氟离子可以与口腔中钙离子结合形成颗粒状的氟化钙,会沉积在牙釉质的表面,也可以中和酸,缓冲釉质牙菌斑界面的氢离子浓度,成为一个酸攻击时的暂时屏障[10]。当口腔环境pH值持续下降时,氟离子可以与HAP中的羟基离子交换诱导FA的生成,重新沉积于脱矿的釉质表面,或直接吸附于HAP晶体上形成FHA,增加釉质表面的硬度,促进釉质再矿化[6]。

3.2 氟离子对釉质的抗酸性作用 目前,氟离子对釉质的抗酸性再矿化作用在国内外许多体内外实验中均已得到了证实。特别在预防和治疗龋病方面,其疗效也在越来越多的临床试验中被证明。

在体内实验中,徐美乐等[11]研究人员对200例3～4岁学龄前儿童进行了为期2年的研究,以乳牙为观察牙,分为采用氟化泡沫的观察组和不采用氟化泡沫的对照组,研究发现观察组的患龋率、龋均、DMFT指数均低于对照组,并且其浅龋再矿化率显著高于对照组,说明氟离子能够有效预防龋病并且促进龋齿的再矿化和恢复。含氟离子的试剂对釉质的抗酸作用不仅体现在乳牙上,对恒牙也有一定的抗酸性效果。段君兰等[12]以第一恒磨牙为实验对象,分为空白对照组和氟保护漆组,结果显示各个时间氟保护漆组都比空白对照组的龋病发病率低,说明氟离子对釉质有较好的抗酸性作用。

在体外实验中,氟离子的抗酸性作用同样得到了证实,并且实验研究还发现氟离子的浓度与其对釉质的抗酸性作用还存在一定的正线相关性。Naumova EA等[13]实验人员对病灶牙使用不同浓度的氟化物进行再矿化,研究结果发现钙离子和磷离子的含量会随着氟离子浓度的增加而增加。但由于氟化物中氟离子浓度过高可能会导致耐氟株的产生从而造成氟中毒,所以加氟材料在使用后,人体的安全性问题以及加氟材料如何才能以长期稳定的速率缓释氟仍是需要探索和解决的问题[14]。

3.3 CPP-ACP对釉质的抗酸性作用 CPP-ACP研发以来,其对釉质的抗酸性再矿化作用同样在国内外众多的体内外实验中得到了证实。CPP-ACP的抗酸性作用也被广泛应用于临床治疗牙釉质脱矿中。在体内实验中,王艳红等[15]对正畸治疗后牙脱矿患者使用含氟漱口水和含CPP-ACP的护牙素的再矿化效果进行比较,发现使用含CPP-ACP护牙素的患者牙釉质脱矿白斑区域面积减少效果最为明显,釉质再矿化程度最高。Esenlik E等[16]也将正畸治疗后的牙脱矿患者分为使用CPP-ACP 糊剂的实验组和不使用CPP-ACP糊剂的对照组,比较两组的抗酸性再矿化效果,结果发现实验组患者显著减少了白垩色斑的发生,说明CPP-ACP对釉质具有较好的抗酸性作用。

在体外实验中,伍廷芸等[17]以因正畸治疗需要减数拔除的第一前磨牙为对象,比较含有纳米级CPP-ACP的护牙素和nHAP的防护牙膏在口腔正畸术后对白垩斑病变的再矿化效果,发现纳米级的nHAP和CPP-ACP材料均可显著促进釉质再矿化,但CPP-ACP材料促进釉质再矿化的效果最为明显。王里媛[4]在CPP-ACP联合氟防治乳牙釉质早期龋的体外研究中将收集的离体牙随机分组,对其进行抗酸实验,实验结果显示,CPP-ACP组较对照组牙釉质的损失率更低、釉质硬度更高,说明CPP-ACP对釉质有较好的抗酸性作用。

3.4 CPP-ACP促进氟离子对釉质的抗酸性作用 随着含氟涂料作为再矿化材料的使用,人们逐渐发现氟离子的作用效果具有局限性。氟离子可加速钙磷离子在牙釉质表面的沉积,形成大量的沉积物,其在增强釉质抗酸性抑制其脱矿的同时也会阻止氟离子的进一步渗透[18]。

而现如今已有研究结果发现,当氟化物与CPP-ACP联用时其再矿化效果较单独应用时更好,可以突破氟离子作用效果的局限性。孙旸等[18]学者对于两者联合使用的实验研究结果就曾表明CPP 可作为氟化物的载体,将氟运送至深层矿化区域,达到使牙深部再矿化的目的,可弥补氟渗透性差的缺点。另外,国外学者也进行了相关实验,通过质量损失函数评估出CPP-ACP联合氟离子使用较仅使用氟离子试剂的再矿化潜力更佳,且具有抗菌效果[19]。

因此,有学者提出猜想,CPP-ACP 与氟联用会发挥协同作用[4]。这种协同作用可能与 CPP-ACP在稳定钙、磷离子的同时还可以结合氟离子形成酪蛋白磷酸肽—无定形磷酸钙氟(Casein phosphopeptides-amorphous calcium phosphate fluoride,CPP-ACFP)有关。CPP-ACFP中氟离子的活性会增强,能够渗透进牙釉质表面的大量沉积物中,使得氟离子不再堆积于釉质表面,更好地渗透至龋损深层,促进再矿化时羟基磷灰石晶体的生长,并且牙釉质表面还始终保持着钙、磷离子饱和状态,因此CPP-ACFP对脱矿牙釉质的再矿化效果更加明显[6]。

3.5 CPP-ACP联合氟保护剂的效果争议 目前,关于CPP-ACP与氟保护剂联合使用的抗酸效果是否强于单独使用其中一种仍存在较大的争议。许多研究结果发现当氟化物与CPP-ACP联用时其再矿化效果较单独应用时更好,但同时也有不少实验研究结果认为氟化物与CPP-ACP联用并无协同作用。

在体外实验中,Tahmasbi S等[20]以因正畸治疗需要拔除的前磨牙为对象,比较氟化钠、酪蛋白磷酸肽—无定形磷酸钙氟化物(MI Paste Plus)以及一种含有羟基磷灰石和氟化物的水基乳膏(Remin Pro)对牙釉质抗酸性再矿化的效果,结果发现MI Paste Plus与Remin Pro对牙釉质再矿化的效果无明显差异,说明氟化物与CPP-ACP的联用并无协同作用。同样,Al-Batayneh OB等[21]通过比较单独使用含氟牙膏、含CPP-ACP牙膏以及两种牙膏联合使用对儿童乳前牙早期龋病的再矿化效果,发现两种牙膏的联合使用与单独使用任一牙膏对釉质的再矿化效果并无显著差异。

因此,CPP-ACP联合氟保护剂的抗酸性再矿化效果仍待进一步研究。并且导致其效果具有争议的实验因素有多种,包括时间因素(作用时间、使用频率和药物单次使用时间)、药物浓度和剂型、药物使用顺序、体外脱矿方法、龋病病变部位及程度、菌斑生物膜、检测方法等[22]。

4 小结

近年来,龋病和牙酸蚀症在儿童和青少年群体中的发病率越为显著,人们逐渐重视釉质脱矿的治疗。国内外众多实验研究发现并证明了氟离子和CPP-ACP具有较好的抗酸性再矿化作用,因此含氟化合物与CPP-ACP试剂在口腔临床上被广泛应用于釉质脱矿的预防和治疗。目前,还有学者提出CPP-ACP与氟化物联用具有协同作用,较单独使用其中一种时抗酸性效果更好,但这种猜想仍存在较大的争议,需要进一步的研究探索。