实验性龋病动物模型的研究进展

实验性龋病动物模型的研究进展

实验性龋病动物模型在龋病病因学、病理学以及龋病预防治疗方面的研究中起着十分重要的作用。在致龋微生物和致龋饮食共同作用下，可对几种动物诱发龋病形成。本文就实验性动物龋病的形成条件、方法、实验动物的选择以及几种特殊的龋病模型研究作一系统综述。

1．龋病的形成条件

龋病是一种以细菌破坏为主的多因素疾病，早在六十年代初期，Keyes等人就提出龋病是微生物、饮食、宿主、时间四个因素共同作用的结果。Mundorff等［2］认为实验性动物龋病模型的形成离不开以下几个相关因素：①致龋微生物及其在牙菌斑中的数量和比例；②致龋饮食及其组份中蛋白质、脂肪、磷、钙、氟、总糖量、半乳糖、葡萄糖、蔗糖及淀粉的含量和比例；③敏感的宿主动物口腔中唾液参数，包括流率、缓冲能力，总蛋白量、溶菌酶和淀粉酶的含量。许多学者都是依据这些原则成功地造成了实验性龋病动物模型，并将动物龋齿模型用于龋病预防、治疗及免疫学方面的研究之中。

2．实验性龋病动物模型的形成方法

2．1微生物因素

早在1890年Miller就认识到微生物在龋病形成发展中的作用。早期的实验表明，无菌条件下饲养的动物不产生龋齿，对感染变形链球菌的大白鼠给以蔗糖为主的饮食即可诱发龋齿产生。然而在实验性动物龋病形成过程中，何时以何种比例接种何种细菌显得相当重要。早期学者用幼龄大白鼠作模型发现在牙齿始萌期或者断奶期间接种致龋细菌效果最佳，此时的鼠磨牙对龋病最为敏感，龋坏会很快累及鼠磨牙的所有牙面。根据致龋微生物的移植情况可将实验动物分成不同的感染状态：无菌动物、定菌动物、抗生素抑制动物及常规动物。用无菌鼠作龋病实验不能导致龋齿的发生，但是单一感染某种致龋微生物的定菌鼠很快就可见磨牙龋齿的形成［3］。Konig等［4］用常规动物在相对定菌条件下进行实验，取得了较为理想的效果，这种方法一直延用至今，具体方法是使用一定剂量的广谱抗生素抑制动物口腔微生物的生长，然后在适当的时期接种一种或几种致龋微生物于动物口腔环境中，同时饲以致龋饮食，一段时间后即可形成实验性动物龋病。这种方法的不足之处在于人们尚不能确定动物口腔环境中的何种细菌被广谱抗生素以何种比例消除。

人类龋病与变形链球菌属密切相关，不同种株的变形链球菌致龋能力不同［5］。变形链球菌属分类为：变形链球菌，茸毛链球菌，仓鼠链球菌，鼠链球菌，野生鼠链球菌，猴链球菌和一些远缘链球菌等。导致龋病发生的重要亚群是S．mutans和S．sobrinus。而S．cricetus、S．rattus、S．ferus和S．macacae则很少甚至不能从牙菌斑中分离出来，其致龋能力较弱，很少用作形成实验动物龋病的致病菌。S．mutans作为最主要的致龋菌广泛地应用在实验性动物龋病模型的建立上［6，7］。近年来，一些学者研究发现，S．sobri-nus在大白鼠实验中比S．mutans产酸更多、致龋能力更强，也是比较理想的动物致龋病菌［8］。

2．2饮食因素

在实验性动物龋病形成过程中饮食因素亦相当重要。一方面它是宿主动物的营养来源，另一方面它能给口腔微生物提供营养。实验中对致龋饮食的理化特性及饮食口感等性状应该有所控制。诸如食物的成份、食物的颗粒大小、粘附性、溶解性、对菌斑微生物的影响、抗菌活性以及食物的味道和状态等等这些因素与实验动物龋齿的形成密切相关［9］。

在实验过程中，由于使用的模型动物种类不同以及同一种动物有着不同的种系，各种系动物的生理特性、饮食习惯亦不同，而且实验所要形成的龋损类型不一，从而要求设计不同的食物组成和不同的喂养方式来适应不同的实验需要。多数学者认为致龋食物中除了要求足够含量的糖及蛋白质外，对促进实验动物生长发育需要的各种维生素及微量元素亦要求非常高。最为经典的致龋食谱是Keyes为小鼠和仓鼠致龋所配制的2000＃食谱：蔗糖56％、全麦粉6％、精炼奶粉28％、苜蓿粉3％、脱水全肝粉1％、酵母4％、盐2％，保证了实验鼠的健康生长，并成功地形成了实验性龋病模型。Stephan提出的580＃低脂肪高糖食谱含有精炼奶粉32％、蔗糖66％、淀粉2％，这套简易食谱对平滑面龋的形成也较理想，但它缺乏足够全面的营养，容易造成实验鼠腹泻和营养缺陷，对实验结果有一定影响。此外也有学者提出的305＃低糖食谱仍然能使小鼠磨牙所有表面很快致龋，它包含5％蔗糖、62％玉米淀粉、20％乳清蛋白、3％棉籽油、6％纤维素、1％多种维生素混合物、3％无机盐混合物。这亦是一套十分可靠并且有效的致龋食谱［3，10］。

为了提高实验鼠对致龋微生物的敏感性，保证实验龋短期内形成，缩短实验周期，必须对各种饮食的致龋性有一定的了解，以便更好地选择食谱。Mundorff等［11］利用6组插管饲养小鼠全面地研究了22种与蔗糖相关饮食的致龋潜能，表明：花生、玉米、酸奶、明胶糖、肉类致龋能力较低，而蔗糖、谷粉、香蕉、葡萄干等致龋能力较高。Mundorff同时发现适当改变食物中蔗糖和淀粉的比例远比单纯增加蔗糖含量有效。将蔗糖同小麦淀粉以1：1的比例混合饲养，对小鼠的致龋能力比单纯使用蔗糖大为提高。食物中淀粉为实验动物牙菌斑细菌提供了足够底物，并且能够延长糖在口腔环境中滞留时间，从而导致菌斑PH值长时间处于低值水平，因而淀粉能够起到协同致龋作用［6］。

bowen等［12］提出用致龋指数来衡量食物致龋能力的大小。在实验中，利用胃部插管供给幼龄大白鼠以必需营养，仅让实验食物以一定的频率与鼠牙充分接触，然后根据该实验食物在致龋实验中形成的磨牙各牙面龋齿记分与另一实验组中每天喂养17餐蔗糖的大白鼠磨牙各牙面龋齿记分的比率推算出CPI。CPI≤的食物为低致龋食物，CPI＞的食物为高致龋食物。

除了食物本身的因素外，进食的频率对实验动物龋病形成的影响也不能忽视。利用大白鼠或小鼠作为实验动物时，将进食频率利用频率控制装置控制在每天14～17餐，可明显提高实验鼠的龋齿记分［12］。

2．3实验动物的选择

为了形成理想的实验性动物龋病模型，动物的选择尤为重要。所选用的动物不仅要求形体适中便于实验，而且由此得出的实验结果要能够较好地反映或模拟人类的龋病变化过程。

啮齿动物及灵长类动物对龋病易感。六十年代初，人们就将恒河猴用于龋病研究。猴类的生理结构特征和人类非常接近，作为实验动物最为理想。但是，由于数量少、价格高，其广泛应用受到限制。鼠和仓鼠对龋病高度易感，给它们饲以糖类致龋食品并感染致龋微生物，极易造成龋损。鼠和仓鼠类啮齿动物体积小，便于大量地应用于实验、重复性好；同时，形成龋损速度相对较快，能近似模拟人类龋病，目前已广泛用于实验研究。由于各种系鼠类不同的生理特征和生活习惯，使其对实验因素的反应有所不同，因而在观察不同的实验指标时，有必要选择不同的鼠系以便更好地控制实验结果，便于观察记录［3，13，14，16］。

猫和狗类动物因其呼吸特征、饮食习惯、唾液组分、牙齿形态和咬合习惯的特殊性，这类动物对龋病不敏感，不宜用作龋病的实验研究。

食草类动物如牛、羊也有类似于龋齿样损害，但是，食草类动物龋损表浅，不象人类龋蚀那么严重；再者，这类动物体积庞大、饮食特殊及有独特的反刍习惯。因此，食草类动物不能用作龋病研究。除猴、鼠外，给猪喂以含糖饮食并接种致龋菌同样可诱发龋损。但是猪体积大、价格贵、给重复试验带来不便，通常不作考虑。最近，我国已有学者用“中国实验用小型猪”作牙体疾病病因和治疗的研究，同样可以用小型猪制作龋病动物实验模型，它价廉、饲养简单、便于操作［15］。

其它的动物，如豚鼠和兔，由于它们磨牙形态特殊，并可不断萌牙，因而也不能作为龋病研究的实验动物［3］。

总之，只有少数一些动物，如鼠、仓鼠、猴类及小型猪作为龋病实验动物较好，这些动物免疫功能和人类似，便于饲养，诱发的龋损肉眼可见，而且形态上与人类龋损极为类似。

3．几种特殊实验性龋病动物模型的建立

3．1根面龋动物模型的设计

随着经济的发展，人类生活方式的变更，根面龋已成为人类面临的大问题。为了阐明根面龋的病因和设计预防措施，根面龋模型的研究显得尤其重要［17］。很多的学者在体外利用离体牙通过各种不同的不饱和缓冲体系设计不同状态的根面龋模型［18］，但更能反映根面龋发病真实情况的则是根面龋动物模型。1985年，一些学者先后利用外科手术的方法和四氧嘧啶阿脲等方法在啮齿动物上成功形成了根面龋动物模型。随后，Guggenhein等介绍了一种简易的根面龋模型的形成方法，利用Osborne－Mendel大白鼠作为实验动物，在2000＃致龋饮食中加入1％的碎断鼠毛，于23天鼠龄时两次分别接种变形链球菌OMZ176和粘性放线菌Ny1，63天结束实验时，大白鼠牙槽骨退缩、根面龋大量形成［19］。

3．2口干症动物龋病模型的建立

由于唾液腺的外伤、疾病、某些药物的副作用、肿瘤病人的放射治疗等因素可导致人类口腔唾液减少症，其口腔自洁作用和唾液抑菌功能大大地受到限制，容易造成牙齿的广泛龋坏或猛性龋。为了阐明猛性龋发生过程中唾液减少的作用和唾液减少对口腔细菌的影响，一些学者制作了口腔唾液减少症的动物龋齿模型［20］。

ooshima等［21，22］将30天鼠龄的无菌SD大白鼠利用外科手术方法摘除其颌下腺和舌下腺并结扎腮腺导管，让这群大鼠于24～28天连续5天感染变形链球菌MT8148、血链球菌S