實(shí)驗(yàn)性齲病動(dòng)物模型的研究進(jìn)展

實(shí)驗(yàn)性齲病動(dòng)物模型的研究進(jìn)展

實(shí)驗(yàn)性齲病動(dòng)物模型在齲病病因?qū)W、病理學(xué)以及齲病預(yù)防治療方面的研究中起著十分重要的作用。在致齲微生物和致齲飲食共同作用下，可對(duì)幾種動(dòng)物誘發(fā)齲病形成。本文就實(shí)驗(yàn)性動(dòng)物齲病的形成條件、方法、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的選擇以及幾種特殊的齲病模型研究作一系統(tǒng)綜述。

1．齲病的形成條件

齲病是一種以細(xì)菌破壞為主的多因素疾病，早在六十年代初期，Keyes等人就提出齲病是微生物、飲食、宿主、時(shí)間四個(gè)因素共同作用的結(jié)果。Mundorff等［2］認(rèn)為實(shí)驗(yàn)性動(dòng)物齲病模型的形成離不開(kāi)以下幾個(gè)相關(guān)因素：①致齲微生物及其在牙菌斑中的數(shù)量和比例；②致齲飲食及其組份中蛋白質(zhì)、脂肪、磷、鈣、氟、總糖量、半乳糖、葡萄糖、蔗糖及淀粉的含量和比例；③敏感的宿主動(dòng)物口腔中唾液參數(shù)，包括流率、緩沖能力，總蛋白量、溶菌酶和淀粉酶的含量。許多學(xué)者都是依據(jù)這些原則成功地造成了實(shí)驗(yàn)性齲病動(dòng)物模型，并將動(dòng)物齲齒模型用于齲病預(yù)防、治療及免疫學(xué)方面的研究之中。

2．實(shí)驗(yàn)性齲病動(dòng)物模型的形成方法

2．1微生物因素

早在1890年Miller就認(rèn)識(shí)到微生物在齲病形成發(fā)展中的作用。早期的實(shí)驗(yàn)表明，無(wú)菌條件下飼養(yǎng)的動(dòng)物不產(chǎn)生齲齒，對(duì)感染變形鏈球菌的大白鼠給以蔗糖為主的飲食即可誘發(fā)齲齒產(chǎn)生。然而在實(shí)驗(yàn)性動(dòng)物齲病形成過(guò)程中，何時(shí)以何種比例接種何種細(xì)菌顯得相當(dāng)重要。早期學(xué)者用幼齡大白鼠作模型發(fā)現(xiàn)在牙齒始萌期或者斷奶期間接種致齲細(xì)菌效果最佳，此時(shí)的鼠磨牙對(duì)齲病最為敏感，齲壞會(huì)很快累及鼠磨牙的所有牙面。根據(jù)致齲微生物的移植情況可將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分成不同的感染狀態(tài)：無(wú)菌動(dòng)物、定菌動(dòng)物、抗生素抑制動(dòng)物及常規(guī)動(dòng)物。用無(wú)菌鼠作齲病實(shí)驗(yàn)不能導(dǎo)致齲齒的發(fā)生，但是單一感染某種致齲微生物的定菌鼠很快就可見(jiàn)磨牙齲齒的形成［3］。Konig等［4］用常規(guī)動(dòng)物在相對(duì)定菌條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，取得了較為理想的效果，這種方法一直延用至今，具體方法是使用一定劑量的廣譜抗生素抑制動(dòng)物口腔微生物的生長(zhǎng)，然后在適當(dāng)?shù)臅r(shí)期接種一種或幾種致齲微生物于動(dòng)物口腔環(huán)境中，同時(shí)飼以致齲飲食，一段時(shí)間后即可形成實(shí)驗(yàn)性動(dòng)物齲病。這種方法的不足之處在于人們尚不能確定動(dòng)物口腔環(huán)境中的何種細(xì)菌被廣譜抗生素以何種比例消除。

人類(lèi)齲病與變形鏈球菌屬密切相關(guān)，不同種株的變形鏈球菌致齲能力不同［5］。變形鏈球菌屬分類(lèi)為：變形鏈球菌，茸毛鏈球菌，倉(cāng)鼠鏈球菌，鼠鏈球菌，野生鼠鏈球菌，猴鏈球菌和一些遠(yuǎn)緣鏈球菌等。導(dǎo)致齲病發(fā)生的重要亞群是S．mutans和S．sobrinus。而S．cricetus、S．rattus、S．ferus和S．macacae則很少甚至不能從牙菌斑中分離出來(lái)，其致齲能力較弱，很少用作形成實(shí)驗(yàn)動(dòng)物齲病的致病菌。S．mutans作為最主要的致齲菌廣泛地應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)性動(dòng)物齲病模型的建立上［6，7］。近年來(lái)，一些學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，S．sobri-nus在大白鼠實(shí)驗(yàn)中比S．mutans產(chǎn)酸更多、致齲能力更強(qiáng)，也是比較理想的動(dòng)物致齲病菌［8］。

2．2飲食因素

在實(shí)驗(yàn)性動(dòng)物齲病形成過(guò)程中飲食因素亦相當(dāng)重要。一方面它是宿主動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，另一方面它能給口腔微生物提供營(yíng)養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)中對(duì)致齲飲食的理化特性及飲食口感等性狀應(yīng)該有所控制。諸如食物的成份、食物的顆粒大小、粘附性、溶解性、對(duì)菌斑微生物的影響、抗菌活性以及食物的味道和狀態(tài)等等這些因素與實(shí)驗(yàn)動(dòng)物齲齒的形成密切相關(guān)［9］。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于使用的模型動(dòng)物種類(lèi)不同以及同一種動(dòng)物有著不同的種系，各種系動(dòng)物的生理特性、飲食習(xí)慣亦不同，而且實(shí)驗(yàn)所要形成的齲損類(lèi)型不一，從而要求設(shè)計(jì)不同的食物組成和不同的喂養(yǎng)方式來(lái)適應(yīng)不同的實(shí)驗(yàn)需要。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為致齲食物中除了要求足夠含量的糖及蛋白質(zhì)外，對(duì)促進(jìn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育需要的各種維生素及微量元素亦要求非常高。最為經(jīng)典的致齲食譜是Keyes為小鼠和倉(cāng)鼠致齲所配制的2000＃食譜：蔗糖56％、全麥粉6％、精煉奶粉28％、苜蓿粉3％、脫水全肝粉1％、酵母4％、鹽2％，保證了實(shí)驗(yàn)鼠的健康生長(zhǎng)，并成功地形成了實(shí)驗(yàn)性齲病模型。Stephan提出的580＃低脂肪高糖食譜含有精煉奶粉32％、蔗糖66％、淀粉2％，這套簡(jiǎn)易食譜對(duì)平滑面齲的形成也較理想，但它缺乏足夠全面的營(yíng)養(yǎng)，容易造成實(shí)驗(yàn)鼠腹瀉和營(yíng)養(yǎng)缺陷，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定影響。此外也有學(xué)者提出的305＃低糖食譜仍然能使小鼠磨牙所有表面很快致齲，它包含5％蔗糖、62％玉米淀粉、20％乳清蛋白、3％棉籽油、6％纖維素、1％多種維生素混合物、3％無(wú)機(jī)鹽混合物。這亦是一套十分可靠并且有效的致齲食譜［3，10］。

為了提高實(shí)驗(yàn)鼠對(duì)致齲微生物的敏感性，保證實(shí)驗(yàn)齲短期內(nèi)形成，縮短實(shí)驗(yàn)周期，必須對(duì)各種飲食的致齲性有一定的了解，以便更好地選擇食譜。Mundorff等［11］利用6組插管飼養(yǎng)小鼠全面地研究了22種與蔗糖相關(guān)飲食的致齲潛能，表明：花生、玉米、酸奶、明膠糖、肉類(lèi)致齲能力較低，而蔗糖、谷粉、香蕉、葡萄干等致齲能力較高。Mundorff同時(shí)發(fā)現(xiàn)適當(dāng)改變食物中蔗糖和淀粉的比例遠(yuǎn)比單純?cè)黾诱崽呛坑行?。將蔗糖同小麥淀粉?：1的比例混合飼養(yǎng)，對(duì)小鼠的致齲能力比單純使用蔗糖大為提高。食物中淀粉為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物牙菌斑細(xì)菌提供了足夠底物，并且能夠延長(zhǎng)糖在口腔環(huán)境中滯留時(shí)間，從而導(dǎo)致菌斑PH值長(zhǎng)時(shí)間處于低值水平，因而淀粉能夠起到協(xié)同致齲作用［6］。

bowen等［12］提出用致齲指數(shù)來(lái)衡量食物致齲能力的大小。在實(shí)驗(yàn)中，利用胃部插管供給幼齡大白鼠以必需營(yíng)養(yǎng)，僅讓實(shí)驗(yàn)食物以一定的頻率與鼠牙充分接觸，然后根據(jù)該實(shí)驗(yàn)食物在致齲實(shí)驗(yàn)中形成的磨牙各牙面齲齒記分與另一實(shí)驗(yàn)組中每天喂養(yǎng)17餐蔗糖的大白鼠磨牙各牙面齲齒記分的比率推算出CPI。CPI≤的食物為低致齲食物，CPI＞的食物為高致齲食物。

除了食物本身的因素外，進(jìn)食的頻率對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物齲病形成的影響也不能忽視。利用大白鼠或小鼠作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物時(shí)，將進(jìn)食頻率利用頻率控制裝置控制在每天14～17餐，可明顯提高實(shí)驗(yàn)鼠的齲齒記分［12］。

2．3實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的選擇

為了形成理想的實(shí)驗(yàn)性動(dòng)物齲病模型，動(dòng)物的選擇尤為重要。所選用的動(dòng)物不僅要求形體適中便于實(shí)驗(yàn)，而且由此得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果要能夠較好地反映或模擬人類(lèi)的齲病變化過(guò)程。

嚙齒動(dòng)物及靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物對(duì)齲病易感。六十年代初，人們就將恒河猴用于齲病研究。猴類(lèi)的生理結(jié)構(gòu)特征和人類(lèi)非常接近，作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物最為理想。但是，由于數(shù)量少、價(jià)格高，其廣泛應(yīng)用受到限制。鼠和倉(cāng)鼠對(duì)齲病高度易感，給它們飼以糖類(lèi)致齲食品并感染致齲微生物，極易造成齲損。鼠和倉(cāng)鼠類(lèi)嚙齒動(dòng)物體積小，便于大量地應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)、重復(fù)性好；同時(shí)，形成齲損速度相對(duì)較快，能近似模擬人類(lèi)齲病，目前已廣泛用于實(shí)驗(yàn)研究。由于各種系鼠類(lèi)不同的生理特征和生活習(xí)慣，使其對(duì)實(shí)驗(yàn)因素的反應(yīng)有所不同，因而在觀察不同的實(shí)驗(yàn)指標(biāo)時(shí)，有必要選擇不同的鼠系以便更好地控制實(shí)驗(yàn)結(jié)果，便于觀察記錄［3，13，14，16］。

貓和狗類(lèi)動(dòng)物因其呼吸特征、飲食習(xí)慣、唾液組分、牙齒形態(tài)和咬合習(xí)慣的特殊性，這類(lèi)動(dòng)物對(duì)齲病不敏感，不宜用作齲病的實(shí)驗(yàn)研究。

食草類(lèi)動(dòng)物如牛、羊也有類(lèi)似于齲齒樣損害，但是，食草類(lèi)動(dòng)物齲損表淺，不象人類(lèi)齲蝕那么嚴(yán)重；再者，這類(lèi)動(dòng)物體積龐大、飲食特殊及有獨(dú)特的反芻習(xí)慣。因此，食草類(lèi)動(dòng)物不能用作齲病研究。除猴、鼠外，給豬喂以含糖飲食并接種致齲菌同樣可誘發(fā)齲損。但是豬體積大、價(jià)格貴、給重復(fù)試驗(yàn)帶來(lái)不便，通常不作考慮。最近，我國(guó)已有學(xué)者用“中國(guó)實(shí)驗(yàn)用小型豬”作牙體疾病病因和治療的研究，同樣可以用小型豬制作齲病動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，它價(jià)廉、飼養(yǎng)簡(jiǎn)單、便于操作［15］。

其它的動(dòng)物，如豚鼠和兔，由于它們磨牙形態(tài)特殊，并可不斷萌牙，因而也不能作為齲病研究的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物［3］。

總之，只有少數(shù)一些動(dòng)物，如鼠、倉(cāng)鼠、猴類(lèi)及小型豬作為齲病實(shí)驗(yàn)動(dòng)物較好，這些動(dòng)物免疫功能和人類(lèi)似，便于飼養(yǎng)，誘發(fā)的齲損肉眼可見(jiàn)，而且形態(tài)上與人類(lèi)齲損極為類(lèi)似。

3．幾種特殊實(shí)驗(yàn)性齲病動(dòng)物模型的建立

3．1根面齲動(dòng)物模型的設(shè)計(jì)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類(lèi)生活方式的變更，根面齲已成為人類(lèi)面臨的大問(wèn)題。為了闡明根面齲的病因和設(shè)計(jì)預(yù)防措施，根面齲模型的研究顯得尤其重要［17］。很多的學(xué)者在體外利用離體牙通過(guò)各種不同的不飽和緩沖體系設(shè)計(jì)不同狀態(tài)的根面齲模型［18］，但更能反映根面齲發(fā)病真實(shí)情況的則是根面齲動(dòng)物模型。1985年，一些學(xué)者先后利用外科手術(shù)的方法和四氧嘧啶阿脲等方法在嚙齒動(dòng)物上成功形成了根面齲動(dòng)物模型。隨后，Guggenhein等介紹了一種簡(jiǎn)易的根面齲模型的形成方法，利用Osborne－Mendel大白鼠作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，在2000＃致齲飲食中加入1％的碎斷鼠毛，于23天鼠齡時(shí)兩次分別接種變形鏈球菌OMZ176和粘性放線菌Ny1，63天結(jié)束實(shí)驗(yàn)時(shí)，大白鼠牙槽骨退縮、根面齲大量形成［19］。

3．2口干癥動(dòng)物齲病模型的建立

由于唾液腺的外傷、疾病、某些藥物的副作用、腫瘤病人的放射治療等因素可導(dǎo)致人類(lèi)口腔唾液減少癥，其口腔自潔作用和唾液抑菌功能大大地受到限制，容易造成牙齒的廣泛齲壞或猛性齲。為了闡明猛性齲發(fā)生過(guò)程中唾液減少的作用和唾液減少對(duì)口腔細(xì)菌的影響，一些學(xué)者制作了口腔唾液減少癥的動(dòng)物齲齒模型［20］。

ooshima等［21，22］將30天鼠齡的無(wú)菌SD大白鼠利用外科手術(shù)方法摘除其頜下腺和舌下腺并結(jié)扎腮腺導(dǎo)管，讓這群大鼠于24～28天連續(xù)5天感染變形鏈球菌MT8148、血鏈球菌S