黄力子：龋病的十四个“为什么”

  龋病的十四个“为什么”  

“龋病”的奥秘

龋病，古代中国称“虫牙”，唐代传到日本，至今日本学术界仍称“虫牙”。

人为什么得龋病？有的人全口32个牙先后都得龋病，有的人一辈子全口一个龋病牙也没有？

这个奥秘摆在世界牙科界和全世界人民的面前，等待了数千年，现在到了“入太空、钻苍海”的科技高度发展的时代，这个奥秘还未能得到正确的解答。

“虫牙”是“虫”引起的吗

牙医诊断龋病，只需要眼睛和手。用眼看牙齿表面有无黑色或灰褐色的斑点或缺损，用手持探针探此斑点的硬度或缺损的形状和深度，龋病牙局部有色、形、质的改变，多数有锤形、倒锤形、纺锤形的缺损。

中国古人认为虫牙是由虫蛀空了坚硬的牙齿，像白蚁蛀空了坚硬的房梁一样，这种带有朴素唯物主义的病因学说，在人类没有发明显微镜的时代是具有相对真理性的。但现代科学技术已经高度发展，人类并没有发现引发龋病的像白蚁的“牙虫”。

西方牙科之父的理论

美国的Miller1890年在费城出版了龋病机理的著作《化学细菌学说》，他认为：龋病是由于致龋细菌酵解了牙面残留的糖类食物渣屑产酸，酸的化学腐蚀作用溶解破坏了牙齿的无机物钙化物，这就是龋病发生、发展的全过程。

Miller还提出了牙齿窝沟等“非自洁区”好发龋病；牙尖等“自洁区”少发龋病这类临床事实。所以他的理论很受牙医界欢迎，被称西方牙医之父。酸的化学腐蚀能致龋也成为全世界牙医界的主流思想。

化学腐蚀能引发龋病吗

牙齿是金属钙的化合物，现代金属腐蚀学已经取得极大的进步，她将腐蚀区分为：化学腐蚀和电化学腐蚀。前者仅限于不同物质(例如钢铁与空气或水)的分子之间直接接触，不形成原电池或电解池的电路回路，没有电子和离子流动，因而是单纯的化学腐蚀。

这种腐蚀一般是一过性的，不会持久连续起作用，不会对人类及其工程设施造成严重破坏，例如钢铁海轮由于穿通而沉没或钢铁输油管由于泄漏而爆炸。因为聪明的人类已经将这类化学腐蚀归入电化学腐蚀，采用“阴极保护法”来保护钢铁，使海轮和输油管都避免了电化学腐蚀。可惜人类没有认识到自身的龋病也是一种电化学腐蚀病。

酸能引发龋病吗

在我上大学二年级的时侯，就读了《中华口腔科杂志》1953年首创卷1(2)：91-96上，中国医科大学郭殿丞教授发表的《某硫酸工厂工人牙齿酸蚀症的初步调查报告》，报告了该工厂100名工人牙病情况，全部工人由于长期接触高浓度硫酸空气，都患程度不等的“牙齿酸蚀症”，表现为：全口牙呈白垩色，牙易磨损而变短，牙本质暴露并且过敏，和龋病极好鉴别。

按西方牙科之父的理论来推理，这些工人的龋病应该很多，甚至暴发成“猖獗龋”，因为由糖酵解的乳酸之类有机酸都是弱酸，酸性远不能和强酸硫酸相比，如果酸能引发龋病，酸性的强弱必将引起龋病发生的强弱急慢，而调查结果却正好与此相反，100％患牙齿酸蚀症的工人中，只有10％的工人同时患有龋病，远低于当地居民的龋患率45％。

从此，引发了我对“化学细菌学说”的怀疑，60多年一直找老师讨问，直到学了《电化学》，才明白了“牙齿酸蚀症”是“化学腐蚀病”，而“龋病”是“电化学腐蚀病”。

两种腐蚀有什么本质区别

“化学腐蚀”是不同物质分子间直接接触产生的、不伴随电现象发生的单纯的化学腐蚀作用。“电化学腐蚀”是不同物质之间接触产生的、伴随有电现象发生的电化学腐蚀作用。二者比较本质上的不同，在于“有”或“无”“伴随电现象发生”。

所谓“伴随的电现象”，是指“形成原电池或电解池的电路回路，有电子和离子在回路中流动。”因此，区别龋病是哪一种腐蚀并不难，只要用医用万能电表mV级测量龋病表面和正常牙表面的电位差，就可证实有“伴随的电现象”，证明这种腐蚀为电化学腐蚀。

作者1987年在国家自然科学基金资助下，带领王成龙等六名研究生专门研究《龋病机制的电化学研究》，1990年在纪念Miller学说提出100周年，在我国华西口腔医学院举行的龋病研讨会上，作者首篇报告了《龋病发病机理的生物电化学理论》，因为我们测出了龋病牙表面和健康牙面有100mV左右电位差存在。

虽然1953年郭殿丞的“调查报告”，没有对“牙齿酸蚀症”进行“伴随的电现象”研究，但我们用美容牙科中的牙齿酸蚀技术(用盐酸酸蚀个别牙)，同时测量其“伴随的电现象”，结果为阴性(结果远小于100mV，且相差极显著)。因此，我们才确定了“牙齿酸蚀症”是“化学腐蚀病”，而龋病是“电化学腐蚀病”。

单纯一种细菌的感染能引发龋病吗

20世纪早期，很多人专门研究细菌，希望研究出致龋的特种细菌。实际上，他们是想有一种能像白蚁的细菌，能破坏牙齿坚硬组织于无声息之中。

我的老师第四军医大学口腔医学院姜元川教授和本校微生物教研室姜绍淳教授合作，专门研究乳酸杆菌与龋菌的关系十年。1960年国家三年困难时期，在西安召开全国四大口腔老院校龋病讨论会，肖卓然、郑麟蕃、鸟爱菊、姜元川四位老教授共定评定：这是建国以来首篇龋病基础研究著作，论文发表於《中华医学杂志》1961年第1期《口腔乳酸杆菌的鉴定及测定》。

结果证明：龋病与乳酸杆菌确有经常同时相并出现的一致趋向，我们可以利用它作为测定龋病发展趋向的观察指标，二者之间不一定有因果关系，但由于二者所需口腔微生态环境相同，所以经常相并出现。

这篇文章的重要意义，在于它第一次提出了“口腔微生态环境”，这个与“牙菌斑”相近的理念。乳酸杆菌正是通过“牙菌斑”(口腔微生态环境)影响自身和龋病的关系，乳酸杆菌乃至现代已明确的为致龋菌-变形链球菌，都必须通过“牙菌斑”引发自由基之类电化学腐蚀，龋病才能发生发展。没有牙菌斑，没有形成牙菌斑的口腔微生态环境，就不会有龋病。

  

什么是“牙菌斑”

牙菌斑是紧密粘贴在牙齿表面的口腔细菌等微生物群体，是这个群体进行生长、代谢、繁殖、发展的膜状物，是口腔和牙齿的微生态环境。由于它的存在和发展，将引起粘贴的牙齿表面发生生物电化学腐蚀，即龋病发生。我国改革开放以来，牙科中最重大喜事之一是：四川人民出版社1982年出版了岳松龄主编的《龋病学》。

这本书全面系统介绍了西方有关“牙菌斑”的研究。我们这几代人都是读着这本书受启蒙、受感召而开始研究龋病的，新的以“牙菌斑”为重点的龋病研究队伍正在形成，代表为岳松龄教授的博士生，现任华西口腔医学院教授、院长周学东。1997年他和同行发表了《牙菌斑生态防治的新概念》的论文，表示他们坚持这一新概念的决心。

  

什么是龋病的“牙菌斑生态防治”

“牙菌斑生态防治”，只有当口腔科医师大多数了解“牙菌斑”引起被粘贴牙齿表面发生生物电化学腐蚀，因而发生龋病。然后才有可能推广“牙菌斑生态防治”。否则，就可能失去理论的基础和实践的抓手，在龋病防治方面只能喊空洞口号，什么事也干不成。

我所了解的“牙菌斑生态防治”，其最终目的都是消灭牙菌斑、或牙菌斑形成发展过程中产生的致龋物质，过去认为是“酸”，现在认为是“自由基”。简单说，“牙菌斑生态防治”就是消灭牙菌斑及由其产生的自由基。

一种理想的防治龋病方法

龋病是由于“电化学腐蚀”引起的，那么，用科学上已经证实的“阴极保护法”来防治龋病，显然是最理想的方法。但是，我们要考虑这是人类第一次认识到自身体内有电化学腐蚀，首次对自身使用阴极保护法，所以必须注意其长期后果和安全性。

这样的课题是牵涉多学科的系统性大课题。目前我国医学院校还没有生物电化学教研室，这样的课题无人提出，更无人承担，只能寄希望于教育改革。

一种现在属于科学幻想的龋病防治法

基于前述理由，“阴极保护法”用于人类自身防治龋病时反而更加困难，“理想”变成“幻想”。由此可见，“科学理想”和“科学幻想”并不是完全对立的，在一定条件下可以相互转化。我们把科学幻想写出来，给人们参考。

在钢铁海轮上防电化学腐蚀，使用“阴极保护法”非常简便，只要用一根电线的一端和船体的钢铁焊接，另一端和一块锌金属片焊接，然后将锌金属片安置在海水中，与船体同行。在海水中船体的钢铁和锌金属片平等竟争成为阳极或阴极。

由于铁、锌比较，锌的外层电子更易丢失，也就是说更易被氧化，所以锌肯定成为这个原电池的阳极，不断被氧化溶解于海水中，最后被新的锌片替代又成为阳极，而作为钢铁的船体却因为本身为阴极而受到保护，免受电化学腐蚀之害。这样的“阴极保护法”要移植到牙科防治龋病，技术上可以说无大的困难，牙科医生手巧，能做成各类修复体和矫正器，但人体体液不象海水是无限的，锌离子过多也会有中毒的危险。

你们在龋病方面到底有什么发现

上世纪的最后10年，由于自由基这种“氧活性物质”、“电活性粒子”才受到医学界重视，所以与自由基密切相关的超氧化物歧化酶(SOD)被同样重视，广泛应用於化妆品和疑难病。

我带领的研究生，却一直坚持按“龋病机制”的基础研究走，一心一意要找出伴随龋病发生的电现象(负电位上升)的物质基础是什么？先是用土法上马，用化学发光法在牙菌斑和龋病组织中寻找自由基，多次获得肯定结果后，由已考取赵皿教授的博士研究生王成龙、李振钢组成专题小组，在军事医学科学院专家指导下，用最先进的德国产“电子自旋共振波谱仪”，检测了七种不同血清型致龋变形链球菌的培养液。

结果证明：七种致龋变形链球菌培养液中都有高浓度自由基。各种实验都证明：伴随龋病发生的电现象(负电位上升)的物质基础是什么？就是自由基！要问我们的原始创新是什么？就是发现“自由基”是龋病的真实病因，它相当于中国古人的“牙虫”，它以电化学腐蚀的方式，破坏牙齿硬组织於无声息之中。

这种现象是可以无数次重复的客观事实，是客观规律，过去人类没有认识到它，我们第一次认识并写入自己的著作，这属于发现新的客观规律，属于原始创新中的发现新理论，是最值得重视的创新，因为它可以带来一系列技术创新。

你对20世纪龋病理论创新的评价是什么

20世纪有关龋病理论的创新很多，但多没有脱离龋病为化学腐蚀的经典，只不过按牛顿《自然哲学的数学原理》关于“科学革命”的教导：“自然科学的理论应该最后以数学模型准确表示”，於是在20世纪有关龋病的书本上出现了很多示意图。

例如：画了三个圆圈表示三联因素，画了四个圆圈表示四联因素，其实这些图形并非数学模型，无法用几何学等任何数学原理、公式计算。最后发展到不画圆，用弧线甚至直线、箭头线就可以表示一种新的理论。所以，检验这些理论的唯一标准只有实践。

我们团队，也就是发现龋病电化学理论这段历史的团队，非常有幸为人民卫生出版社新近出版的、中国高等学校教材《口腔医学史》138页记入了历史。不幸的是，这个团队的7人中，作为研究生的6人结业分配时，都离开了母校西安四医大，而散在北京、上海全国各地，作为导师的黄力子教授也退休回到了故乡长沙，他同样坚持用实践作唯一标准来检验自己的电化学理论，现已81岁，以老弱病残之身仍为“个体科研户”。

为了推动科技成果产品化、工业化，个人申报了国家发明专利，名称：用于防治龋病的药物(SOD)，专利号：201010220579.4。内容是讲如何口腔局部使用超氧化物歧化酶(SOD)消除引发龋病的自由基，以达到不磨牙可补牙的龋病防治接合的问题。这个专利申报书是我们在实验室、临床上经多次实验研究证实写成的，申请专利只是为了引起社会各界重视，吸引资本，扩大运用范围，造福更多人民，而不在乎专利转让费。

按牛顿“科学革命”思想，你们的龋病电化学理论的“数学模型”是什么

1958年姜元川教授在人民卫生出版社出版了第一本《牙病预防学》，建立了中国特有的研究型学科-牙病预防学科。

他早於P.H.Keyes1962年提出龋病“三联因素病因论”，也早於E.Newbrun1976年提出龋病“四联因素病因论”，姜元川教授於1958年在《牙病预防学》中提出了龋病的多因素病因，并且创造性地提出了多因素的数学模型： S/R=D  (S代表龋病的致龋力，R代表人体各种抗龋力，D代表龋病指数。)

这个数学模型实际上是由电位、电阻求电流公式演变而来，用龋病伴随的原电池的负电位的电压(以伏特为单位)，被除以原电池的内电阻(以欧姆为单位)，所得出的龋病指数为原电池的电流(以安培为单位)。因为这个数学模型完全满足牛顿关于“科学革命”思想，准确表示“龋病电化学理论”的要求，我们团队建议以我们的老师姜元川的名字命名为“姜元川数学模型”。

      备注：此文作者黄力子是著名的口腔医学专家，原第四军医大学退休教授。