Czas. Stomat., 2005, LVIII, 6
Mechanizmy kariostatyczne fluoru
The cariostatic mechanisms of fluoride
Urszula Kaczmarek
Z Katedry i Zakładu Stomatologii Zachowawczej i Dziecięcej AM we Wrocławiu
Kierownik: prof. dr hab. U. Kaczmarek
Streszczenie Summary
W piśmiennictwie nadal są dyskutowane mechani- In the literature, the prevailing mechanisms of the
zmy dominujące kariostatycznego oddziaływania flu- cariostatic action of fluoride are still the subject of
oru. Przez wiele lat za główny mechanizm działania discussion. A paradigm has existed for many deca-
fluoru uważano jego działanie przederupcyjne. Jednak des that the main mechanism of action of fluoride is
z wykonanych ostatnio badań wynika, że zapobiega- its pre-eruptive action. However, recent studies have
jące próchnicy działanie fluoru jest niemal wyłącznie revealed that the caries preventive effect of fluoride is
poerupcyjne i zależy od jego stężenia w płynnym śro- almost exclusively post-eruptive, and depends on its
dowisku otaczającym zęby. concentration in the fluid environment of the teeth.
Powszechnie przyjmuje się, że fluorki działają prze- Therefore, it is generally accepted that fluoride acts
ciwpróchnicowo głównie poprzez mechanizmy miej- predominantly via topical mechanisms, which include
scowe, które stanowią hamowanie demineralizacji i inhibition of demineralization and enhancement of re-
zwiększanie remineralizacji (powodującej powstanie mineralization at the crystal surface (the resulting re-
zremineralizowanej warstwy bardziej odpornej na mineralized layer is very resistant to acid attack) and
działanie kwasów) przy powierzchni kryształu apatytu inhibition of bacterial enzymes.
oraz hamowanie enzymów bakteryjnych.
HASA
A INDEKSOWE: KEYWORDS:
fluor, kariostatyczny mechanism fluoride, cariostatic mechanism
Fluorki odgrywają kluczową rolę w zapobie- nie próchnicy (cyt. wg 12). U dzieci urodzonych
ganiu próchnicy zębów i nie ma wątpliwości, i mieszkających na terenach z wodą fluorko-
że odkrycie przeciwpróchnicowych właściwo- waną (1 ppm F) zaobserwowano 50% redukcję
ści fluoru jest istotnym osiągnięciem w historii ubytków próchnicowych (5, 12). Wnioskowano
stomatologii. Jednakże wraz z postępem wiedzy stąd, iż podaż fluoru istotnie redukuje intensyw-
uległy zmianie poglądy na wielorakie mechani- ność próchnicy poprzez oddziaływanie na roz-
zmy kariostatycznego oddziaływania fluoru. wój szkliwa.
W latach trzydziestych XX wieku przeprowa- Podjęte póz
niej badania nad toksycznym
dzone badania eksperymentalne na zwierzętach wpływem fluoru na amelogenezę doprowadziły
oraz badania epidemiologiczne u ludzi ustali- do wniosku, że ameloblasty będące w fazie wy-
ły związek przyczynowo-skutkowy zależności dzielniczej są szczególnie wrażliwe na wysokie
między stężeniem fluoru w wodzie a występo- stężenie fluoru (14). Jednak dalsze badania na
waniem szkliwa plamkowego  fluorozy zębów. zwierzętach doświadczalnych wskazały na istot-
Wykazano, że obecność w wodzie odpowiednie- ność innej fazy rozwojowej, a mianowicie doj-
go stężenia fluoru powoduje niższe występowa- rzewania szkliwa (25). Podjęte w kolejnych la-
404
2005, LVIII, 6 Mechanizmy kariostatyczne fluoru
tach szerokie badania chemiczne, biochemiczne nej w następstwie fluorkowania wody. Okazało
i strukturalne znacznie przybliżyły problem od- się, bowiem, że zęby mleczne dzieci z rejonu flu-
działywania fluoru na rozwijające się zminerali- orkowania wody zawierają znacznie mniej fluoru
zowane tkanki zęba (1, 2, 26, 28). niż zęby stałe z rejonu fluorkowanego i niefluor-
Model sposobu zapobiegania próchnicy przez kowanego (23), a systemowy wpływ na próch-
fluorki oparty był na następujących przesłan- nicę jest taki sam niezależnie od wbudowania
kach. Zęby, których rozwój odbywał się przy fluoru podczas rozwoju zęba (29). Niewielką
dostarczaniu fluoru za pośrednictwem wody flu- różnicą w zawartości fluoru w powierzchownej
orkowanej (1 ppm) wykazują wzrost zawarto- warstwie szkliwa pomiędzy zębami stałymi z re-
ści fluoru w powierzchownej warstwie szkliwa jonów fluorkowanego i niefluorkowanego trudno
(12). Fluor jest jednym z najbardziej elektrone- było wytłumaczyć 50% redukcję ubytków próch-
gatywnych pierwiastków i w formie zjonizowa- nicowych (12, 20, 21, 23, 25).
nej cechuje się silnym powinowactwem do wy- Całkowite podstawienie grup OH- w hydrok-
miany jonów hydroksylowych (OH-) w hydrok- syapatycie szkliwa odpowiada 3,74% (39 000
syapatycie. Elektrostatyczne oddziaływanie jo- ppm) zawartości fluoru, ale nawet w najcięż-
nów wapnia i fluorkowych (F-) jest większe niż szych przypadkach fluorozy zębów jedynie oko-
jonów Ca+2 i OH-, co zapewnia większą stabil- ło 25% grup OH- (około 100 000 ppm) zostało
ność sieci krystalicznej i w konsekwencji mniej- zastąpionych jonem fluorkowym (11, 12). Zatem
szą rozpuszczalność apatytu w kwasach. Dane nie uzyskano dowodów na znamienną zależność
te stanowią wyjaśnienie, w jaki sposób powstał pomiędzy zawartością fluoru w powierzchow-
obowiązujący przez wiele lat schemat działa- nym szkliwie a próchnicą zębów. Ponadto, w
nia fluoru sprowadzający się do stwierdzenia, badaniach in vitro wykazano podobny rozwój
iż  fluorki czynią zęby bardziej odporne na atak próchnicy w zębach pochodzących z rejonów
próchnicy . niskiej i optymalnej zawartości fluoru w wo-
Opierając się na hipotezie, że wzrost podaży dzie oraz w modelu badania in situ powstanie
fluoru podczas odontogenezy zwiększa zawar- zmian próchnicowych w szkliwie zbudowanym
tość fluoru w szkliwie i stąd wzrasta jego od- wyłącznie z fluoroapatytu (zęby rekina). Dane
porność na kwasy, uznano za optymalne działa- te doprowadziły do wniosku, że nie istnieje ta-
nie kariostatyczne stosowanie metod endogen- kie zjawisko jak względna odporność szkliwa
nych (woda fluorkowana, tabletki/krople fluor- na atak kwasów, a szybkość rozpuszczania ma
kowe, fluorkowana sól, fluorkowane mleko). niewielkie znaczenie w ochronie zębów przed
Nadmierny dowóz fluoru podczas rozwoju zęba próchnicą (12).
powodował jednak dostrzegalną klinicznie flu- Zaobserwowano klinicznie poerupcyjny efekt
orozę zębów i dlatego zaczęto zwracać uwagę na systemowej podaży fluoru, tj. u dzieci, u których
toksyczny efekt suplementacji. Jednakże począt- rozwój i mineralizacja zębów nastąpiła przed
kowo wczesne oznaki fluorozy opisywano jako zamieszkaniem w rejonie wody fluorkowanej
 perłowe zęby i uważano je za prawidłowe w stwierdzono redukcję próchnicy (12). Zauważono
przeciwieństwie do zębów z całkowicie dojrza- także wzrost podatności na próchnicę po zaprze-
łym szkliwem w kolorze żółtawym, które uzna- staniu spożywania od urodzenia wody fluorko-
wano za zęby z niedoborem fluoru (11, 12). wanej (12, 20). Jednak stosunkowo długo miej-
W badaniach wielokrotnie potwierdzano ko- scowe  egzogenne działanie fluoru było uwa-
rzystny wpływ fluoru na stabilność sieci krysta- żane za mniej znaczące w porównaniu do efektu
licznej apatytu. Jednakże wyniki dalszych prac ogólnego  systemowego. Pogląd ten sugerowa-
spowodowały konieczność reinterpretacji danych ły wyniki kolejnych badań, wskazujące na niższą
dotyczących redukcji próchnicy zaobserwowa- redukcję próchnicy (o 20-30%) po miejscowym
405
U. Kaczmarek Czas. Stomat.,
stosowaniu związków fluoru w odniesieniu do tość jonów wapnia i fosforanowych jest dosko-
wody fluorkowanej (50%). Uzyskana niższa sku- nałym płynem  remineralizującym , a obecność
teczność miejscowego (egzogennego) stosowa- w niej jonów fluorkowych zwiększa to działa-
nia fluorków była wynikiem nieodpowiedniego nie, co jest istotne zwłaszcza przy obniżeniu pH.
porównania danych  krótkoterminowego (1-3 Wykazano również, iż niezbędne są tylko ślado-
lata) miejscowego stosowania związków fluoru we ilości jonów fluorkowych w roztworze, aby
z rezultatami fluorkowania wody przez ponad przy kwaśnym pH istotnie zmniejszyć rozpusz-
10 lat (12). czalność szkliwa (15).
Sformułowano następnie hipotezę, że kariosta- Powtórnie poddano analizie dane dotyczące
tyczne oddziaływanie fluoru można uzyskać bez redukcji próchnicy w rejonie wody fluorkowa-
wzrostu jego zawartości w zdrowym szkliwie, nej (5, 16). Okazało się, iż gdy brano pod uwa-
gdyż ilość fluoru wzrasta w szkliwie ulegającym gę zmiany zarówno w szkliwie jak i w zębinie
zmianom próchnicowym. Stała się ona podsta- (zmiany bez i z utratą tkanek) nie obserwowano
wą do dalszych badań nad wyjaśnieniem domi- różnic w całkowitej ich liczbie między rejonem
nującego kariostatycznego mechanizmu działa- fluorkowanym i niefluorkowanym. Jednak po
nia fluoru (12, 15). W tym samym czasie nastą- uwzględnieniu tylko zmian w postaci ubytków
piła rewizja poglądów dotyczących patogenezy tkanek zęba obserwowano opisaną wcześniej
próchnicy. Do tej pory w badaniach epidemiolo- 50% redukcję. Dane te można wyjaśnić efektem
gicznych zmiany próchnicowe były zawsze re- oddziaływania fluoru w środowisku jamy ustnej,
jestrowane jako ubytek twardych tkanek zęba, tj. wpływem na procesy rozpuszczania/precy-
tj. zaawansowane stadia procesu próchnicowego pitacji utrudniającym szybkość progresji zmia-
(wskaz
niki PUW/Z, PUW/P). Pomijano więc kli- ny próchnicowej, co przewidywał nowy model
nicznie wykrywalne początkowe zmiany próch- działania (12). Pomimo wyższego stężenia fluoru
nicowe w postaci białej/ciemnej plamy (caries w zewnętrznej powierzchownej warstwie szkli-
incipiens, early caries lesion) będące wynikiem wa zębów z rejonu fluorkowanego, różnice w
fluktuacji pH w płytce pokrywającej szkliwo. częstości występowania zmian między rejonem
Powierzchnia szkliwa nie jest bierna chemicz- fluorkowanym i niefluorkowaym były tak małe,
nie. W pokrywającej ją płytce zwanej obecnie iż potwierdzały wniosek, że zawartość fluoru
biofilmem występują stałe zmiany pH w warun- w szkliwie nie odgrywa istotnej roli w redukcji
kach spoczynkowych, które wzrastają znamien- próchnicy (12, 15, 17).
nie w następstwie jej ekspozycji na ulegające W wielorakim kariostatycznym oddziaływaniu
fermentacji węglowodany. W wyniku działania fluoru wyróżnia się konwencjonalnie dwa okre-
produktów przemian metabolicznych bakterii za- sy  przederupcyjny i poerupcyjny. Działanie
chodzą reakcje chemiczne między substancją mi- przed wyrznięciem zęba polega na wpływie na
neralną szkliwa a otaczającą płynną fazą płytki pierwotną mineralizację organicznej matrycy i
(płynem płytki). Zatem postulowano, że głów- przederupcyjnym dojrzewaniu szkliwa. W pro-
nym działaniem kariostatycznym fluoru jest jego cesie amelogenezy fluor pełni funkcje: 1) kata-
wpływ na te procesy, nawet w bardzo niskich stę- lizatora powstawania mineralnej fazy szkliwa,
żeniach, przez ułatwianie precypitacji fosforanu którą stanowi hydroksyapatyt Ca10(PO4)6(OH)2,
wapnia (15). Było to zgodne z wcześniejszymi 2) zastępuje jony hydroksylowe (OH-) powodu-
poglądami (7) w których rolę fluoru w zapobie- jąc powstanie fluoroapatytu/fluorohydroksyapa-
ganiu próchnicy upatrywano w jego unikalnej tytu Ca5(PO4)3OH1-xFx, 3) sprzyja prawidłowe-
zdolności do indukowania tworzenia apatytu z mu tworzeniu sieci krystalicznej o optymalnej
roztworów zawierających jony wapnia i fosfora- stabilności fizyko-chemicznej szkliwa zapobie-
nowe. Ślina ze względu na odpowiednią zawar- gając powstawaniu śrubowych i krawędziowych
406
2005, LVIII, 6 Mechanizmy kariostatyczne fluoru
dyslokacji przestrzennych, 4) promuje powsta- wanie aktywności enolazy, transportu glukozy do
wanie większych kryształów apatytów z niższą wnętrza komórki, co w konsekwencji zmniejsza
zawartością węglanów, 5) uczestniczy w proce- produkcję kwasu mlekowego (ryc. 2), transloka-
sie usuwania wody i substancji organicznych z cji cukrów w błonach komórkowych, transportu i
nowo odłożonego szkliwa czyli w przederup- akumulacji kationów w komórkach oraz fosfataz
cyjnym dojrzewaniu szkliwa, co po wyrznięciu komórkowych katalizujących hydrolizę estrów
zęba sprzyja mniejszej rozpuszczalności szkliwa fosforanowych (8, 9, 10, 11, 19).
w kwasach, (6) powoduje powstawanie korzyst- Rozpatrując hamowanie bakterii płytki przez
nych zmian morfologicznych  bardziej zaokrą- fluorki należy pamiętać, że przy zakwaszeniu
glonych guzków i płytszych bruzd na powierzch- środowiska fluorki dyfundują do bakterii prze-
ni żującej (11, 12, 19, 22, 26). kraczając ich błonę komórkową jako kwas flu-
Jednak nadmiar dowozu fluoru prowadzi do orowodorowy (HF) powstały z połączenia z
powstania fluorozy zębów poprzez wpływ na: 1) wodorem kwasów wytwarzanych w płytce. W
ameloblasty, a  w fazie wydzielniczej  zmniej- komórce bakteryjnej HF dysocjuje powodując
szenie produkcji i zmiany w składzie matrycy zakwaszenie i uwolnienie jonów fluorkowych.
oraz zmiany w mechanizmach transportu jonów, Powstałe jony F- hamują enzymatyczną aktyw-
b  w fazie dojrzewania na zmniejszenie usuwa- ność glikolityczną, głównie poprzez hamowanie
nia białek i wody, 2) nukleację i wzrost kryszta- enolazy (ryc. 2). Z czasem fluorki nagromadza-
łów we wszystkich stadiach rozwoju szkliwa, 3) ją się w komórce bakteryjnej. Hamują również
homeostazę wapnia (14). transport cukru do komórki bakteryjnej, przecho-
W okresie poerupcyjnym fluor wpływa na: 1) wywanie glukozy i jej analogów w paciorkow-
przebieg procesów demineralizacji i reminerali- cach oraz zakłócają syntezę zewnątrzkomórko-
zacji (ryc. 1, 2) odkładanie płytki bakteryjnej po- wych i wewnątrzkomórkowych polisacharydów
przez zakłócanie początkowej adherencji bakterii bakteryjnych (10, 22).
do nabytej błonki zęba (pellicle), interferencję z Jak już wspomniano, jeszcze do niedawna za
następowo mnożącymi się i agregującymi bakte- główny mechanizm kariostatycznego działania
riami płytki oraz powoduje powstanie zmian we fluoru uważano jego wbudowywanie do apa-
florze bakteryjnej, 3) obniżanie metabolizmu wę- tytu podczas rozwoju zęba. Dlatego też w ce-
glowodanowego bakterii płytki poprzez hamo- lach zapobiegawczych szeroko zalecano endo-
Ryc. 1. Procesy demineralizacji i remineralizacji przebiegają naprzemiennie w rejonie ślina/płytka/szkliwo.
407
U. Kaczmarek Czas. Stomat.,
gdyż jony wapnia zastępowane są przez jony
sodu, magnezu, cynku, strontu, ołowiu a jony
fosforanowe przez węglanowe (3-6%) lub chlor-
kowe. Taki gorzej uwapniony apatyt, ze wzglÄ™-
du na obecność znacznej ilości jonów węgla-
nowych, nazywany jest węglanoapatytem i jest
bardziej rozpuszczalny w kwasach niż hydroksy-
apatyt. Po jego demineralizacji, w sytuacji sprzy-
jajÄ…cej remineralizacji, tworzy siÄ™  nowy apatyt
bez jonów węglanowych  mniej rozpuszczalny
w kwasach niż wyjściowy minerał, a w obecno-
ści jonów fluorkowych w środowisku powstaje
fluorohydroksyapatyt (ryc. 3). Część jonów hy-
droksylowych w hydroksyapatycie zastępowana
Ryc. 2. Przemiana glukozy w komórce bakteryjnej.
jest jonami fluorkowymi, przy czym w szkliwie
ludzkim nigdy nie dochodzi do ich 100% wy-
genny dowóz fluoru w okresie odontogenezy. miany, tj. nie powstaje czysty fluoroapatyt (9,
Obecnie uzyskano dowody, że zasadniczym me- 10, 11, 19, 22).
chanizmem zapobiegawczego działania fluoru
jest oddziaływanie miejscowe  egzogenne po-
przez odkładanie się w szkliwie i zmniejszanie
produkcji kwasów przez bakterie płytki (6, 10,
11, 12, 18, 22, 27).
Szkliwo jest wysoko zmineralizowanÄ… bezko-
mórkową tkanką zawierającą w suchej wadze
99% substancji mineralnych. Zbudowane jest z
soli wapniowo-fosforanowych w postaci krysz-
tałów hydroksyapatytu o sumarycznym wzorze
Ca10(PO4)6(OH)2 określanych jako mineralna
Ryc. 3. Schemat procesów demineralizacji i
faza szkliwa. Ułożone w kryształach w powta-
remineralizacji prowadzÄ…cych do remineralizacji
rzajÄ…cym siÄ™ schemacie jony wapniowe, fosfo-
kryształu z powierzchnią bogatą we fluor i niską
ranowe i hydroksylowe tworzą sieć krystaliczną.
rozpuszczalnością wg Feartherstone`a (11).
Kryształy są ciasno upakowane w formie pry-
zmatów. Przestrzenie między kryształami wypeł-
nione są wodą (12% objętościowo) i materiałem Wszystkie minerały (w tym zmineralizowa-
organicznym  białka i lipidy (1% objętościo- ne tkanki zęba) mają właściwą sobie stałą roz-
wo). Odpowiednie połączenie składników nie- puszczalność w wodzie i w danej temperaturze.
organicznych i organicznych zapewnia twardość Początkowe szybkie rozpuszczanie ulega zwol-
i czynnościową wytrzymałość szkliwa. nieniu i nie występuje, gdy w roztworze nastą-
W warunkach biologicznych oprócz hy- pi nasycenie jonów w odniesieniu do minerału.
droksyapatytu powstają inne związki wapnio- Ponieważ ślina jest roztworem nasyconym w
wo-fosforanowe, takie jak fosforan trójwap- odniesieniu do hydroksyapatytu, to szkliwo nie
niowy (Ca3(PO4), fosforan ośmiowapniowy ulega rozpuszczaniu. Jednak przy obniżeniu pH
[Ca8(PO4)4(HPO4)2. 5H2O]. Ponadto nie zawsze (pH kwaśne) roztwór uprzednio nasycony sta-
powstaje czysty chemicznie hydroksyapatyt, je się nienasyconym i następuje rozpuszczanie
408
2005, LVIII, 6 Mechanizmy kariostatyczne fluoru
Ryc. 4. Rozpuszczanie szkliwa w zależności od pH i nasycenia roztworu jonami w odniesieniu do hydroksyapatytu
(HA) i fluoroapatytu (FA), wg Axelssona (3) w modyfikacji własnej.
substancji mineralnych do uzyskania kolejne- jest w dwojaki sposób.
go stanu równowagi  nasycenia. PH przy któ- Kiedy pH otaczającej je wodnej fazy mieści się
rym następuje rozpuszczanie hydroksyapatytu  w przedziale poniżej 5,5 ale powyżej 4,5, wów-
tzw. pH krytyczne wynosi około 5,5. Natomiast czas rozpuszcza się hydroksyapatyt a powsta-
dla fluoroapatytu wynosi ono 4,5. Przy zmianie je fluoroapatyt. Tworzy się uszkodzenie będące
warunków, tj. podwyższeniu pH determinujące- zmianą próchnicową z podpowierzchniową de-
mu przesycenie, następuje precypitacja nowych mineralizacją (utrata hydroksyapatytu) i wysoko
kryształów z roztworu w wyniku czego spada zmineralizowaną warstwą powierzchniową (flu-
nasycenie roztworu i przestaje być on przesy- oroapatyt powstały z rozpuszczonego hydroksy-
cony (10). apatytu przy dostępie fluorków). Natomiast, gdy
W środowisku jamy ustnej fizyko-chemiczna pH spada poniżej 4,5, to płynna faza otaczająca
integralność szkliwa zależy od składu chemicz- szkliwo jest nienasycona zarówno w stosunku
nego otaczających go płynów  śliny i płynnej do hydroksyapatytu jak i fluoroapatytu, a zatem
fazy płytki (płyn płytki). Czynnikami decydują- oba apatyty są usuwane jednocześnie, warstwa
cymi o stabilności apatytów szkliwa jest pH oraz po warstwie (bez powstania podpowierzchnio-
stężenia jonów wapnia, fosforanowych i fluor- wej demineralizacji) i powstaje zmiana erozyj-
kowych. Przy ekspozycji na kwasy, poczÄ…tkowo na (ryc. 4).
jony H+ są wiązane przez bufory śliny i płynu Odmienny typ rozpuszczania szkliwa przez
płytki (jony H+ pochodzące z kwasów reagują kwasy występuje po jego wytrawieniu przed za-
z OH- tworząc H2O, a z PO4-3 tworzą HPO4-2 i stosowaniem systemów adhezyjnych. Wytrawio-
H2PO4-), ale po całkowitym wyczerpaniu bufo- na powierzchnia przypomina wprawdzie zmianę
rów następuje obniżenie pH (3, 4). W zależności erozyjną ze względu na brak podpowierzchnio-
od wielkości spadku pH szkliwo rozpuszczane wej demineralizacji i warstwy powierzchniowej,
409
U. Kaczmarek Czas. Stomat.,
ale głębsza jest penetracja kwasu do szkliwa (3, apatyt. Kolejne dzialanie kwasów musi być bar-
4, 10). dzo silne i trwać długo, aby rozpuścić zremine-
Miejscowe oddziaływanie fluorków pole- ralizowane szkliwo.
ga na hamowaniu demineralizacji, podwyższa- Badania wykonane na modelach symulujących
niu remineralizacji i hamowaniu bakterii płytki. procesy de- i remineralizacji wykazały, że stęże-
Rozpatrując proces hamowania demineralizacji nie fluoru powyżej 0,03 ppm przyspiesza remi-
należy nadmienić, że podpowierzchniowe zdro- neralizację. Stosowanie miejscowo preparatów
we szkliwo zawiera około 20-200 ppm F w za- fluorkowych, w tym past do zębów powoduje
leżności od ilości jego wbudowania w trakcie początkowo bardzo wysokie stężenie fluoru w
rozwoju (11). U osób pijących wodę fluorkowaną ślinie, które potem spada, ale przez kilka godzin
lub przyjmujących tabletki fluorkowe zawartość utrzymuje się poziomie (0,03-0,1 ppm) zwięk-
ta jest wyższa. Zewnętrzna warstwa szkliwa gru- szającym remineralizację. Dawniej przeprowa-
bości kilku mikronów zawiera 1000-2000 ppm dzone badania wykazały wyższe stężenia fluoru
F, ale nie wpływa to istotnie na rozpuszczalność w ślinie osób z terenu wody fluorkowanej niż z
w kwasach. Natomiast, jeśli fluorki są obecne rejonu niefluorkowanego. Jednakże ostatnio nie
w czasie powstawania kwasów w płytce to dy- stwierdzono takich różnic, prawdopodobnie z
fundujÄ… one razem z kwasem do podpowierzch- powodu powszechnego stosowania past do zÄ™-
niowego szkliwa i adsorbując się na powierzch- bów z fluorem, będących stałym z
ródłem dowo-
ni kryształu chronią przed dalszym rozpuszcza- zu małych ilości fluoru do środowiska jamy ust-
niem. Zatem obecność niskich poziomów fluor- nej (10, 11, 12, 18, 22, 24).
ków w środowisku jamy ustnej znacznie hamuje Od wielu lat termin  remineralizacja stoso-
rozpuszczanie substancji mineralnej. Fluorki te wany jest jako synonim zatrzymania progresji
pochodzÄ… z  miejscowych z
ródeł, takich jak pa- zmiany próchnicowej. Jest to błędne z wielu
sty do zębów z fluorem, preparaty fluorkowe lub przyczyn. Pierwszym etapem niezbędnym do za-
z endogennej suplementacji podnoszącej poziom trzymania postępu zmiany jest usunięcie kario-
fluoru w ślinie i płytce. gennej płytki. Proces remineralizacji uwarunko-
Omawiając podwyższanie remineralizacji wany jest obecnością częściowo zdemineralizo-
przez fluorki trzeba wspomnieć, że zarówno płyt- wanych apatytów, które mogą zostać odbudowa-
ka jak i obmywająca je ślina dzięki zawartości ne do wyjściowych rozmiarów w wyniku eks-
buforów neutralizuje wytwarzane przez bakterie pozycji na przesycone roztwory (w stosunku do
kwasy podwyższając pH w kierunku obojętnego. apatytu), natomiast niezwykle rzadko tworzą się
Zwalnia to lub zatrzymuje podpowierzchniowe nowe kryształy. Czynniki te determinują ograni-
rozpuszczanie szkliwa. Ślina nasycona jonami czenie tego, co chcielibyśmy uzyskać w następ-
wapnia i fosforanowymi przyczynia siÄ™ do dy- stwie remineralizacji.
fuzji uprzednio rozpuszczonych minerałów zęba Pozbawiona płytki powierzchowna warstwa
z powrotem do szkliwa. Powoduje to odbudowę początkowej zmiany próchnicowej (wykazują-
powierzchni częściowo rozpuszczonego kryszta- ca znaczną mineralizację) stanowi barierę dyfu-
łu w obrębie zmiany. Zachodzi to tym łatwiej, iż zyjną dla wchłaniania substancji mineralnej do
takie kryształy działają jako  nukleatory w pro- zdemineralizowanych warstw podpowierzchnio-
cesie remineralizacji, a fluorki przyciÄ…gajÄ… jony wych (centralna  korpus zmiany, ciemna, prze-
wapnia i fosforanowe. Powstaje nowa  powło- zroczysta). Chroni je więc zarówno przed de-
ka kryształu podobna strukturą do fluoroapa- mineralizacją jak i remineralizacją. Zatem, za-
tytu, bez wbudowanych jonów węglanowych. trzymana zmiana początkowa z nienaruszoną
Cechuje się niższą rozpuszczalnością w kwasach warstwą powierzchowną pozostaje jako  blizna
niż pierwotny węglanowy apatyt czy hydroksy- tkankowa . W przypadku utraty warstwy po-
410
2005, LVIII, 6 Mechanizmy kariostatyczne fluoru
wierzchownej (np. z powodu starcia), warstwy zawierajÄ…cych NaF). Tworzenie fluorku wapnia
zdemineralizowane uzyskują bezpośredni dostęp zwiększa się przy niskim pH, gdyż wzrasta wte-
do jonów wapnia, fosforanowych i fluorkowych dy rozpuszczalność szkliwa dostarczając więk-
obecnych w ślinie, co sprzyja ich remineraliza- szych ilości jonów wapnia (oprócz zawartych
cji. Jednakże utrata warstwy powierzchownej w ślinie i płynie płytki) do jego powstania. Po
oznacza także narażenie na działanie kwasów miejscowej aplikacji przez 2 minuty 2% obojęt-
wytwarzanych przez bakterie (co ma miejsce w nego roztworu NaF (około 9000 ppm), formo-
obecności płytki) i wzrost szybkości deminera- wanie się fluorku wapnia jest niewielkie, gdyż
lizacji (4, 13). powolne rozpuszczanie hydroksyapatytu szkli-
W zależności od stężenia zastosowanego miej- wa dostarcza niewielkich ilości zjonizowanego
scowo preparatu w środowisku jamy ustnej za- wapnia. Natomiast zakwaszone preparaty fluor-
chodzą dwie różne reakcje fluoru ze szkliwem kowe powodują większe rozpuszczanie szkliwa
 powstaje fluorohydroksyapatyt lub/i fluorek i tym samym odłożenie większych ilości fluorku
wapnia (9, 10, 24). Postuluje się również adsorp- wapnia na powierzchni szkliwa. Związek ten wy-
cję (bez wiązania chemicznego) jonów fluorko- precypitowany w postaci sferycznych granulek
wych do powierzchni szkliwa (3, 4). na powierzchni zdrowego lub porowatego szkli-
Tworzenie fluorohydroksyapatytu następuje, wa, w pellicle (błonce nazębnej) oraz w miej-
gdy w zastosowanym preparacie stężenie fluoru scach stagnacji płytki stanowi rezerwuar fluoru,
jest niskie (<50 ppm) i jego odczyn jest zakwa- z którego stopniowo uwalniane są jony fluorko-
szony zgodnie z reakcjÄ…: we (ryc. 5).
Ca1010(PO4)6(OH)2 + F- + H+ Ä…ð Ca10(PO4)6(OH)F
+ H2O.
Tworzy się w najbardziej zewnętrznej war-
stwie szkliwa i stanowi integralną część tkan-
ki, która zostanie utracona w przypadku star-
cia szkliwa lub całkowitego rozpuszczenia. Przy
obojętnym pH powstawanie fluorohydroksyapa-
tytu jest powolne i nie kompensuje normalnego
starcia zęba. Warunkiem determinującym jego
powstanie jest przesycenie płynów jamy ustnej
(śliny i płynu płytki) w odniesieniu do fluoroapa-
Ryc. 5. Reakcje chemiczne fluorku w procesie
tytu. Zdarza się to przy pH powyżej 4,5. Przy pH
próchnicowym wg ten Cate (9).
poniżej 4,5 płyny stają się nienasycone zarówno
w stosunku do hydroksyapatytu jak i fluorohy-
droksypatytu. Omówione powyżej podstawy fizyko-che-
Natomiast fluorek wapnia powstaje wówczas, miczne procesów demineralizacji i reminerali-
kiedy w roztworze obmywającym szkliwo stęże- zacji dla szkliwa odnoszą się również do zę-
nie jonów fluorkowych jest wysokie (> 100 ppm) biny. Zębina jest mniej uwapnioną tkanką niż
zgodnie z reakcjÄ…: szkliwo. Zawiera wagowo 70% substancji nie-
Ca1010(PO4)6(OH)2 + 20F- + 8H+ Ä…ð 10 CaF2 + organicznych, 20% substancji organicznych i
6HPO4-2 + 2H2O. 10% wody, a objętościowo 47% substancji nie-
Następuje to po miejscowym profesjonalnym organicznych, 32% organicznych i 21% wody
zastosowaniu preparatów fluorkowych w postaci (11, 22). Podobnie jak w szkliwie, jej mineralną
płynu, żelu, pianki lub lakieru albo domowym w fazę stanowi hydroksyapatyt tworzący mniej-
postaci fluorkowanych past do zębów (zwłaszcza sze kryształy z większą zawartością innych jo-
411
U. Kaczmarek Czas. Stomat.,
79-97.  5. Backer Dirks O., Houwink B., Kwant G.
nów. Traktowanie zębiny preparatami fluorko-
W.: The results of 6½ years of artificial drinking wa-
wymi zmniejsza jej rozpuszczalność i powodu-
ter in the Netherlands: The Tiel-Culemborg experi-
je powstanie grubej warstwy w powierzchownej
ment. Arch. Oral Biol., 1961, 5, 12, 284-300.  6.
warstwie zmiany. Jednak stężenia fluorków po-
Beltran-Aguilar E. D., Goldstein J. W., Lockwood S.
trzebne do zahamowania demineralizacji zębi-
A.: Fluoride varnishes. A review of their clinical use,
ny muszą być 10-krotnie wyższe niż dla szkli- cariostatic mechanism, efficacy and safety. J. Am.
Dent. Assoc., 2000, 131, 5, 589-596.  7. Brudevold
wa. Ponadto, w warunkach doświadczalnych,
F., McCann H. G., Gron P.: Caries resistant as re-
gdy demineralizacja pojawia się w obecności
lated to the chemistry of the enamel. W: Caries re-
warstwy powierzchniowej zawierajÄ…cej fluorki,
sistant teeth pod red. G. E. W. Wolstenholme, M.
to warstwa ta zostaje zachowana a do utraty
O`Connor. Ciba Found. Symp. London, Churchill
substancji mineralnych dochodzi głębiej poza tą
1965, 121-148.  8. ten Cate J. M.: Fluorides in ca-
warstwą. Bez fluorków demineralizacja powodu- ries prevention and control: empiricism or science.
Caries Res., 2004, 38, 3, 254-257.  9. ten Cate J.M.:
je zmianÄ™ podobnÄ… do erozji. Ostatnio wykazano,
Current concepts on the theories of the mechanism
że bardzo głębokie zmiany obejmujące całą sze-
of fluoride. Acta Odontol. Scand., 1999, 57, 2, 325-
rokość szkliwa i część zębiny mogą jeszcze ulec
-329.  10. ten Cate J. M., Larsen M. J., Pearce E. I.
remineralizacji w wyniku kontaktu z roztworem
F., Fejerskov O.: Chemical interactions between the
remineralizujÄ…cym. Proces ten jest bardzo po-
tooth and oral fluids. W: Dental caries. The disease
wolny, ale stwarza możliwość zapobiegawcze-
and its clinical management pod red. O. Fejerskov, E.
go postępowania w głębokich zmianach próch- A. M. Kidd. Blackwell Munksgaard, 2003, 49-70.
nicowych (10).
11. Featherstone J. D. B.: Prevention and re-
W podsumowaniu należy podkreślić, że:
versal of dental caries: role of low level fluoride.
1) głównym mechanizmem kariostatycznym
Community Dent. Oral Epidemiol., 1999, 27, 1,
fluoru jest miejscowe działanie poerupcyj-
31-40.  12. Fejerskov O.: Changing paradigms
in concept on dental caries: consequences for oral
ne, zarówno u dorosłych jak i dzieci,
health care. Caries. Res., 2004, 38, 3, 182-191. 
2) miejscowy mechanizm oddziaływania flu-
13. Fejerskov O., Nyvad B., Kidd E. A. M.: Clinical
oru polega na hamowaniu demineralizacji,
and histological manifestations of dental caries.
podwyższaniu remineralizacji i hamowaniu
W: Dental caries. The disease and its clinical man-
aktywności bakteryjnej,
agement pod red. O. Fejerskov, E. A. M. Kidd.
3) przy endogennej suplementacji fluorem na-
Blackwell Munksgaard, 2003, 71-97.  14. Fejerskov
leży wykorzystać miejscowy, egzogenny O., Thylstrup A., Larsen M. J.: Clinical and struc-
tural features and possible pathogenic mechanisms
komponent oddziaływania poprzez ssanie
of dental fluorosis. Scand. J. Dent. Res., 1977, 85,
lub żucie tabletek fluorkowych przed ich
510-534.  15. Fejerskov O., Thylstrup A., Larsen
połknięciem.
M. J.: Rational use of fluoride in caries prevention:
A concept based on possible cariostatic mechanism.
Acta Odontol. Scand., 1981, 39, 4, 241-249.  16.
Piśmiennictwo
Groeneveld A.: Longitudinal study of prevalence of
1. Aoba T., Fejerskov O.: Dental fluorosis: chemi- enamel lesions in a fluoridated and non-fluoridated
stry and biology. Crit. Rev. Oral Biol. Med., 2002,
areas. Community Dent. Oral Epidemiol., 1985, 13,
13, 2, 155-171.  2. Aoba T., Shimazu Y., Taya Y.,
3, 159-163.  17. Groeneveld A., Backer Dirks O.:
Soeno Y., Sato K., Miake Y.: Fluoride and apatite for- Fluoridation of drinking water, past, present and fu-
mation in vivo and in vitro. J. Electron Microscopy, ture. W: Ekstrand J., Fejerskov O., Silverstone L.M.:
2003, 52, 6, 615-625.  3. Axelsson P.: Diagnosis Fluoride in dentistry. Copenhagen, Munksgaard
and risk prediction in dental caries. Quintessence 1988, 229-251.  18. Hellwig E., Lennon A.M.:
Publishing Co Inc. 1999, 114-120.  4. Axelsson Systemic versus topical fluoride. Caries Res., 2004,
P.: An introduction to risk prediction and preventi- 38, 3, 258-262.  19. Kaczmarek U.: Wpływ jonów
ve dentistry. Quintessence Publishing Co Inc., 2000, fluorkowych na szkliwo. Wrocł. Stomat., 1989, 185-
412
2005, LVIII, 6 Mechanizmy kariostatyczne fluoru
-192.  20. Kaczmarek U.: Polskie doświadczenia z human dental fluorosis. Adv. Dent. Res., 1989, 3, 2,
fluorkowaniem wody. Czas. Stomat., 1999, LII, 9,
147-153.  26. Robinson C., Connell S., Kirkham J.,
630-634.
Brookes S.J., Shore R. C.: The effect of fluoride on
the developing tooth. Caries Res., 2004, 38, 2, 268-
21. Kidd E. A. M., Thylstrup A., Fejerskov O.,
276.  27. Sjogren K.: How to improve oral fluoride
Brunn C.: The influence of fluoride in surface enam-
retention? Caries Res., 2001, 35, Suppl.1, 14-17. 
el and degree of dental fluorosis on caries develop-
28. Smith C. E.: Cellular and chemical events during
ment in vitro. Caries Res., 1980, 14, 4, 196-202. 
enamel maturation. Crit. Rev. Oral Biol. Med., 1998,
22. Kidd E. A. M., Joyston-Bechal S.: Essential of
9, 2, 128-161.  29. Thylstrup A.: Clinical evalua-
dental caries. Oxford University Press, 2000.  23.
Melberg J. R.: Enamel fluoride and its anticaries ef- tion of fluoride derived enamel changes. A critical
fects. J. Prev. Dent., 1977, 4, 1, 8-20.  24. Ogaard review. Thesis Royal Dental College, Aarhus 1979.
B.: CaF2 formation: cariostatic properties and fac-
Otrzymano: dnia 8.III.2005 r.
tors of enhancing the effect. Caries Res., 2001, 35.,
Suppl. 1, 40-44.  25. Richards A., Fejerskov O.,
Baelum V.: Enamel fluoride in relation to severity of Adres autorki: 50-138 Wrocław, ul. Kuz
nicza 43/45.
413