Erosion, näring och miljö

Erosion i förhållande till näring och miljön

• Vid bedömning av den erosiva potentialen hos mat eller dryck måste flera faktorer beaktas.
• pH är den viktigaste parametern för att bestämma upplösningshastigheten av erosiv vävnad.
• Det finns inget tydligt kritiskt pH-värde för erosion som det finns för karies.
• Vid lågt pH är det möjligt att andra faktorer är tillräckligt skyddande för att förhindra erosion.
• Erosion kan utvecklas i syra med ett relativt högt pH i frånvaro av lindrande faktorer.
• Kalcium- och fosfatkoncentrationen, i kombination med pH, bestämmer graden av mättnad med avseende på tandmineraler.
• Lösningar som är övermättade med avseende på emalj eller dentin kommer inte att få dem att lösas upp.
• Givet tillräckligt med vanliga jonkoncentrationer kommer erosion inte att ske, även om pH är lågt.
• Tillsats av kalcium är mer effektivt än fosfat för att minska erosion i sura lösningar.
• Idag finns det flera kalciumberikade läskedrycker på marknaden, och sura produkter med höga koncentrationer av kalcium och fosfor är tillgängliga (som yoghurt), som inte mjukar upp de hårda tandvävnaderna.
• Ju större buffertkapacitet drycken eller maten har, desto längre tid tar spottet på sig att neutralisera syran.
• En högre buffertkapacitet hos en dryck eller ett livsmedel kommer att förstärka upplösningsprocesserna eftersom frisättningen av joner från tandmineralet krävs för att göra syran inaktiv för ytterligare demineralisering.
• Temperaturen är också en betydande fysisk faktor; för en given sur lösning fortskrider erosionen snabbare ju högre lösningens temperatur är.
• Under de senaste åren har ett antal intressanta potentiellt erosionsreducerande dryck- och livsmedelstillsatser undersökts.

Översikt av tanderosion och näring

• Syftet med detta kapitel är att avslöja de viktigaste egenskaperna hos livsmedel och drycker som påverkar deras erosiva potential.
• Många av dessa egenskaper är kemiska till sin natur (tabell 1).
• Åtskilliga in vitro-studier och in situ-försök har utvärderat den erosiva potentialen hos olika livsmedel och drycker.
• Det finns överväldigande bevis för att den erosiva potentialen hos en sur dryck inte uteslutande beror på dess pH-värde utan också starkt påverkas av dess mineralinnehåll, och många studier tyder på vikten av en serie relaterade faktorer beträffande själva syran, såsom syratyp och koncentration, titrerbar aciditet.

Kemiska faktorer som påverkar den erosiva potentialen med avseende på livsmedel och drycker

• pH och produktens buffertförmåga
• Syratyp (pKa-värden)
• Produktens vidhäftning på tandytan
• Kalciumkoncentration
• Fosfatkoncentration
• Fluoridkoncentration
• Produktens kelaterande egenskaper
• Buffertkapacitet, odisocierad syrakoncentration och förekomst av potentiella erosionshämmare såsom vissa polymerer och proteiner.
• pH-värde, kalcium, fosfat och fluoridinnehåll i en dryck eller ett livsmedel bestämmer graden av mättnad med avseende på tandmineralet, och detta bestämmer drivkraften för upplösning.
• Lösningar som är övermättade med avseende på hård tandvävnad kommer inte att lösas upp.
• En lösning som är undermättad med avseende på emalj eller dentin leder sannolikt till ytdemineralisering.
• Temperaturen är också en viktig faktor; om andra faktorer är lika, fortskrider erosionen snabbare i en lösning vid en förhöjd temperatur, så sura drycker som serveras varma är mer erosiva än samma drycker som serveras rumstempererade eller kylda.
• Lösningens fysiska rörelse måste också beaktas.
• I ett icke-omrört system, där en måttligt liten mängd syra appliceras och/eller där lösningen är statisk (inte omrörd eller skakad), resulterar denna upplösning i en lokal ökning av pH och mineralinnehåll i lösningsytlagret intill tandytan.
• Detta lager kommer sedan att bli mättat med avseende på emalj (eller dentin) och vävnaden kommer inte att demineraliseras ytterligare.
• Detta experimentella tillvägagångssätt tar inte på lämpligt sätt upp den kliniska situationen och laboratoriestudier som använder små volymer, statiska syraaliquoter är av begränsad klinisk relevans.
• En omrörd lösning (omrörd, skakad etc.) är en bättre representation av det kliniska scenariot eftersom den sura lösningen patienten konsumerar kommer att röra sig runt munnen, över tandytorna, och kommer att fyllas på när patienten dricker drycken under en tidsperiod.
• Detta leder till en fortsatt upplösning så länge syralösningen är i kontakt med tänderna.
• En ökning av agitation (t.ex. när en patient svänger sin dryck runt i munnen) kommer att accelerera upplösningsprocessen eftersom lösningen på ytskiktet som gränsar till tandmineralet kommer att förnyas snabbare.
• Av denna anledning är det viktigt att agitationen av den sura lösningen i laboratoriestudier definieras och reproduceras väl.

pH, buffertkapacitet, odisassocierade syror och kelering

• När ett överskott av ett erosivt medel finns och agitation av lösningen appliceras är pH den enskilt mest avgörande faktorn för att bestämma de relativa hastigheterna för erosion av olika lösningar.
• Många studier jämför erosiva lösningar med endast två eller tre pH-värden, eller ett större antal pH-värden men med andra avvikande parametrar mellan lösningarna, vilket gör tolkningen av det exakta förhållandet mellan pH och demineralisering utmanande.
• För de studier som jämför en rad pH-värden, kan dock förhållandet mellan demineralisering och pH ses som linjärt [1] eller icke-linjärt [2], beroende på den mätteknik som används för att kvantifiera graden av demineralisering.
• Det är dock tydligt att pH har en djupgående effekt på hastigheten på emalj- och dentin-upplösning.
• Det finns inget "kritiskt pH" för erosion som beskrivs för karies, delvis på grund av den mycket varierande sammansättningen av erosiva lösningar i munnen (se tabell 1 i kapitlet av Lussi och Carvalho, denna vol., s. 6).
• Relationen mellan erosion, syratyp och buffertkapacitet är komplex.
• Det är tydligt att i fallet med svaga (inte fullständigt dissocierade) syror, kan kapaciteten för molekylär eller jonisk dissociation att fylla på protoner som förbrukats i upplösningsreaktionen förstärka erosionsprocessen.
• En organisk syra har en "reservoar" av protoner som kan frigöras när emalj eller dentin löses upp, och detta kan förlänga de förhållanden som gynnar vävnadsupplösning.
• Buffringens påverkan verkar vara beroende, till viss del, av lösningarnas pH.
• Den mest citerade måttet på buffring är den titrerbara alkaliteten.
• Detta är utan tvekan en användbar parameter, även om det sätt på vilket den diskuteras i litteraturen inte alltid är till hjälp.
• Enheter bör standardiseras (t.ex. mol OH- krävs för att höja pH i en testlösning till ett givet värde, vanligtvis 7) och normaliseras till volym (dvs. per liter).
• Olyckligtvis har det blivit ganska vanligt att rapportera titrerbar alkalinitet i stil med "ml 0,5 M NaOH krävs för att höja pH i 50 ml lösning X till pH 7", vilket inte leder till enkel jämförelse av siffror mellan studier.
• Det skulle vara användbart och kemiskt korrekt att använda enheten "mmol/l till pH 5,5", vilket gör enkel jämförelse möjlig.
• Koncentrationen av odisassocierad syra är en god indikation på erosiv upplösningshastighet i jämförelse med buffertkapacitet i sig [3].
• Dessutom kommer mängden dryck i munnen i förhållande till mängden saliv som finns att förändra upplösningsprocessen.

Vanliga joner: Kalcium och fosfat

• Kalcium- och fosfatinnehållet i en mat eller dryck är viktiga faktorer för den erosiva potentialen eftersom de påverkar koncentrationsgradienten i den lokala miljön av tandytan.
• Larsen [4] föreslog att den erosiva potentialen kunde beräknas baserat på graden av mättnad med avseende på både hydroxylapatit och fluorapatit genom att bestämma pH, kalcium, fosfat och fluoridinnehåll i en dryck.
• Extra tillsättning av vanliga joner till erosiva drycker har gett några intressanta resultat och ger en praktisk strategi för att minska den erosiva potentialen.
• Kalcium verkar vara den mest effektiva jonen; fosfat har liten eller ingen effekt i frånvaro av kalcium [5], vilket kan bero på specieringen av fosfatjonen och därför är inte all fosfor monofosfat (i motsats till väte- eller diväte-fosfat) som krävs för att bidra till mättnadsgraden.
• I ett arbetsprogram i slutet av 1990-talet visades det att den erosiva potentialen hos en fruktbaserad dryck avsevärt kunde reduceras genom att tillsätta kalciumkarbonat, även om detta resulterade i en samtidig ökning av pH vilket förstärkte effekten av kalcium [6–8].
• Även om detta var effektivt medförde höjningen av pH en smakförändring vilket begränsar dryckens attraktionskraft.
• Vad beträffar att tillsätta vanliga joner utan att samtidigt ändra pH, reducerade extra tillsättning av kommersiella läskedrycker med kalcium deras erosiva potential, och extra tillsättning med en kombination av kalcium, fosfat och fluorid reducerade erosionen ytterligare fortfarande, med tre av fyra testade drycker [9].
• Extra tillsättning av apelsinjuice med kalciumcitrat eller kalciumtrifosfat var ett effektivt sätt att reducera erosiva potentialen in vitro [10], liksom tillsättningen av kalciumglycerofosfat till kolsyrade drycker, också in vitro [11].
• Tabell 2 visar pH och kalciumkoncentrationen i vissa minimalt erosiva drycker.
• En praktisk strategi för konsumentledd kontroll av erosiva potentialen rapporterades nyligen av Wegehaupt et al. [12], varigenom apelsinjuice modifierades genom tillsats av kommersiellt tillgängliga kosttillskott som innehåller kalcium.
• Den modifierade juicedrycken orsakade slitage (erosion + nötning) som var jämförbar med den negativa kontrollen (vatten) och mycket lägre än den positiva kontrollen (omodifierad juice).
• Tillsatserna resulterade i ökat pH men ett smaktest som införlivades i studien avslöjade ingen oaptitlig effekt av dessa tillsatser.
• Idag finns flera kalciumberikade apelsinjuicer på marknaden, som knappt mjukar upp emaljytan (bild 1).
• Man måste komma ihåg att med det tillsatta mineralet kan emaljupplösning inte alltid förhindras fullständigt, och i vissa fall är inverkan på dryckens smak sannolikt oacceptabel för många konsumenter.
• Progressionen av erosion kan saktas ner, vilket har vissa implikationer för patienten och klinikern, och smaken hos vissa formuleringar visar sig fortfarande acceptabel.
• Det är naturligtvis inte bara drycker som utgör en erosionsrisk, och under de senaste åren har sura godis eller sötsaker fått stor uppmärksamhet med hänsyn till deras benägenhet att frigöra syror under konsumtion som kan lösa upp tandens hårda delar [13–15].
• Extra tillsättning av kalciumlaktat till frukt-smaksatt godis resulterade i en förhöjd kalciumkoncentration i saliven som stimulerades av att suga på godisen in vivo, vilket minskade den erosiva potentialen hos konfekten [16].
• Detta tillvägagångssätt kan gynna patientgrupper med kroniskt behov av torr munbehandling som inte är erosiv [17], såväl som massmarknaden.
• Yoghurt är ett exempel på en mat med ett lågt pH (runt 4,0), men den har knappast någon erosiv effekt på grund av dess höga kalcium- och fosfatinnehåll, vilket gör den övermättad med avseende på apatit.
• En yoghurt eller annan mjölkbaserad mat kan potentiellt vara erosiv om den har ett lågt innehåll av Ca och/eller P och ett särskilt lågt pH.
• Sportdrycker har visat sig vara erosiva in vitro [18, 19] och när de konsumeras under ansträngande aktivitet när personen är i ett tillstånd av uttorkning kan de möjliga destruktiva effekterna förstärkas ytterligare.

Förfarande för att minska dem

• Sportdrycker har modifierats i laboratoriestudier med avsikt att minska deras erosiva potential.
• Extra tillsättning av kalcium är det mest testade tillvägagångssättet och detta har visat sig minska den erosion som orsakas av flera sportdrycker, i vissa fall i kombination med en ökning av pH [20, 21].
• Extra tillsättning av kalcium och fosfat med hjälp av vektorn av kaseinphosphopeptide-amorft kalciumfosfat har också uppnåtts och var effektiv för att minska erosionen i en in vitro-modell [22, 23].
• Det bör dock noteras att det för närvarande finns lite kliniska bevis på ett samband mellan konsumtionen av sportdrycker och erosion, medan uppgifterna är mycket övertygande för andra typer av sura drycker [24].
• Det finns ytterligare diskussion om potentiella länkar mellan sportaktiviteter och erosion, senare i detta kapitel.

Nya tillsatser för att minska erosionen

• Under de senaste åren har andra tillsatser till drycker som potentiellt minskar erosionen undersökts.
• Det finns vissa bevis för att kostpolymerer såsom xantan och karboximetylcellulosa ger en blygsam minskning av hydroxylapatitupplösning i citronsyra in vitro [25], även om extra tillsättning av xantangummi till en dryck som innehåller ett annat erosionsskyddande medel i en senare in situ-studie med emalj som testsubstrat inte gav ytterligare fördel utöver det befintliga skyddet [26], och extra tillsättning av xantan till apelsinjuice minskade inte dess erosiva potential vid testning på emalj och dentin [27].
• Kondenserade fosfater, i motsats till monofosfat, har undersökts och verkar erbjuda större erosionsreducerande effekter när de tillsätts till syror, både in vitro [25] och in situ [26].
• En nyligen genomförd studie indikerade att en kombination av linjär polyfosfat och kalciumlaktatpentahydrat var effektivare än antingen tillsatsmedel ensamt för att minska erosionen av både emalj och dentin i en apelsinjuice in vitro [27], men resultatet replikerades inte in situ, där kalciumlaktatpentahydratet reducerade erosionen, och polyfosfatet gav ingen fördel ensamt eller i kombination med kalciumsaltet [28].
• Större molekyler som vissa proteiner kan vara fördelaktiga när de tillsätts till sura drycker; extra tillsättning av äggproteinet ovalbumin reducerade hydroxylapatitupplösningen i citronsyra med 50–75 % i en in vitro-modell, men visade inte samma effekt i äppelsyra eller mjölksyror [29], och var något mindre effektiv när upplösningssubstratet var emalj [30].
• Mjölkproteinet kasein (som skiljer sig från kaseinfosfopeptid-kalciumfosfat, som beskrivs ovan), som innehåller kalciumfosfat, var mer effektivt, vilket reducerade hydroxylapatitupplösningen [31] och emaljerosionen [30] med upp till 80 %.
• Nyligen har fosforyloligosackarider av kalcium tillsatts till en fruktjuice och befanns minska erosiva potentialen samtidigt som smaken inte försämrades, åtminstone vid måttliga koncentrationer [32].
• Kliniska data om effekten av dessa potentiella erosionsreducerande medel är dock ännu inte tillgängliga.
• Fluorid kan teoretiskt sett erbjuda viss skyddande effekt i en dryck med ett pH som är högre än det som indikeras av mättnadskurvan för fluorapatit vid givna Ca- och PO4-koncentrationer.
• Lussi et al. [33, 34] och Mahoney et al. [35] fann en invers korrelation mellan den erosiva potentialen och fluoridinnehållet i olika drycker.
• Även om titeln på manuskriptet kan tyckas föreslå annat, fann Larsen och Richards [36] att extra tillsättning av fluorid (som CaF2) till kommersiella läskedrycker minskade erosionen, men bara för de drycker med pH >3 och med höga totala koncentrationer av fluorid (7-26 mg/l).
• Tillsättning med fluorid kommer sannolikt inte att visa sig vara en användbar strategi, men den erosiva utmaningen är aggressiv och koncentrationen av fluorid som kan inkluderas i en produkt för konsumtion är därför låg.
• Fluoridapplicering direkt på tanden kan ge skydd mot erosion; detta diskuteras i kapitlet av Huysmans et al. [denna vol., s. 230–243].

Egenskaper hos kommersiella livsmedel och drycker

• Det har länge varit önskvärt att förutsäga erosiviteten hos olika drycker och livsmedel baserat på deras kemiska och fysikaliska egenskaper.
• Det kan sammanfattas från ovanstående diskussion att en rangordning för in vivo erosivitet hos olika sura livsmedel och drycker baserat på pH, titrerbar aciditet och/eller buffertkapacitet, Ca, P och F är ganska komplicerad om inte omöjlig.
• Förutom dessa kemiska faktorer måste beteendemässiga faktorer (såsom att äta och dricka vanor, dieter med högt innehåll av sura frukter och grönsaker, överdriven konsumtion av sura livsmedel och drycker, munhygienrutiner), biologiska faktorer (såsom salivflödeshastighet, buffertkapacitet, förvärvat pellikel, tandanatomi och anatomi av orala mjukvävnader, fysiologiska rörelser av mjukvävnad) och oralhygienbeteende (tandkräm sammansättning, slipverkan, frekvens och varaktighet av användning, munvatten och andra produkter) också beaktas.
• Ändå kan en lista över den erosiva potentialen hos olika produkter in vitro hjälpa klinikern att bedöma erosiviteten hos dessa produkter in vivo [se tabell 3.
• Dessutom måste de fysikaliska egenskaperna hos det erosiva mediet beaktas.
• Det härletts att det finns skillnader i dryckernas förmåga att fästa vid emalj baserat på deras termodynamiska egenskaper, dvs det termodynamiska vidhäftningsarbetet [37].
• Ju större vidhäftning av ett surt ämne, desto längre blir den sannolika kontakttiden med tandytan, och detta kan resultera i en mer ihållande erosiv utmaning.
• Det har visat sig att förskjutning av saliv med Cola krävde 14 mJ/m², medan processen krävde 5 mJ/m² med Diet Cola.
• Däremot krävde förskjutning av Cola-film med saliv 45 mJ/m², och för Diet Cola var siffran 52 mJ/m².
• Det verkar vara svårare att förskjuta en läskfilm med saliv än att förskjuta en salivfilm med en läsk.
• Temperaturen på syran är också en betydande faktor.
• En sur dryck som serveras het är mer erosiv än samma dryck som serveras kall [38–41].
• Detta, kombinerat med det låga pH-värdet, förklarar varför vissa örtteer kan vara aggressiva erosiva medel [42].
• Som nämnts ovan bestämmer agitationen av en sur lösning också, delvis hastigheten för förloppet med upplösningsreaktionsprodukterna och detta påverkar den lokala mättnadsgraden och därmed upplösningshastigheten.
• Från en metodologisk synvinkel innebär detta att det är viktigt att välja och kontrollera agitationen i erosionsstudier noggrant och med hänvisning till den kliniska situationen.
• Ur klinisk synvinkel indikerar detta att de patienter som är benägna att vanor som att pressa en dryck mot tänderna genom ett sugrör kan uppvisa lokaliserad erosion [43].
• Ytterligare forskning behövs för att kvantifiera inverkan av dessa fysikaliska faktorer mer i detalj.
• Detta måste göras med reproducerbara och standardiserade metoder.
• För ytterligare vägledning om metodik i erosionsforskning kan läsaren konsultera artikeln av Shellis et al. [44].

Yrken och fritidssysselsättningar som predispone