當口腔中的細菌分解食物中的糖時，它們會釋放出酸，緩慢侵蝕牙釉質並導致蛀牙。這些細菌並不單獨生活。它們形成緻密的斑塊狀結構，稱為斑塊。粘附在牙齒表面的“牙齒生物膜” 在這些生物膜中，酸的產生會加速牙齒損傷。
研究人員發現，精氨酸是一種天然存在於唾液中的氨基酸，它在減少蛀牙方面發揮著重要作用。一些有益細菌利用精氨酸二胺酶系統 (ADS) 將精氨酸轉化為鹼性化合物，從而中和有害酸。當精氨酸較多時，這些保護性細菌往往更容易生長。與此同時，產酸細菌會嘗試生長。之前在人體外部進行的實驗室研究也表明，精氨酸可以改變牙齒生物膜的整體組成。
人體口服精氨酸測試
為了確認這些影響是否確實發生在口腔中，由丹麥奧胡斯大學博士後 Yumi C. Del Rey 和 Sebastian Schlafer 教授領導的研究小組進行了一項臨床研究。他們的研究結果發表在 國際口腔科學雜誌–
該研究包括 12 名有蛀牙症狀的參與者。每個人都收到了專門設計的假牙，研究人員可以從下頜兩側收集完整的牙齒生物膜。參與者被要求將假牙浸入糖溶液中 5 分鐘，然後立即浸入蒸餾水。一種治療應用於口腔的一側。另一種治療方法應用於另一側。這個程序每天重複三次。始終在同一側給予精氨酸。
“目的是確定精氨酸治療對齲齒患者生物膜的酸度、細菌類型和碳水化合物基質的影響，”牙科和口腔健康系教授 Sebastian Schlafer 解釋道。 4天后，當生物膜完全形成時，取下假牙進行徹底檢查。
精氨酸可降低攝入糖後的酸水平。
為了測量生物膜內的酸度，研究人員使用了一種名為“C-SNARF-4”的 pH 敏感染料。這種染料使他們能夠估計不同區域的酸度。精氨酸處理的生物膜顯示出顯著更高的 pH 水平。這意味著酸度在接觸糖後 10 和 35 分鐘下降。
“我們的結果揭示了生物膜酸度的差異。用精氨酸處理的生物膜明顯更好地免受糖代謝引起的酸化，”第一作者 Yumi C. Del Rey 說。
生物膜結構和含糖成分的變化
研究小組還使用熒光標記的凝集素檢查了生物膜的結構成分。它是一種與特定碳水化合物結合的蛋白質。已經研究了兩種重要的碳水化合物成分：岩藻糖和半乳糖。這些糖構成了牙齒生物膜的大部分。並被認為是導致“酸坑”捕獲破壞性酸的原因
暴露於精氨酸的生物膜顯示總含岩藻糖的碳水化合物減少。這可能會降低他們造成傷害的能力。研究人員還觀察到生物膜的結構變化。含半乳糖的碳水化合物在生物膜底部附近較少豐富，而在頂部較多集中。這表明結構重排可能限制牙齒表面附近的酸積聚。
改變口腔內細菌的平衡
為了確定存在什麼類型的細菌，研究人員使用“16S rRNA基因測序”分析了細菌DNA，用精氨酸或安慰劑處理的生物膜主要以菌株為主。鏈球菌和韋榮球菌。然而，精氨酸治療導致 mitis/oralis 組的鏈球菌顯著減少。這些細菌產生酸，但產生鹼的能力較弱。
同時精氨酸略微增加了鏈球菌的出現，鏈球菌更擅長代謝精氨酸。這種變化增加了生物膜內的 pH 值。研究表明，精氨酸可以降低牙齒生物膜的酸度，從而減少其危害。碳水化合物組成的變化和重塑微生物群落
預防蛀牙的安全且有前景的策略
蛀牙影響著世界各地各個年齡段的人。研究人員建議，在牙膏或漱口水等產品中添加精氨酸有助於保護易蛀牙的人。這是因為精氨酸是人體產生的一種天然氨基酸，存在於許多食物的蛋白質中。因此，它被認為是安全的，甚至可能適合兒童使用。
