目前公认的龋病病因学说是四联因素学说（图1），主要包括细菌、口腔环境、宿主和时间，其基本点为：致龋性食物（特别是蔗糖和精制碳水化合物）在糖，紧紧贴附于牙面由涎液蛋白形成的获得性膜上，在这种由牙齿表面解剖结构和生化、生物物理特点形成的不仅得以牢固的附着于牙面，而且可以在适宜温度下，有足够的时间在菌斑深层产酸，侵蚀牙齿，使之脱矿，并进而破坏有机质，产生龋洞。

图1 四联因素论图解

1．细菌

是龋病发生的必要条件，一般认为致龋菌有两种类型，一种是产酸菌属，其中主要为变形链球菌、放线菌属和乳杆菌，可使碳水化合物分解产酸，导致牙齿无机质脱矿；另一种是革兰氏阳性球菌，可破坏有机质，经过长期作用可使牙齿形成龋洞。目前公认的主要致龋菌是变形链球菌，其它还包括放线菌属、乳杆菌等。

细菌主要是借助菌斑粘附于牙面。口腔滞留食物中的碳水化合物被降解后，一方面聚合产生高粘性葡聚糖，形成菌斑基质，另一方面产酸使牙齿脱矿，菌斑的组成比较复杂，除大量细菌外，还有糖、蛋白、酶等物质。

2．口腔环境

口腔是牙齿的外环境，与龋病的发生密切相关，其中起主导作用的主要是食物和涎液。

（1）食物主要是碳水化合物，既与菌斑基质的形成有关，也是菌斑中细菌的主要能源，细菌能利用碳水化合物（尤其是蔗糖）代谢产生酸，并合成细胞外多糖和细胞内多糖，所产的有机酸有利于产酸和耐酸菌的生长，也有利于牙体硬组织的脱矿，多糖能促进细菌在牙面的粘附和积聚，并在外源性糖缺乏时，提供能量来源。因此，碳水化合物是龋病发生的物质基础。

（2）涎液在正常情况下，涎液有以下几种作用：

机械清洗作用减少细菌的积聚。

抑菌作用直接抑菌或抑制菌斑在牙面的附着。

抗酸作用由所含重碳酸盐类等物质起中和作用。

抗溶作用通过所含钙、磷、氟等增强牙齿抗酸能力，减少溶解度。

涎液的量和质发生变化时，均可影响龋患率，临床可见，口干症或有涎液分泌的患者龋患率明显增加。颌面部放射治疗患者可因涎腺被破坏而有多个牙龋；另一方面，当涎液中乳酸量增加，或重碳酸盐含量减少时，也有利于龋的发生。

3．宿主

牙齿是龋病过程中的靶器官，牙齿的形态、矿化程度和组织结构与龋病发生有直接关系，如牙齿的窝沟处和矿化不良的牙较易患龋，而矿化程度较好、组织内含氟量适当的牙抗龋力较强；另方面，牙齿的结构与机体有密切关系，尤其是在发育中，不仅影响到牙齿的发育和结构，而且对涎液的流量、流速及其组成也有很大影响，因而也是龋病发生中的重要环节。

4．时间

龋病的发生有一个较长的过程，从初期龋到临床形成龋洞一般需1.5-2年，因此即使致龋细菌、适宜的环境和易感宿主同时存在，龋病也不会立即发生，只有上述三个因素同时存在相当长的时间，才可能产生龋坏，所以时间因素在龋病发生中具有重要意义。

病理生理

牙齿浸在唾液中，并在其上不断形成一层细菌膜（生物膜）。牙齿硬组织（牙釉质，牙本质和牙骨质）中的矿物质一直在经历脱盐和再矿化的过程。当脱矿物质的速度比再矿化的速度快并且存在净矿物质流失时，就会导致龋齿。当牙齿生物膜内部发生了生态变化，从平衡的微生物种群向产生酸的种群迁移，并且可以在酸性环境中生存时，就会发生这种情况。

牙釉质

牙釉质是高度矿化的无细胞组织，龋齿通过细菌产生的酸性环境引起的化学过程作用于牙釉质。当细菌消耗糖并将糖用于自身能量时，它们会产生乳酸。该过程的作用包括随着时间的流逝，由酸引起的牙釉质中晶体的脱矿质，直到细菌物理渗透牙本质。搪瓷棒牙釉质是牙釉质结构的基本单元，从牙齿表面垂直延伸至牙本质。由于龋齿对牙釉质的脱矿质通常遵循牙釉质棒的方向，因此在牙釉质中，牙坑和裂隙之间的三角形图案以及光滑表面的龋齿会在牙釉质中发展，因为牙釉质棒在牙齿的两个区域的方向不同。

随着牙釉质失去矿物质，龋齿发展，牙釉质会形成几个不同的区域，在光学显微镜下可见。从牙釉质的最深层到牙釉质表面，识别出的区域是：半透明区，深色区，病变部位和表面区。半透明区域是龋齿的第一个可见迹象，与矿物质损失百分之一到百分之二相吻合。牙釉质的轻微矿化发生在黑暗区域，这是龋齿发展是一个交替变化的活跃过程的例子。最大的脱矿质和破坏区域位于病变本身。该表面区域保持相对矿化，并且一直存在直到牙齿结构丧失导致空化为止。

牙本质

与牙釉质不同，牙本质对龋齿的发展有反应。后牙齿的形成，所述成釉细胞，从而产生搪瓷，被破坏一旦瓷釉形成完成，因此可以在其破坏后不迟再生搪瓷。另一方面，牙本质在牙髓和牙本质之间的边界处的成牙本质细胞在整个生命中不断产生。由于存在成牙本质细胞，因此刺激（例如龋齿）可以触发生物反应。这些防御机制包括硬化性和第三本质的形成。

在从最深层到牙釉质的牙本质中，受龋齿影响的不同区域是前锋，细菌渗透区和破坏区。前进的前沿代表由于酸导致的脱矿牙本质区域，并且不存在细菌。细菌渗透和破坏的区域是入侵细菌的位置，最终是牙本质的分解。破坏区域的细菌种群更加混杂，其中蛋白水解酶破坏了有机基质。由于胶原蛋白基质未受到严重破坏，因此最里面的牙本质龋齿受到了可逆的攻击，使其具有修复的潜力。外部较浅的区域高度感染了蛋白水解胶原蛋白基质的降解，从而使牙本质不可逆地脱矿质。

硬化性牙本质

牙本质的结构是称为牙本质小管的微观通道的排列，这些通道从牙髓腔向外放射到牙骨质或牙釉质的外部边界。牙本质小管的直径在牙髓附近最大（约2.5μm），在牙本质和牙釉质的交界处最小（约900 nm）。龋齿过程通过牙本质小管持续进行，这些牙本质小管是由龋齿深入牙齿产生的三角形模式所致。小管还可以使龋齿进展得更快。

作为响应，肾小管内的液体将来自免疫系统的免疫球蛋白与细菌感染作斗争。同时，周围小管的矿化增加。这导致肾小管收缩，这是减慢细菌进程的尝试。此外，作为来自细菌的酸demineralizes的羟磷灰石晶体，钙和磷被释放时，允许更多的晶体落在深入到牙质小管的沉淀。这些晶体形成屏障并减慢龋齿的进展。在这些保护性反应后，牙本质被认为是硬化的。

根据流体力学理论，认为牙本质小管内的液体是在牙髓内触发疼痛受体的机制。由于硬化性牙本质阻止这种液体通过，因此起初可能不会产生本来可以作为入侵细菌警告的疼痛。因此，龋齿可能会长时间发展而对牙齿没有任何敏感性，从而导致更大的牙齿结构损失。

第三牙本质

响应于龋齿，可能在牙髓方向上产生更多的牙本质。这种新的牙本质被称为第三本质。产生第三本质以尽可能长地保护浆液免受细菌侵袭。随着产生更多的第三本质，纸浆的尺寸减小。根据是否存在原始成牙本质细胞将这种牙本质细分。如果成牙本质细胞存活足够长的时间以对龋齿作出反应，那么产生的牙本质被称为“反应性”牙本质。如果成牙本质细胞被杀死，则产生的牙本质被称为“修复性”牙本质。

在修复性牙本质的情况下，需要其他细胞来承担被破坏的成牙本质细胞的作用。生长因子，特别是TGF-β，被认为以启动由制作修复性牙本质的成纤维细胞和间充质纸浆的细胞。修复性牙本质的平均产量为1.5微米/天，但可以提高到3.5微米/天。生成的牙本质含有不规则形状的牙本质小管，可能与现有的牙本质小管不对齐。这降低了龋齿在牙本质小管内发展的能力。

老年人龋齿

由于外伤或牙周疾病引起的牙龈萎缩，老年人牙骨龋的发生率增加。它是一种慢性病，会形成一个较大的浅部病变，并首先缓慢侵入牙根的牙骨质，然后逐渐侵入牙本质，引起牙髓的慢性感染。由于牙痛是发现较晚的原因，因此许多早期发现不到病变，导致恢复性挑战并增加了牙齿脱落。