歯は体でいちばんかたいのに、なぜ虫歯で溶けてしまうの？
― 毎日溶けて、毎日戻っています

歯の表面は、鉄よりもひっかき傷がつきにくいほどかたい組織です。それなのに、口の中では毎日少しずつ溶けています。じつは「かたい」ことと「溶けにくい」ことは、まったく別の性質です。そして歯の表面では、溶ける反応と、元に戻る反応が、いまこの瞬間もせめぎ合っています。

理由は、大きく2つです

この2つを、順番に見ていきます。まず「かたいのに酸に弱い」という、少し意外な組み合わせからです。

歯の表面は、ほとんどが鉱物でできています

歯の外側の層をエナメル質といいます。エナメル質は、重さのおよそ96％が無機物、つまり鉱物だとされています。残りが水と、わずかなたんぱく質です。体の他の部分、たとえば骨は3分の1ほどがたんぱく質でできていますから、エナメル質は体の中でも例外的に「石に近い」組織です。

この鉱物は、カルシウムとリン酸が規則正しく並んだ結晶です。ぎっしり詰まった結晶は、ひっかき傷のつきにくさでいうと水晶と同じくらいだとされています。噛む力に負けないのは、このためです。

ところが、この結晶には弱点があります。まわりが酸性になると、結晶からカルシウムとリン酸が水の中へ抜け出してしまうのです。これを脱灰といいます。抜け出す量は、酸の強さと、酸性でいる時間で決まります。

口の中の酸は、外から入ってくるだけではありません。歯にすみついた細菌が、食べ物の糖を分解して酸を作ります。つまり甘いものを食べると、歯のすぐ表面で酸が作られるのです。

食後、口の中の酸性度はこう動きます

図1は、食事のあとに口の中の酸性度がどう変わるかを表したものです。ふだんのだ液は中性に近いのですが、糖を口にすると数分で急に酸性へ傾き、その後ゆっくり戻っていきます。

グラフの中ほどに引いた横向きの点線が、歯が溶け始める境目です。この点線より下にいる時間だけ、歯は溶ける側に傾いています。上の実線のように1回で食べ終えれば、下にいる時間は短くて済みます。ところが下の破線のように少しずつ何度も口にすると、戻りきる前にまた下がり、点線の下にいる時間がずっと長くなります。

溶けた分は、だ液が戻してくれます

ここで大事なのは、脱灰が起きても、すぐ穴が開くわけではないという点です。だ液には、カルシウムとリン酸がもともと溶けています。酸がうすまって中性に近づくと、その成分が歯の表面に戻り、結晶を作り直します。これを再石灰化といいます。

図2は、この出入りを表したものです。左は酸があるときで、矢印は歯の表面から外へ向いています。右は酸が引いたあとで、矢印は外から歯の表面へ向いています。同じ場所で、向きだけが入れ替わっているのが分かります。

まとめ

歯がかたいのは、鉱物の結晶がぎっしり詰まっているからです。そして虫歯で溶けるのも、それが鉱物だからです。力に強いことと、酸に強いことは別の性質でした。歯の表面では、溶ける反応と戻る反応がいつも競っています。決め手になるのは、食べた量よりも、酸性でいた時間の合計です。

歯は「すり減っていく」のではなく、
毎日溶けて、毎日戻っています。

同じカルシウムでできていても、骨は細胞が作り替えます。そのしくみは骨は、なぜ何年かごとに作り替えられているの？で説明しました。歯ぐきや象牙質を支えるコラーゲンの話はビタミンCが足りないと、体はどうなるの？とつながります。

※本記事は一般向けの科学解説です。掲載した数値は、しくみを理解するための目安・概算です。歯の痛みや変色など気になる症状があるときは、自己判断せず歯科医師の診察を受けてください。