Effect of a dairy product on root dentin demineralization and potential preventive solutions through fluoride supplementation

Abstract

The oral health condition of the older population worldwide is poor and, in most cases, severely affected by dental caries. Caries alters oral function, interfering with the masticatory process, which may compromise normal food intake. Additionally, malnutrition is common among older adults. As a way to counteract this problem, a range of dietary supplements including milkbased drinks fortified with different nutrients are commercially available. In Chile, as well as in some countries of the world, these dietary supplements are part of public government programs to improve the nutritional condition of the elderly. Dental caries has been currently defined as a sugar-dependent disease and since the majority of dietary supplements possess a high-sugar content, it is expected these products exert a negative impact on consumers' oral health. In light of the above mentioned, the aim of this thesis was to determine the cariogenicity of a Chilean milk-based drink intended for older adults on root dentin caries development and the anti-caries effect of fluoride-supplemented milk-based drink. This thesis is comprised of 4 studies: Study 1. An epidemiological study to determine the acceptability, consumption habits and caries experience of older adults who have consumed the dairy product for a prolonged period of time; Study 2. In-vitro determination of the cariogenic potential of the milk-based drink, using a relevant biological experimental root dentin caries biofilm model; Study 3. In-vitro determination of the cariogenic potential of fluoridesupplemented dairy product and Study 4. in-situ determination of the anti-caries effect of fluoride-supplemented milk-based drink under a high cariogenic condition. We found a statistically higher DMFT index (85.35±39.0 and 77.28±28.9; p=0.043), greater number of root caries lesions as well as higher Root Caries Index (p=0.02) in milk-based drink consumers compared to non-consumers, respectively. The milk-based drink showed higher acidogenicity and cariogenic potential against root dentin in comparison to whole of low-fat containing milk, being the cariogenicity increased by adding sucrose to the formulation. However, the supplementation of milk-based drink with 5, 10 or 20 ppmF led to a dose-response decrease on its acidogenicity, being the lowest cariogenicity found under ≥5 ppmF. In situ dentin demineralization under high cariogenic condition was reduced in the presence of 5 ppmF or 10 ppmF-supplemented milk-based drinks in a dose-dependent manner. The general conclusions of this research are: a. Daily consumption of the milk product distributed by the supplementary feeding program of the Chilean government for the elderly is related to an increased risk of developing root caries lesions; b. By using a root caries experimental model, milk-based drink shows a cariogenic potential for root caries development; c. Small amounts of fluoride (5 and 10 ppm) added to milk-based drink were able to lower its cariogenicity both in vitro and in situ.

A condição de saúde oral da população idosa em todo o mundo é precária e, na maioria dos casos, gravemente afectado pela cárie dentária. A cárie altera a função oral, interferindo com o processo mastigatório, o que pode comprometer a ingestão normal de alimentos. Além disso, a malnutrição é comum entre os idosos. Como forma de neutralizar este problema, uma gama de suplementos alimentares está comercialmente disponível, incluindo bebidas à base de leite fortificadas com diferentes nutrientes. No Chile, bem como em alguns países, estes suplementos alimentares fazem parte de programas públicos governamentais destinados a melhorar a condição nutricional dos idosos. A cárie dentária foi atualmente definida como uma doença dependente do açúcar e, dado que a maioria dos suplementos alimentares possui um elevado teor de açúcar, espera-se que estes produtos tenham um impacto negativo na saúde oral dos consumidores. Baseado nestas observações, o objetivo desta tese é determinar a cariogenicidade de uma bebida chilena à base de leite destinada a idosos no desenvolvimento de cárie radicular e o efeito anti-carie desta bebida à base de leite através adição de flúor. Esta tese é composta por 4 estudos: Estudo 1. Um estudo epidemiológico para determinar a aceitabilidade, hábitos de consumo e experiência de cárie de idosos que consumiram o produto lácteo durante um longo período de tempo; Estudo 2. Determinação in vitro do potencial cariogênico da bebida à base de leite, utilizando um modelo experimental in vitro cárie dentina radicular; Estudo 3. Determinação in vitro do potencial cariogênico do produto lácteo com adição de flúor e Estudo 4. Determinação in situ do efeito anti-cariogênico da bebida à base de leite com adição de flúor em condições de elevada cariogenicidade. Foi observado um índice CPOD estatisticamente mais elevado (85.3±39.0 e 77.28±28.9; p=0,043), um maior número de lesões das cárie radicular, bem como um índice de cárie radicular mais elevado (p=0,02) nos consumidores de bebidas à base de leite em comparação com os não consumidores, respectivamente. A bebida à base de leite apresentou maior acidogenicidade e potencial cariogênico na dentina radicular em comparação com leite desnatado com baixo teor de gordura, e a adição de sacarose à formulação aumentou a cariogenicidade do produto. No entanto, a suplementação do produto a base de leite com 5, 10 ou 20 ppmF resultou em uma diminuição diretamente proporcional da acidogenicidade sendo a cariogenicidade mais baixa encontrada abaixo de 10 ppmF. A desmineralização in situ da dentina em condições cariogênicas elevadas foi reduzida na presença de bebidas à base de leite com suplementação de 5 ppmF ou 10 ppmF, de forma dose-dependente. As conclusões gerais desta investigação são: a. O consumo diário do produto lácteo distribuído pelo programa de alimentação complementar do governo chileno para os idosos está relacionado com um risco acrescido de desenvolvimento de lesões de cárie radicular; b. Ao utilizar um modelo experimental de cárie radicular, a bebida à base de leite apresenta potencial cariogênico para o desenvolvimento de cárie radicular; c. Pequenas quantidades de flúor (5 e 10 ppm) adicionadas à bebida à base de leite foram capazes de diminuir a sua cariogenicidade tanto in vitro como in situ.