Zaczęło się od obserwacji, która wkrótce przybrała kształt pomysłu. Zakończyło się pięć dekad później rewolucją naukową, która wysunęła stomatologię na czoło medycyny prewencyjnej. Oto historia o tym, jak nauka stomatologiczna odkryła – i ostatecznie udowodniła światu – że fluor, minerał występujący w skałach i glebie, zapobiega próchnicy zębów. Chociaż próchnica zębów nadal stanowi problem dla zdrowia publicznego, dzięki fluorkowi nie jest już tak nieokiełznanym problemem, jak kiedyś.
Tajemnicze zaburzenie
W 1909 roku dr McKay (r) przekonał Stowarzyszenie Stomatologiczne Stanu Kolorado, aby zaprosiło dr Green Vardiman Black (l), jednego z najwybitniejszych badaczy stomatologicznych w kraju, do udziału w konwencji 1909 roku, na której miały zostać przedstawione odkrycia McKaya. Obaj mężczyźni rozpoczęli wspólne badania i odkryli inne obszary kraju, gdzie brązowe przebarwienia zębów wystąpiły.
Badania nad fluorem miały swoje początki w 1901 roku, kiedy młody absolwent szkoły dentystycznej o imieniu Frederick McKay opuścił Wschodnie Wybrzeże, aby otworzyć praktykę dentystyczną w Colorado Springs, Colorado. Kiedy przybył, McKay był zdumiony, aby znaleźć dziesiątki Colorado Springs tubylców z groteskowych brązowych plam na ich zębach. Te trwałe plamy były tak poważne, że czasami całe zęby miały kolor czekoladowych cukierków. McKay na próżno szukał informacji o tym dziwacznym zaburzeniu. Nie znalazł żadnej wzmianki o brązowo zabarwionych zębach w żadnej ówczesnej literaturze stomatologicznej. Lokalni mieszkańcy obwiniali za ten problem wiele dziwnych czynników, takich jak jedzenie zbyt dużej ilości wieprzowiny, spożywanie gorszego mleka i picie wody bogatej w wapń. McKay podjął więc wyzwanie i sam rozpoczął badania nad tą dolegliwością. Jego pierwsze badania epidemiologiczne zostały zniweczone przez brak zainteresowania wśród większości okolicznych dentystów. Ale McKay wytrwał i ostatecznie zainteresował lokalnych lekarzy problemem, który był znany jako Brązowa Plama Kolorado.
Płodna współpraca
Pierwszy wielki przełom McKaya nastąpił w 1909 roku, kiedy znany badacz stomatologiczny dr G.V. Black zgodził się przyjechać do Colorado Springs i współpracować z nim nad tajemniczą dolegliwością. Black, który wcześniej kpił, że to niemożliwe, aby takie zaburzenie nie było opisywane w literaturze stomatologicznej, został zwabiony na zachód wkrótce po tym, jak Towarzystwo Stomatologiczne w Colorado Springs przeprowadziło badania, które wykazały, że prawie 90 procent miejscowych dzieci miało oznaki brązowych plam. Kiedy Black przybył do miasta, on również był zszokowany powszechnością występowania Brunatnej Plamy Kolorado w ustach urodzonych w mieście mieszkańców. Napisałby później:
„Spędziłem sporo czasu chodząc po ulicach, zauważając dzieci w ich zabawie, przyciągając ich uwagę i rozmawiając z nimi o ich grach, itp. w celu zbadania ogólnego efektu deformacji. Znalazłem ją widoczną w każdej grupie dzieci. Nie trzeba jej szukać, gdyż nieustannie narzuca się ona obcym poprzez jej uporczywą widoczność. Jest to coś więcej niż tylko deformacja wieku dziecięcego. Gdyby to było tylko to, miałoby to mniejsze znaczenie, ale jest to deformacja na całe życie.”
Black badał fluorozę przez sześć lat, aż do swojej śmierci w 1915 roku. W tym okresie on i McKay dokonali dwóch kluczowych odkryć. Po pierwsze, wykazali, że cętkowane szkliwo (jak Black określił ten stan) wynika z niedoskonałości rozwojowych zębów u dzieci. To odkrycie oznaczało, że mieszkańcy miasta, których stałe zęby uległy zwapnieniu bez powstania przebarwień, nie ryzykowali, że ich zęby staną się brązowe; natomiast małe dzieci czekające na wyrwanie się drugiego kompletu zębów były narażone na wysokie ryzyko. Po drugie, odkryli, że zęby dotknięte Brązową Plamą Kolorado były zaskakująco i niewytłumaczalnie odporne na próchnicę. Dwaj badacze byli wciąż dalecy od ustalenia przyczyny Brązowej Plamy Kolorado, ale McKay miał pewną teorię schowaną z tyłu głowy. Może, jak sugerowali niektórzy okoliczni mieszkańcy, w wodzie znajdował się jakiś składnik, który powodował cętkowanie zębów? Black był sceptyczny; McKay jednak był zaintrygowany perspektywami tej teorii.
Teoria o przyczynie wody zyskała gigantyczny impuls w 1923 roku. W tym roku McKay udał się przez Góry Skaliste do Oakley w stanie Idaho, aby spotkać się z rodzicami, którzy zauważyli osobliwe brązowe plamy na zębach swoich dzieci. Rodzice powiedzieli McKayowi, że plamy zaczęły pojawiać się krótko po tym, jak Oakley zbudowało wspólny rurociąg doprowadzający wodę do ciepłego źródła oddalonego o pięć mil. McKay przeanalizował wodę, ale nie znalazł w niej nic podejrzanego. Mimo to poradził włodarzom miasta, by całkowicie zrezygnowali z rurociągu i wykorzystali inne pobliskie źródło jako źródło wody.
Rada McKaya spełniła swoje zadanie. W ciągu kilku lat młodszym dzieciom z Oakley wyrastały zdrowe, wtórne zęby bez żadnych cętek. McKay miał teraz swoje potwierdzenie, ale nadal nie miał pojęcia, co może być nie tak z wodą w Oakley, Colorado Springs i innych dotkniętych obszarach. Odpowiedź nadeszła, gdy McKay i dr Grover Kempf z Publicznej Służby Zdrowia Stanów Zjednoczonych (PHS) pojechali do Bauxite w Arkansas – miasta należącego do amerykańskiej firmy Aluminum Company – aby zbadać doniesienia o znanych brązowych plamach. Dwa odkrył coś bardzo interesującego: mianowicie, cętkowane zaburzenia szkliwa była powszechna wśród dzieci z Bauxite, ale nie istnieje w innym mieście tylko pięć mil od hotelu. Ponownie, McKay przeanalizował wodę dostarczaną do Bauxite. Ponownie, analiza nie dostarczyła żadnych wskazówek. Ale praca badaczy nie poszła na marne.
McKay i Kempf opublikowali raport o swoich odkryciach, który dotarł na biurko głównego chemika ALCOA, H. V. Churchilla, w siedzibie firmy w Pensylwanii. Churchill, który spędził ostatnie kilka lat na obalaniu twierdzeń, że aluminiowe naczynia kuchenne są trujące, martwił się, że ten raport może dostarczyć świeżej pożywki dla krytyków ALCOA. Postanowił więc przeprowadzić własny test wody w Bauxite – tym razem jednak przy użyciu analizy fotospektrograficznej, bardziej zaawansowanej technologii niż ta, której użył McKay. Churchill poprosił asystenta o zbadanie próbki wody z Bauxite. Po kilku dniach asystent przekazał zaskakującą wiadomość: woda w mieście miała wysoki poziom fluorków. Churchill był zdumiony. „Ktokolwiek słyszał o fluorkach w wodzie” – krzyknął na swojego asystenta. „Zanieczyściłeś próbkę. Pobierz kolejną próbkę.”
Krótko po tym, nowa próbka dotarła do laboratorium. Asystent Churchilla przeprowadził kolejną analizę wody z Bauxite. Wynik? Analiza fotospektrograficzna ponownie wykazała, że woda w mieście zawiera wysoki poziom fluorków, które ją zanieczyszczają. To drugie i to samo odkrycie skłoniło Churchilla do tego, by w styczniu 1931 roku usiąść przy maszynie do pisania i napisać pięciostronicowy list do McKaya na temat tej nowej rewelacji. W liście tym radził McKayowi, aby zebrał próbki wody z innych miast, „w których wystąpiły osobliwe problemy z zębami… Ufamy, że wzbudziliśmy Pańskie zainteresowanie tym tematem i że możemy współpracować przy próbie odkrycia, jaką rolę może w tym odgrywać 'fluor’.”
McKay zebrał próbki. W ciągu kilku miesięcy uzyskał odpowiedź na swoje 30-letnie poszukiwania: wysoki poziom fluoru w wodzie rzeczywiście powodował przebarwienia szkliwa zębów.
Wyłaniają się nowe pytania
W ten sposób, dzięki ciekawym odkryciom asystenta Churchilla, tajemnica brązowo zabarwionych zębów została rozwikłana. Ale jedna tajemnica często rozprzestrzenia się na wiele innych. I wkrótce po tym odkryciu, naukowcy PHS zaczęli badać mnóstwo nowych i prowokujących pytań dotyczących fluorku zawartego w wodzie. Wraz z tymi badaniami PHS rozpoczęły się na poważnie badania nad fluorem i jego wpływem na szkliwo zębów. Twórcą tych pierwszych badań nad fluorem był dr H. Trendley Dean, kierownik jednostki Higieny Dentystycznej w Narodowym Instytucie Zdrowia (NIH). Dean rozpoczął badania nad epidemiologią fluorozy w 1931 roku. Jednym z jego głównych zadań badawczych było określenie, jak wysoki może być poziom fluorków w wodzie pitnej, zanim pojawi się fluoroza. Aby to ustalić, Dean zwrócił się o pomoc do dr Eliasa Elvove’a, starszego chemika w NIH. Dean powierzył Elvove’owi trudne zadanie opracowania dokładniejszej metody pomiaru poziomu fluorków w wodzie pitnej. Elvove pracował długo i ciężko w swoim laboratorium, a w ciągu dwóch lat przedstawił Deanowi raport z sukcesem. Opracował on najnowocześniejszą metodę pomiaru poziomu fluorków w wodzie z dokładnością do 0,1 części na milion (ppm). Z tą nową metodą Dean i jego pracownicy wyruszyli w podróż po całym kraju, aby porównać poziomy fluoru w wodzie pitnej. Pod koniec lat 30-tych Dean i jego pracownicy dokonali ważnego odkrycia. Mianowicie, poziom fluoru w wodzie pitnej wynoszący do 1,0 ppm nie powodował fluorozy szkliwa u większości ludzi, a jedynie łagodną fluorozę szkliwa u niewielkiego odsetka ludzi.
Proof That Fluoride Prevents Caries
To odkrycie skierowało myśli Deana w nowym kierunku. Przypomniał sobie z lektury badań McKay’a i Black’a na temat fluorozy, że cętkowane szkliwo zębów jest niezwykle odporne na próchnicę. Dean zastanawiał się, czy dodanie fluoru do wody pitnej na poziomie bezpiecznym fizycznie i kosmetycznie pomogłoby w walce z próchnicą. Ta hipoteza, powiedział Dean swoim kolegom, musi zostać przetestowana. W 1944 roku Dean spełnił swoje życzenie. W tym samym roku komisja miejska Grand Rapids w stanie Michigan – po licznych dyskusjach z naukowcami z PHS, Departamentu Zdrowia Michigan i innych organizacji zajmujących się zdrowiem publicznym – opowiedziała się za dodaniem fluoru do wody pitnej w następnym roku. W 1945 roku Grand Rapids stało się pierwszym miastem na świecie, które zaczęło stosować fluoryzację wody pitnej.Badania nad fluoryzacją wody w Grand Rapids były pierwotnie sponsorowane przez amerykańskiego Chirurga Generalnego, ale zostały przejęte przez NIDR wkrótce po powstaniu Instytutu w 1948 roku. Podczas 15-letniego projektu, naukowcy monitorowali stopień próchnicy zębów wśród prawie 30 000 uczniów w Grand Rapids. Po zaledwie 11 latach, Dean – który był teraz dyrektorem NIDR – ogłosił zdumiewające odkrycie. Wskaźnik próchnicy wśród dzieci urodzonych w Grand Rapids po dodaniu fluoru do wody spadł o ponad 60 procent. To odkrycie, biorąc pod uwagę tysiące uczestników badania, stanowiło gigantyczny przełom naukowy, który obiecał zrewolucjonizować opiekę stomatologiczną, sprawiając, że próchnica po raz pierwszy w historii stała się chorobą, której można zapobiec u większości ludzi.
Ostatnie osiągnięcie
Prawie 30 lat po zakończeniu badania fluoryzacji w Grand Rapids fluor nadal jest główną bronią nauk stomatologicznych w walce z próchnicą. Obecnie prawie każda pasta do zębów na rynku zawiera fluorek jako składnik aktywny; z projektów fluoryzacji wody korzysta obecnie ponad 200 milionów Amerykanów, a 13 milionów dzieci w wieku szkolnym uczestniczy w szkolnych programach płukania ust fluorkiem. Jak wskazują te liczby, McKay, Dean i inni pomogli przekształcić stomatologię w zawód ukierunkowany na profilaktykę. Ich dążenie, w obliczu przytłaczających przeciwności, jest nie mniej niż niezwykłym osiągnięciem naukowym – osiągnięciem, które może się równać z innymi wielkimi działaniami profilaktyki zdrowotnej naszego stulecia.