치태가 붉게 빛나는 이유 — 포피린과 3일 된 바이오필름

치태는 매일 보는 것인데, 왜 형광 사진에서는 일부만 붉게 빛날까요? 스케일링 전 환자의 입안을 백색광으로 보면 치아는 대체로 깨끗해 보입니다. 같은 자리를 405nm 청색광으로 찍으면 치경부와 치간에 붉은 띠가 나타납니다. 이 글은 그 붉은색이 어디서 오는지, 왜 눈과 X-ray로는 보이지 않는지, 그리고 진료실에서 이 정보를 어떻게 읽어야 하는지를 정리합니다. 바이오필름의 '있고 없음'이 아니라 '얼마나 오래됐는지'를 보는 이야기입니다.

치태는 왜 붉은 형광을 낼까? — 포피린 이야기

붉은 형광의 정체는 세균이 만드는 포피린입니다. 포피린은 피롤 고리 네 개가 모인 화학 구조로, 동물 혈액의 헤모글로빈과 식물의 엽록소가 대표적인 포피린 구조입니다. 구강 세균 중 일부도 중심이 비어 있는 프로토포피린 IX 같은 포피린을 만들며, 이 물질에 400~420nm 보라색·청색 빛을 비추면 붉은 영역의 강한 형광을 냅니다(Lee 등, J Biophotonics 2019).

치아는 초록, 세균은 빨강 — 같은 빛에서 두 가지 신호가 나옵니다. 법랑질과 상아질은 405nm 빛을 받아 초록 형광을 내고, 포피린을 가진 세균은 붉은 형광을 냅니다. 그래서 한 장의 형광 사진에 치아의 상태(초록이 줄어든 곳)와 바이오필름의 상태(붉은 곳)가 함께 담깁니다. 형광의 기본 원리는 QLF(정량광형광)란? 글에 정리해 두었습니다.

포피린을 만드는 것은 주로 늦게 자리 잡는 세균들입니다. 바이오필름은 치면에 먼저 붙는 초기 정착균과 그 위에 나중에 붙는 후기 정착균으로 나뉘며, 후기 정착균 쪽이 포피린 같은 특유의 대사산물을 만드는 것으로 알려져 있습니다. 공생 상태의 바이오필름이 균형을 잃고 병원성 쪽으로 기우는 변화, 즉 디스바이오시스(dysbiosis)가 진행될수록 붉은 형광을 내는 세균의 비중이 커집니다.

'3일 된 바이오필름'은 어디서 나온 말일까?

실험실에서 키운 바이오필름은 3일째부터 붉은 형광을 내기 시작했습니다. 사람 타액으로 소 법랑질 위에 바이오필름을 만들어 1·2·3·7·10일째 형광 사진을 찍은 연구에서, 붉은 형광의 세기는 7일째까지 유의하게 계속 늘었습니다(p < 0.0001). 붉은 형광이 뚜렷해지는 시점이 3일 전후였기 때문에 '3일 이상 성숙한 바이오필름'이라는 표현이 여기서 나왔습니다(Kim 등, J Dent 2014).

붉은 형광은 세균 수, 산을 견디는 세균, 법랑질 탈회와 같은 방향으로 움직였습니다. 같은 연구에서 붉은 형광 세기는 전체 세균 수(r = 0.74), 내산성 세균 수(r = 0.85), 법랑질 표면 경도 변화(r = 0.65), 병소 깊이(r = 0.82)와 유의한 양의 상관을 보였습니다. 붉게 보이는 바이오필름일수록 그 아래 법랑질이 더 탈회돼 있었다는 뜻입니다(Kim 등, J Dent 2014).

실험실 결과는 '원리의 근거'로 읽어야 합니다. 이 연구는 발치 치아가 아닌 소 법랑질 디스크 위의 미생물 배양 모델이라, 입안에서 정확히 며칠째 붉어진다고 단정하는 자료는 아닙니다. 다만 붉은 형광이 바이오필름의 나이와 병원성을 반영한다는 방향은 이후 임상 연구들과 일치합니다.

왜 눈과 X-ray로는 안 보일까?

눈은 치태의 두께를 보고, X-ray는 광물의 밀도를 봅니다. 둘 다 바이오필름의 '성숙도'는 보여주지 않습니다. 얇고 색이 없는 바이오필름은 백색광에서 치아 표면과 구분이 어렵고, 방사선 사진은 치아와 뼈의 광물 밀도 차이를 담기 때문에 연조직처럼 얇은 세균막은 상에 남지 않습니다. 각 검사가 보여주는 정보가 다를 뿐, 어느 하나가 다른 하나를 대신하지 않습니다.

착색제는 '어디에 치태가 있는지'를, 형광은 '어느 치태가 오래됐는지'를 보여줍니다. 치태 착색제는 단백질과 반응해 새 치태와 오래된 치태를 모두 물들입니다. 두 가지 색으로 구분하는 착색제는 두꺼운·오래된 치태를 파란색으로 보여주는데, 50명의 전치부 600개 면을 비교한 임상 연구에서 붉은 형광 치태 면적(9.1%)은 파란색으로 물든 치태 면적(9.3%)과 통계적으로 비슷했고(p = 0.80), 빨간색으로 물든 전체 치태 면적(31.6%)과는 달랐습니다. 붉은 형광 치태에서는 *Prevotella intermedia*와 *Streptococcus anginosus*의 비율이 더 높았습니다(Han 등, Photodiagnosis Photodyn Ther 2016). 착색 없이도 성숙 치태만 골라 보여주는 셈입니다.

붉은 형광 치태에는 어떤 세균이 있을까?

붉은 형광 치태는 치주 병원균이 더 많고 다양성이 높았습니다. 같은 사람의 입에서 붉은 형광 치태와 그렇지 않은 치태를 짝지어 채취해 16S rRNA 염기서열로 비교한 연구에서, 붉은 형광 치태는 미생물 다양성이 더 높았고 군집 구성이 유의하게 달랐습니다. 치주 병원성 세균이 붉은 형광 치태에 유의하게 더 많았고, 형광의 세기는 치주 병원균의 비율 및 치은 염증의 존재와 관련이 있었습니다(Lee 등, J Biophotonics 2019).

치간 치태의 붉은 형광은 치은 건강과도 이어집니다. 성인 40명의 제1·제2대구치 사이 치간 치태를 치실로 채취해 형광을 잰 연구에서, 붉은 형광의 세기와 면적은 건강한 그룹보다 치은염·치주염 그룹에서 유의하게 높았습니다(Guk 등, Photodiagnosis Photodyn Ther 2020). 붉은 형광이 우식만의 신호가 아니라 잇몸 쪽 염증의 위험을 살펴볼 단서라는 뜻입니다.

그래서 붉은 형광은 '나쁜 것'이 아니라 '살펴볼 자리'입니다. 붉은색이 보인다고 그 자리에 질병이 있다고 단정할 수는 없습니다. 붉은 형광은 성숙한 바이오필름이 있다는 관찰 사실이고, 그 해석과 다음 단계는 시진·탐침·X-ray·치주 검사와 함께 치과의사가 정합니다. 신호등의 빨간불이 "여기서 함께 관리를 시작하자"는 뜻인 것과 같습니다.

실제 임상 사례

백색광에서 깨끗해 보이던 치열이 착색제와 형광에서는 다르게 보입니다. 스케일링 전 첫 방문의 전치부입니다. 백색광에서는 치태가 거의 보이지 않지만, 착색제는 치경부와 치간을 넓게 물들이고, 형광에서는 그중 일부가 치경부를 따라 붉은 띠로 나타납니다. 착색된 범위 전체가 아니라 붉은 형광이 보이는 자리가 오래된 바이오필름이 머무는 곳이고, 이 자리가 스케일링과 홈케어 교육의 출발점이 됩니다.

그 다음

붉은 형광이 보이는 자리는 Red Biofilm Care의 출발점입니다. 오늘 찍은 형광 사진은 LINKDENS에 기록되고 리포트로 환자에게 전달됩니다. 스케일링과 홈케어 교육 뒤 같은 부위·같은 방향·같은 광원으로 다시 찍으면, 붉은 띠가 줄었는지 남았는지를 환자와 함께 확인할 수 있습니다. 원장 입장에서 이것은 "양치 잘 하세요"라는 말이 "이 사진의 빨간 자리를 다음 방문 때 같이 보죠"라는 구체적인 약속으로 바뀌는 순간입니다. 그 반복이 QBLISScare의 지속관리로 이어질 때, 보이지 않던 바이오필름 하나가 환자의 관리 습관을 바꾸는 자리가 됩니다.

자주 묻는 질문

Q. 치태가 붉게 보이면 모두 충치인가요?

A. 아닙니다. 붉은 형광은 포피린을 만드는 세균이 많은 성숙 바이오필름이 있다는 관찰 사실입니다. 치아 표면에 머문 치태일 수도, 우식 병소 안의 세균일 수도 있으므로 세정 뒤 다시 보고, 시진·X-ray와 함께 치과의사가 판단합니다.

Q. 바이오필름이 3일 지나야 붉어진다는 건 입안에서도 똑같나요?

A. '3일'은 실험실 배양 모델에서 붉은 형광이 나타나기 시작한 시점입니다. 사람 입안은 타액·식습관·부위에 따라 다를 수 있어, 날짜보다 "오래 머문 바이오필름일수록 붉어진다"는 방향으로 이해하는 것이 맞습니다.

Q. 치태 착색제 대신 형광 사진만 써도 되나요?

A. 목적이 다릅니다. 착색제는 치태 전체의 위치를, 형광은 성숙한 치태를 보여줍니다. 형광은 착색 없이 반복 촬영해 변화를 비교하기 좋고, 치태 전체 범위를 교육할 때는 착색제가 유용할 수 있습니다. 어느 쪽도 X-ray를 대신하지는 않습니다.

참고문헌

1. Kim YS, Lee ES, Kwon HK, Kim BI. Monitoring the maturation process of a dental microcosm biofilm using the Quantitative Light-induced Fluorescence-Digital (QLF-D). J Dent. 2014;42(6):691-696. DOI
2. Lee ES, de Josselin de Jong E, Kim BI. Detection of dental plaque and its potential pathogenicity using quantitative light-induced fluorescence. J Biophotonics. 2019;12(7):e201800414. DOI
3. Han SY, Kim BR, Ko HY, et al. Assessing the use of Quantitative Light-induced Fluorescence-Digital as a clinical plaque assessment. Photodiagnosis Photodyn Ther. 2016;13:34-39. DOI
4. Guk HJ, Lee ES, Jung UW, Kim BI. Red fluorescence of interdental plaque for screening of gingival health. Photodiagnosis Photodyn Ther. 2020;29:101636. DOI

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