Легко ферментовані вуглеводи

Утворення зубного нальоту пов’язано з утилізацією бактеріями легко ферментованих вуглеводів їжі, таких як сахароза, глюкоза, фруктоза, мальтоза. Прийом вуглеводів супроводжується різким підвищенням кислотності зубних бляшок, яке триває приблизно 30 хвилин, сягаючи максимальних значень рН 5,8-4,5. Після цього кисле середовище зубних бляшок нейтралізується за допомогою буферних систем слини, і рН знову стає нейтральною (7,0). Якщо вуглеводи вживати часто, то рН під зубною бляшкою буде постійно зниженою, що сприятиме демінералізації емалі. Критичний рівень рН на поверхні емалі, при якому розпочинається її демінералізація – 5,0.

Структура та властивості емалі

Емаль (enamelum) – це тверда тканина, що вкриває коронку зуба і є найтвердішою в організмі. На жувальні поверхні її товща досягає 1,5— 1,7 мм, на бічних поверхнях зуба вона значно тонша і сходить майже нанівець в ділянці емалево-цементного з’єднання. Головна функція емалі – це захист дентину і пульпи від механічних, хімічних і температурних подразників.

Основним структурним утворенням емалі є емалеві призми діаметром 4 - 6 мкм. Довжина призми відповідає товщі емалі і навіть перевищує її завдяки звивистому напрямку. Емалеві призми складається з апатитів багатьох типів, проте основним є гідроксиапатит — Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂, кількість якого в емалі дорівнює 75%. Окрім нього в емалі присутні: карбонат-апатити — 12%; хлорапатити — 4,4%; фторапатити — 0,6% а також карбонат кальцію — 1,3%; карбонат магнію — 1,6%. У складі хімічних неорганічних сполук емалі кальцій становить 37 %, а фосфор — 17 %.

Основними фізіологічними властивостями емалі є:

- карієсрезистентність;

- проникність;

- розчинність.

Карієсрезистентість емалі визначається співвідношенням Са/Р (так званий Са/Р коефіцієнт емалі) як основних елементів, що формують структуру емалі зуба. Високому ступеню карієсрезистентності емалі відповідає молярне співвідношення Са/Р = 1,67. Це співвідношення може змінюватися як у бік зменшення (1,33), так і в бік збільшення (2,0). При співвідношенні Са/Р =1,67 руйнування апатитів відбувається при виході з кристалічної решітки 2 ионів Са²⁺, при співвідношенні Са/Р = 2,0 гідроксиапатит руйнується при виході 4 іонів Са²⁺, тоді як при співвідношенні Са/Р = 1,33 його структура руйнується відразу. Здорова емаль у дітей має відносно нижчий коефіцієнт Са/Р, ніж емаль зубів у дорослих внаслідок меншого ступеню її мінералізації. Цей показник знижується також в ділянках демінералізованої емалі.

Кожен кристал емалі має гідратний шар зв’язаних іонів (ОН~) (гідратна оболонка кристалів), завдяки якому відбувається іонний обмін в емалі. В емалі присутня і вільна вода, що заповнює її мікропростори. Загальний об’єм рідини в емалі становить близько 4%. Емалева рідина виконує біологічну роль не тільки в період розвитку емалі, а й в сформованому зубі, забезпечуючи процеси іонного обміну.

Проникність емалі – одна з її фізіологічних властивостей, що забезпечує надходження мінеральних компонентів із ротової рідини у структуру емалі. Емаль є проникною в обох напрямках – від поверхні емалі до дентину і пульпи та від пульпи - до дентину і поверхні емалі. На цій підставі її вважають напівпроникною мембраною. В зубі проявляються звичайні закони дифузії. При цьому емалева рідина вода) рухається з боку малої молекулярної концентрації у бік високої, а іони і дисоційовані молекули – з боку високої концентрації в бік низької. Іншими словами, іони кальцію переміщуються з ротової рідини, яка перенасичена ними, в емалеву рідину, де їх концентрація низька. І навпаки, коли концентрація іонів кальцію в ротовій рідині знижується, іони кальцію переміщуються з емалі в ротову рідину, тобто відбувається демінералізація емалі.

Дозрівання емалі - це збільшення вмісту кальцію, фосфору, фтору та інших мінеральних компонентів в емалі, а також вдосконалення її структури. Процес дозрівання емалі триває 4-5 років. Проникність емалі – головний чинник у її дозріванні після прорізування зуба. Найбільш активно накопичення мінеральних компонентів в емалі відбувається впродовж першого року після прорізування зуба, в подальшому накопичення фосфору, а через 3 роки - і кальцію значно знижується. Поверхня зуба, де емаль містить більше кальцію і фосфору рідше уражується карієсом, ніж поверхня, де цих хімічних елементів менше. В дозріванні емалі важлива роль належить фтору, кількість якого після прорізування зуба поступово збільшується. Додаткове введення фтору в емаль, особливо в період її дозрівання, знижує розчинність емалі та підвищує її карієсрезистентність.

Склад та властивості ротової рідини

Слина (saliva) – це секрет трьох пар великих (привушних, піднижньощелепних, під’язикових) та малих слинних залоз (щічних, язикових, губних, твердого та м’якого піднебіння). В порожнині рота вони утворюють ротову рідину, яка окрім секрету слинних залоз містить мікрофлору, продукти її життєдіяльності, ясенну рідину, вміст пародонтальних кишень, десквамований епітелій, лейкоцити, що мігрували в порожнину рота, залишки їжі.

Слина складається з 99,0 - 99,5 % води та 1,0 - 0,5 % розчинених в ній неорганічних і органічніх речовин. З неорганічних компонентів в змішаній слині містяться солі кальцію, фосфати, сполуки калію та натрію, хлориди, гідрокарбонати, фториди та ін. Концентрація кальцію і фосфору має виражені індивідуальні розбіжності - 1 - 2 ммоль/л та 4 - 6 ммоль/л відповідно. Вміст кальцію в слині (в середньому 1,2 ммоль/л) є ничжим, ніж у сироватці крові, а фосфору (у середньому 3,2 ммоль/л) - в 2 рази вищим. В ротовій рідині міститься також фтор, кількість якого визначається надходженням в організм.

Органічні компоненти ротової рідини представлені білками, ферментами (глікопротеїди, амілаза, муцин), а також імуноглобулінами класу А. Видоспецифічні антитіла і антигени, що входять до складу слини, відповідають групі крові. Методом електрофорезу виділено близько 17 білкових фракцій слини. Ферменти у змішаній слині представлені 5 основними групами: карбоангідразами, естеразами, протеолітичнми ферментами, ферментами переносу за змішаною групою. На сьогодні в ротовій рідині нараховують понад 60 ферментів.

Слина відіграє важливу роль у підтриманні здоров’я органів порожнини рота. При взаємодії з твердими тканинами зуба ротова рідина виконує низку функцій:

- очищувальну;

• мінералізуючу;

• буферну;

• захисну.

Очищувальна дія ротової рідини полягає у змиванні мікроорганізмів, очищенні поверхні емалі від залишків їжі.

Мінералізуюча дія слини заснована на механізмах, що перешкоджають виходу з емалі її компонентів, а також сприяють їх надходженню із слини в емаль. Кальцій в слині знаходиться як в іонному, так і у зв’язаному станах. В середньому 45 % кальцію зв’язано з білками, біля 10 % знаходиться в комплексних зв’язках з фосфатами, цитратами і близько 45 % - в іонному вигляді. Саме цей іонізований кальцій бере участь в процесах ремінералізації.

Ротова рідина є основним джерелом надходження кальцію, фосфору та інших мінеральних компонентів в емаль зуба, що значною мірою впливає на фізичні і хімічні властивості емалі, в тому числі на її резистентність до карієсу. У фізіологічних умовах ротова рідина при нормальних значеннях рН (рН 6,8 - 7,0) перенасичена кальцієм і фосфором, що дозволяє говорити про неї як про мінералізуючий розчин. Слина здатна хімічно зв’язувати іонізований кальцій у великій кількості – одна молекула білка слини зв’язує 130 атомів кальцію. Ця властивість слини збільшується при зниженні рН слини, що посилює демінералізацію зубних тканин. При зниженні рН також значно підвищується розчинність гідроксиапатитів в ротовій рідині. При рН 6,0 ротова рідина стає кальційдефіцитною, тобто з мінералізуючого перетворюється на демінералізуючий для емалі розчин. Навіть незначні коливання рН ротової рідини можуть суттєво впливати на гомеостаз мінеральних компонентів в емалі зуба. Суттєво підвищує мінералізуючі властивості ротової рідини фтор.

Зміни фізико-хімічних параметрів ротової рідини, а саме швидкості слиновиділення, в’язкості, буферної ємності, рН мають важливе значення для виникнення карієсу зубів. Відомо, що при гіпосалівації і особливо при ксеростомії (відсутність слини) впродовж 3-6 місяців виникає множинне ураження зубів карієсом.

Буферна ємність слини – це здатність нейтралізувати кислоти і луги за рахунок взаємодії гідрокарбонатної, фосфатної і білкової буферних систем. Висока буферна емність ротової рідини належить до чинників, що підвищують резистентність зубів до карієсу.

Концентрація іонів водню (рН) відіграє значну роль у реалізації мінералізуючої функції ротової рідни. У середньому рН ротової рідини в нормальних умовах знаходиться в межах 6,5 - 7,5. Найбільш сильно дестабілізують рН слини органічні кислоти, що утворюються після прийому вуглеводної їжі.

Стримують розмноження мікроорганізмів в ротовій порожнині, в тому числі карієсогенних, захисні системи слини.

Захисні механізми порожнини рота поділяють на дві групи: неспецифічні (дія яких спрямована на всі - органічні й неорганічні - чужорідні для організму агенти) та специфічні (що утворилися в організмі у відповідь на певні види мікроорганізмів). Найбільш відомим неспецифічним чинником захисту, що міститься в ротовій рідині, є лізоцим. Це муколітичний фермент, що руйнує оболонку деяких мікроорганізмів (зокрема, грампозитивних), стимулює фагоцитарну активність лейкоцитів, бере участь в регенерації біологічних тканин. Захисна роль ферментів слини може проявлятися також у порушенні здатності мікроорганізмів фіксуватися на поверхні зуба або на слизовій оболонці порожнини рота. Зокрема, ферменти слини, руйнують декстрани, що утворює карієсогенний штамом S. mutans, внаслідок чого ці мікроорганізми втрачають здатність фіксуватися на емалі та викликати карієс.

В ротовій рідині завжди присутні лейкоцити, лімфоцити, які надходять із ясеневих кишень. Провідну роль у фагоцитозі відіграють нейтрофільні лейкоцити і макрофаги. Вони захоплюють мікроорганізмі інші клітини та чужорідні частинки, перетравлюють їх в лізосомах за допомогою ферментів - протеаз, пептидаз, нуклеаз, фосфатаз, ліпаз та інших. Фагоцитоз – це філогенетично найбільш древня форма неспецифічного захисту організму, що була відкрита І.І.Мечниковим.

Специфічні чинники захисту в порожнині рота представлені імуноглобулінами, серед яких провідну роль відіграє секреторний імуноглобулін А. Окрім нього в ротовій рідині присутні IgA, IgG, IgM . Секреторні імуноглобуліни класу А здатні перешкоджати адгезії бактерій на гладких поверхнях зуба і слизової оболонки порожнини рота, попереджуючи таким чином розвиток патологічних процесів. Антибактеріальна здатність ротової рідини сприяє підтриманню динамічної рівноваги між видами мікроорганізмів, що знаходяться в порожнині рота.

Отже, карієс розвивається при наявності карісогенних мікроорганізмів в порожнині рота, надлишку вуглеводів у їжі та тривалому контакті вуглеводів і мікроорганізмів з емаллю зуба.