Розділ 19. Функціональна біохімія порожнин рота

19.1. Біохімія слини людини

Слина (saliva) - секрет слинних залоз, який виділяється в порожнину рота і слугує рідким біологічним середовищем для збереження інтеграції тканин і органів порожнини рота. У ротовій порожнині до складу цього секрету домішуються ясенна рідина та зубний ліквор, сироваткові компоненти та клітини крові, бактерії та продукти їх життєдіяльності, злущений епітелій і клітинні компоненти, віруси та гриби, залишки їжі, зубної пасти та ополіскувачів, бронхіальні та назальні секрети, таку слину називають ротовою рідиною або змішаною слиною. Проте, навіть чистий секрет слинних залоз, зібраний безпосередньо з отворів основних слинних залоз, містить не лише синтезовану слину, а й деякі речовини, що розносяться з плином крові, наприклад, лікарські препарати, гормони, віруси тощо.

Виділяють три пари великих слинних залоз (привушні, піднижньощелепні та під’язикові) і велику кількість розташованих групами малих (щічні, молярні, губні, язикові, піднебінні), діаметр яких не перевищує 1 – 5 мм. Великі слинні залози побудовані з залозистих або секреторних клітин, які запрограмовані синтезувати абсолютно різні за консистенцією секрети. Так, піднижньощелепні слинні залози продукують близько 70 % усієї слини, їх секрет має серозно-слизовий характер. привушні слинні залози синтезують серозний секрет, його кількість залежить від стану організму, вигляду та запаху їжі, характеру подразнення рецепторів порожнини рота і зазвичай становить 20 % усієї слини, тоді як на під’язикові та малі слинні залози припадає по 5 % слини змішаного характеру з переважанням мукозного компонента. Тепер достеменно відомо, що привушні слинні залози належать до залоз внутрішньої секреції, оскільки синтезують гормон паротин (молекулярна маса понад 100 кДа), який чинить вплив на мінеральний і білковий обміни. Також встановлений гістохімічний зв'язок привушних слинних залоз з статевими, прищитоподібними, наднирковими, щитоподібною залозою та гіпофізом. зміна рівня стероїдних гормонів (естрогени та прогестерон) у слині може повної мірою відображати період овуляції та слугувати для моніторингу впливу циркадних ритмів на адреналову активність (кортизол).

19.1.1. регуляція слиновиділення. Механізм утворення слини. Слиновиділення – складний рефлекторний акт, викликаний подразненням рецепторів ротової порожнини їжею чи іншими речовинами, а також подразненням зорових і нюхових рецепторів зовнішнім виглядом і запахом їжі, оточуючим середовищем, у якому відбувається приймання їжі.

Збудження, яке виникає при подразненні механо-, хемо- та терморецепторів ротової порожнини по аферентних волокнах досягає центра слиновиділення, який складається з верхнього та нижнього ядер і локалізується в довгастому мозку. Збудження верхнього ядра призводить до стимулювання секреції слини в під’язикових і підщелепних слинних залозах, а нижнього – у привушних.

Еферентний вплив на слинні залози здійснюється через парасимпатичні та симпатичні нервові волокна. Електричне подразнення парасимпатичних нервів в експерименті на тваринах викликає профузну секрецію рідкої слини, що містить невелику кількість органічних речовин, а в гландулоцитах при цьому зменшується кількість секреторних гранул. При стимулюванні симпатичних нервів із слинних протоків виділяється невелика кількість густої та в’язкої слини з високим вмістом ензимів і муцину, а в гландулоцитах збільшується кількість секреторних гранул. Подразнення рецепторів слизової оболонки рота харчовими речовинами у людей викликає переважання парасимпатичного впливу і, отже, супроводжується інтенсивною секрецією рідкої слини. Центр слиновиділення може не лише збуджуватися, а й гальмуватися. Наприклад, при больових відчуттях, під час негативних емоцій та розумового напруження слиновиділення різко гальмується або припиняється (відчуття «пересихання в роті»). Фармакологічні препарати, що належать до групи холінолітиків (атропін) теж блокують слиновиділення, тоді як холіноміметики (пілокарпін, прозерин) – навпаки посилюють його, оскільки сприяють вивільненню із закінчень парасимпатичних постгангліонарних волокон ацетилхоліну, який збуджує гландулоцити, посилює кровопостачання залоз, і, отже, стимулює секрецію слини. Цьому сприяє також місцеве вивільнення ВІП, який є котрансміттером з ацетилхоліном.

Процес синтезу слини відбувається в два етапи. Перший – синтез електролітів і води – відбувається в ацинарних клітинах, а в клітинах вивідних протоків здійснюється не лише секреція, а й реабсорбція електролітів і води. Перенесення води та іонів відбувається також і в навколо клітинному просторі (шляхом активного та пасивного транспорту).

Через базолатеральну мембрану всередину клітини поступають іони Са²⁺, Сl^-, K⁺, Na⁺, PO₄^3-, а також глюкоза та амінокислоти, останні використовуються згодом для синтезу секреторних білків (рис. 19.1). Молекули глюкози підлягають аеробному розпаду до кінцевих продуктів СО₂ і Н₂О з утворенням молекул АТФ, більша частина яких використовується для роботи транспортних систем. За участі карбоангідрази молекули СО₂ і Н₂О утворюють вугільну кислоту, яка дисоціює з утворенням Н⁺ та НСО₃^-. Ортофосфат, який потрапляє в клітину, використовується для синтезу АТФ, а його надлишок виводиться через апікальну мембрану з допомогою білка-переносника.

Зростання концентрації іонів Сl^-та Na⁺ викликає рух води в клітину, яка поступає через білки – аквапорини. У ссавців ідентифіковано 11 видів сімейства цього білка з клітинним і субклітинним розподілом. Частина аквапоринів є білками-тетрамерами мембранних каналів, а в низці випадків аквапорини знаходяться в внутрішньоклітинних везикулах і переносяться в м

Рис. 19.1. Клітинні механізми транспорту іонів у ацинарних клітинах: ЕПР – ендоплазматичний ретикулум, АП – аквапорин, Фн – фосфат неорганічний, Г – глюкоза, Ак - амінокислоти

ембрану при стимуляції вазопресином чи мускарином. Аквапорини-0, -1, -2, -4, -5, -8, -10 вибірково пропускають воду; аквапорини – 3, -7, -9 не лише воду, а й гліцерил і сечовину, а аквапорин-6 – нітрати. У слинних залозах аквапорин-1 локалізується в ендотеліальних клітинах капілярів, а аквапорин-3 – у базолатеральній мембрані ацинарних клітин. Поступлення води в ацинарну клітину призводить до інтеграції в апікальну плазматичну мембрану аквапорину-5, який забезпечує вихід води з клітини в слинну протоку. Одночасно іони Са²⁺ активують іонні канали в апікальній мембрані, тому разом з водою у вивідні протоки поступають іони. Утворена первинна слина ізотонічна і схожа до плазми крові за складом електролітів.

У

Рис. 19.2. Формування слини в клітинах вивідних протоків слинних залоз: М – мітохондрії, КА - карбоангідраза

слинних протоках склад слини суттєво змінюється, там відбувається утворення вторинного секрету: іони натрію та хлору активно реабсорбуються в клітину через транспортні білки -K⁺-, Na⁺-АТФазу та хлорні канали, тоді як іони калію навпаки – активно секретуються, але зі значно меншою швидкістю порівняно зі всмоктуванням іонів натрію (рис. 19.2). У результаті концентрація натрію в слині знижується, а концентрація іонів калію зростає, що сприяє збільшенню електронегативності мембран клітин слинних протоків (до 70 мВ) і викликає пасивну реабсорбцію іонів хлору. Одночасно під впливом карбоангідрази вугільна кислота дисоціює на іони Н⁺ та НСО₃^-. Потім протони водню виводяться в обмін на іони натрію, а НСО₃^- - на іони хлору, що забезпечує «залуження слини».

Завдяки такому механізму регуляції рН секретованої слини може помітно відрізнятися від завжди стабільного рН крові. Процес реабсорбції регулюється альдостероном.

Синтез білків відбувається на рибосомах ацинарних клітин з амінокислот, які поступають у клітину за допомогою натрійзалежних мембранних транспортерів. Синтезовані білки глікозилюються: перенесення N-зв’язаних олігосахаридів на поліпептидний ланцюг відбувається на внутрішньому боці мембрани ендоплазматичного ретикулуму, а переносниками вуглеводів слугує доліхолфосфат – ліпід, який містить 20 ізопренових залишків. До доліхолфосфату приєднується олігосахаридний блок, який складається з 2 залишків N-ацетилглюкозаміну, 9 залишків манози та 3 залишків глюкози, у перенесенні яких беруть участь глікозилтрансферази. Вуглеводний компонент цілком переноситься на певну ділянку аспарагіну поліпептидного ланцюга, при цьому вивільняється доліхолдифосфат, котрий під дією фосфатази перетворюється на доліхолфосфат. Синтезований продукт накопичується в ендоплазматичному ретикулумі, звідти транспортується в пластинчастий комплекс, де закінчується дозрівання секрету та відбувається пакування глікопротеїнів у везикули. У вивільненні білкового секрету з клітини беруть участь фібрилярні білки та білок синексин.

У пластинчастому комплексі мукоцитів піднижньощелепних і під’язикових слинних залоз синтезуються глікопротеїни, які місять велику кількість О-зв’язаних сіалових кислот, аміноцукрів, які зв’язують воду з утворенням слизу. Секрет протоків слинних залоз змішується з клітинними елементами, залишками їжі, метаболітами мікроорганізмів. Що призводить до формування змішаної слини (ротової рідини).

Прямий стимулівний вплив на слинні залози чинять деякі гормони (адреналін, норадреналін) і нейропептиди: речовина Р (посилює проникність білків плазми крові) і вазоактивний інтерстиційний поліпептид (бере участь у нехолінергічному розширенні судин). На кровоплин і посилення проникності судин слинних залоз також чинять вплив калікреїн, брадикінін і ренін. З останнього утворюється ангіотензин ІІ, котрий регулює водно-сольовий обмін і впливає на секреторну функцію слинних залоз.

Про вплив гормонального дзеркала на секрецію слини свідчить посилення процесу слиновиділення в період статевого дозрівання, під час менструації, вагітності і пригнічення його в клімактеричному періоді.

19.1.2. функції слини людини. Слина відіграє важливу роль у підтриманні нормального стану органів і тканин порожнини рота. Як відзначив колись Клод Бернар, ми оцінюємо функції органів, виявляючи наслідки їх відсутності. Важливість слини найкраще відома тим людям, у котрих слинний секрет практично не поступає в порожнину рота. Відомо, що при гіпосалівації (зниженні секреції слини), і особливо ксеростомії (відсутності слини), швидко розвивається запалення слизової оболонки рота, а через 3 – 6 міс виникає множинне ураження зубів карієсом. Відсутність ротової рідини утруднює пережовування та ковтання їжі. Функції слини різноманітні, але основними з них є травна та захисна.

Травна функція, у першу чергу, полягає в формуванні та первинній обробці харчової грудки, полегшенні ковтання, вирівнюванні температури їжі та порожнини рота. Окрім того, їжа в порожнині рота підлягає первинній дії ензимів, вуглеводи частково гідролізуються під впливом альфа-амілази до декстринів і мальтози. Розчинення в слині хімічних речовин, що входять до складу їжі, сприяє сприйняттю смаку смаковим аналізатором і, відповідно, секреції шлункового соку. Вплив слинних залоз на секрецію шлункового соку опосредковується також через глікопротеїни слини та сіалогастрон, який утворюється в піднижньощелепних слинних залозах і гальмує шлункову секрецію.

Захисна функція слини здійснюється завдяки її різноманітним властивостям. Зволоження та покриття слизової оболонки рота шаром слизу захищає її від пересихання, утворення тріщин і впливу механічних подразників (завдяки наявності муцинів, збагачених проліном білків). Слина омиває поверхню зубів і слизову оболонку рота, видаляючи мікроорганізми та продукти їх життєдіяльності, залишки їжі та детрити. Важливе значення при цьому належить бактерицидним властивостям слини, які опосередковуються через дію низки ензимів (лізоцим, ліпаза, карбоангідраза, нуклеази, пероксидази тощо) і білків (імуноглобуліни, система комплементу, лактоферин, гістатини, циста тини, збагачені проліном білки). Низка компонентів слини (ензими оксидаза, калікреїн слини, кініни) забезпечують регуляцію міграції лейкоцитів у порожнині рота. Загортальна та фібринолітична здатності слини підтримуються за рахунок вмісту в ній тромбопластину, антигепаринової субстанції, протромбінів, активаторів і інгібіторів фібринолізу, які забезпечують місцевий гомеостаз, поліпшують процеси регенерації пошкодженої слизової оболонки рота. Слина, будучи буферним розчином (завдяки наявності бікарбонтатів, фосфатів і білків) нейтралізує дію кислот і лугів, які потрапляють у ротову порожнину. Відомо, що вживання впродовж тривалого часу вуглеводної їжі знижує, а білкової – підвищує буферну ємність слини. Остання належить до числа тих чинників, які посилюють резистентність зубів до карієсу. екскреторна спроможність слини забезпечує виведення з організму продуктів метаболізму, таких як креатинін, сечова кислота тощо, а також лікарських речовин і інших ксенобіотиків.

Мінералізуюча функція. В її основі лежать механізми, які запобігають виходу з емалі її компонентів і сприяють їх поступленню зі слини в емаль. Ці механізми забезпечують стан динамічної рівноваги складу емалі та оточуючої її біологічної рідини – слини. Ця рівновага підтримується на необхідному рівні завдяки злагодженості двох процесів - розчинення кристалів гідроксіапатиту емалі та їх утворення. Своєю чергою, гідроксіапатит є основною твердою сполукою кальцію та фосфору, яка знаходиться в організмі людини за фізіологічних умов, а участь слини в процесах мінералізації емалі зуба здійснюється, головним чином, завдяки її перенасиченню іонами кальцію та фосфату. Цей процес багато в чому залежить від складу слини та її фізико-хімічних властивостей. Слід відзначити, що перенасичений стан за нормальних умов не призводить до відкладання мінеральних компонентів на поверхні зубів. Основний механізм підтримання перенасичення слини іонами Са²⁺ і НРО₄^2- забезпечується міцелярним станом. Са₃(РО₄)₂ утворює ядро міцели і є головним компонентом гідроксіапатиту зуба. Від агрегації міцел Са₃(РО₄)₂ захищає муцин, вміст якого в слині досить великий. При зменшенні заряду міцел, зниженні захисних властивостей муцину слина стає недонасиченою іонами кальцію та фосфатом і перетворюється з мінералізуючої рідини на демінералізуючу. Активність мінералізуючих компонентів залежить також від іонної сили слини, яка визначається вмістом у ній іонів натрію та калію. Заслуговує на увагу той факт, що розчинність гідроксіапатиту в ротовій рідині значно посилюється при зниженні рН. рН слини в межах 4,0 – 5,0 вважають критичною величиною, оскільки в цьому випадку відбувається розчинення поверхневого шару емалі по типу ерозії.

Протикарієсна функція є збірним поняттям і обумовлена швидкістю слиновиділення, хімічним складом слини, її буферними властивостями, збалансованістю процесів демінералізації-ремінералізації. Так, посилення слиновиділення сприяє активному вимиванню вуглеводів, але, що важливо, при цьому не відбувається виведення фторидів, оскільки вони зв’язуються з поверхнями твердих і м’яких тканин порожнини рота, а завдяки наявності фторидів баланс між де- та ремінералізацією зміщується в бік останньої, що зумовлює протикарієсний ефект. У підтриманні ремінералізації підповерхневих шарів емалі бере участь низка білків слини (статхерин, збагачені проліном білки, деякі фосфопротеїни), які, зв’язуючи іони кальцію під час зниження рН у зубному налеті, вивільняють іони кальцію та фосфору в рідку фазу зубного нальоту. Більш виражена протикарієсна дія забезпечується здатністю слини до нейтралізації кислот і лугів, а перенасиченість слини іонами, які становлять основу зуба, сприяє їх надходженню в тканини, тобто є рушійною силою мінералізації. З інших протикарієсних механізмів слід відзначити утворення плівки (пелікули) на поверхні зуба. Вона має слинне походження і запобігає безпосередньому контакту емалі з кислотами, які потрапляють у порожнину рота і, у такий спосіб виключає вихід кальцію та фосфору з її поверхні.