Тема занятия №12. Состав и свойства ротовой жидкости: их роль в процессах созревания эмали, деминерализации, реминерализации. Защитные механизмы полости рта.

1. Содержание учебного материала.

Одним из основных физиологических свойств эмали является её проницаемость.

Влияние ротовой жидкости на проницаемость эмали. Ротовая жидкость оказывает выраженное влияние на проницаемость эмали практически для всех веществ, которые могут поступать в полость рта с пищей и водой. Слюна смачивает поверхность зуба, обеспечивает нормальное функционирование эмали. Всем известно, что при гипосаливации, а особенно при ксеростомии происходит быстрое разрушение зубов. Срезы эмали, обработанные слюной, становятся менее проницаемыми.

Некоторые авторы объясняют это действием муцина слюны. Существует мнение, что, кроме органических веществ, снижение проницаемости тканей зуба могут вызывать микроорганизмы. Указанные высказывания имеют теоретическое обоснование, так как органические вещества, особенно муцин, способны связывать неорганические вещества, в том числе и кальций, в связи с чем возможно снижение проницаемости за счет органической пленки, образующейся на поверхности эмали и препятствующей поступлению веществ в эмаль.

Серия опытов, проведенная П. А. Леусом, показала, что проницаемость эмали для ряда веществ, находящихся в слюне, в значительной степени отличается от интенсивности проникновения их из изотонического раствора хлорида натрия и зависит от продолжительности контакта вещества с зубом, вида проникающего вещества, возраста животного.

На характер проявления тех или иных свойств эмали оказывают влияние физико-биохимические свойства слюны:

- вязкость;

- ионный состав;

- буферные свойства;

- концентрация ионов водорода (рН-слюны);

- ферментативные и бактерицидные свойства.

Слюна имеет кислотную и щелочную буферные системы, благодаря наличию в ней фосфатов, бикарбонатов и белков. Поэтому, в результате нейтрализующего действия слюны замедляется действие кислот на эмаль зуба, то есть слюна сдерживает растворение фосфата кальция (СаР04) в кислой среде при рН=5,0. Установлено, что буферная емкость слюны, которая стимулируется пищей, значительно выше, чем слюна в промежутках между пищей. Также установлено увеличение буферной емкости слюны при употреблении с пищу белков и овощей и уменьшение ее при еде, богатой на углеводы.

Концентрация ионов водорода (рН) слюны в норме колеблется от 6,5 до 7,5 (Е.В. Боровский, 1991). Утром рН сравнительно ниже, чем в средине дня и повышается до 17 часов. В области верхних зубов среднее значение рН несколько ниже, чем в области нижних зубов.

Таким образом, установлено, что слюна, как правило, имеет нейтральную реакцию, а ее кислая реакция является редким исключением. Локальное понижение рН в полости рта - явление закономерное и связанное с жизнедеятельностью микрофлоры зубного налета, кариозных полостей. Но кислоты, которые продуцируются в этих местах полости рта, являются недостаточными для понижения рН во всей слюне, хотя кратковременное незначительное его снижение может наблюдаться.

Существует ряд лабораторных методов исследования слюны и микрофлоры полости рта (с целью выявления кариесогенной ситуации), например:

*Определение вязкости слюны проводят вискозиметром Освальда. Исследуют 20—30 мл слюны через 2—3 ч после приема пищи. У кариесвосприимчивых лиц слюна более вязкая — 9—10 ед., а у кариесрезистентных — 4—5ед.

*Кислотность смешанной слюны определяют с помощью стандартных рН-метров, например рН-метр-430. Смещение кислотности ротовой жидкости в кислую сторону рассматривается как неблагоприятный прогностический признак развития кариеса зубов. Вследствие этого детей с рН ротовой жидкости меньше, чем 7,0 целесообразно выделять в группу риска.

*Определение активности кариеса по титру лактобактерий ротовой полости производят путем подсчета количества лактобактерий в ротовой полости после посева на избирательной среде. Увеличение титра лактобактерий полости рта служит критерием не только активности кариозного процесса, но и прогностическим признаком развития новых кариозных полостей.

В ротовой жидкости выявлено большое количество физиологических ферментативных реакций. Большая активность ферментативных реакций связана с расщеплением углеводородных компонентов в полости рта. Так, через 2 минуты после введения в слюну сахарозы она частично превращается в глюкозу и фруктозу, которые в дальнейшем являются компонентами гидролиза и ферментации с образованием кислот.

Кроме приведенных ферментативных реакций в слюне, есть ферменты которые способны разрушать все виды простых биологических субстратов - белки, жиры, углеводы. К таким принадлежит амилаза, щелочная та кислая фосфатаза, РНК-аза, ДНК-аза, протеолитические ферменты и ингибиторы протеолиза.

Ротовая жидкость благодаря присутствию в ней факторов неспецифической защиты имеет выраженное антибактериальное действие. К ним относятся лизоцим, комплемент, пропердин, бета-лизин, лактоферин и много других гуморальных веществ, что имеют выраженные неспецифические ингибирующие, инактивирующие, лизирующие и другие свойства, которые отрицательно влияют на микроорганизмы.

В слюне, кроме высокой концентрации лизоцима отмечается и наибольшая его активность. Он способен лизировать клеточные оболочки в основном грамположительных бактерий, потому что они в своем строении имеют гликопептиды на основе мураминовой кислоты. Кроме того, лизоцим может лизировать гликопептиды грамотрицательных бактерий, но после снятия липидного слоя комплементом, или катионными белками.

Лактоферин также активно участвует в защите ротовой полости от транзисторных микроорганизмов и в то же время контролирует функционирование нормальной микрофлоры. Защитное действие данного белка базируется на конкуренции с микроорганизмами за присоединение железа, которое значительно увеличивает вирулентность микроорганизмов.

Большое физиологичное значение имеет белковая часть органической фракции слюны, которая имеет свойство ядерного образования кристаллов апатита. Благодаря этому свойству фосфатные группы органической фракции околоушной слюнной железы могут служить первичным фактором в процессе преципитации минеральных кристаллов на поверхности зуба. Слюна способна химически связывать свободный кальций в большом количестве - одна молекула белка слюны связывает 130 атомов кальция. Это свойство слюны имеет тенденцию к увеличению при понижении рН и играет соответствующую роль в деминерализации зубных тканей.

Основным механизмом поддержки гомеостаза минерального обмена в ротовой полости является состояние перенасыщения слюны ионами кальция и фосфата. Как известно, при гидролизе гидроксиапатита основными продуктами реакции являются ионы кальция (Са2+) и гидрофосфата (НР04).

В 1961 году У.Ньюман и М.Ньюман первыми установили, что кровь перенасыщена кальцием и гидрофосфатом, и это позволяет организму регулировать состав минерализованных тканей и поддерживать их гомеостаз на относительном уровне. Состояние перенасыщения слюны ионами кальция имеет первоочередное значение для сохранения и поддержки постоянства зубных тканей в полости рта, для обеспечения гомеостаза минеральных компонентов в полости рта. Перенасыщение слюны солями кальция и фосфата противодействует растворению эмали, так как слюна уже перенасыщена составными эмали компонентами; способствует диффузии в эмаль ионов кальция и фосфата, потому что их активная концентрация в слюне значительно превышает такую в эмали, а состояние перенасыщенности способствует их адсорбции на эмали, вследствие чего увеличивается скорость первой фазы ионного обмена в гидроксиапатите. Таким образом, состояние перенасыщения слюны ионами кальция автоматически поддерживает гомеостаз эмали и процессы ее минерализации и реминерализации, поэтому состояние перенасыщенности слюны кальцием и фосфатами играет важную роль при созревании эмали после прорезывании зуба в ротовую полость. При этом формируются особенные свойства поверхностного слоя эмали, неблагоприятные условия в полости рта в этот период (употребление большого количества рафинированных углеводов, изменение микрофлоры, гипосаливация, недостаточное количество фтора в ней и т.д.) уменьшают "созревание" эмали, то есть формируется эмаль, которая не имеет достаточной резистентности к действию кариесогенных факторов.

Повышение концентрации минеральных компонентов /микроэлементов/ в слюне, особенно фтора, способствует повышению ее реминерализирующих свойств, улучшаются буферные свойства слюны, что противодействует вредному влиянию кислот на зубы. Фтор активно влияет на метаболизм слюны, он стимулирует минерализирующую способность кальция слюны, повышая ее реминерализирующие свойства.

Фтор влияет на бактерии полости рта, снижает их кислотобразующие свойства. Искусственное обогащение слюны минеральными элементами, особенно фтором, имеет лечебную и профилактическую цель.

Помимо влияния ротовой жидкости на эмаль, на её проницаемость оказывают влияние и ряд других факторов.

Влияние возраста на проницаемость эмали зуба. После прорезывания зуба эмаль еще не полностью минерализована. Полная минерализация происходит за счет поступления минеральных компонентов из слюны. В опытах на животных было установлено, что исходный уровень проницаемости гипоминерализированных зон эмали высокий, незначительно снижается к моменту созревания твердых тканей зуба. Уровень проницаемости эмали зубов человека с возрастом снижается, что обус­ловлено поступлением минеральных компонентов из слюны и отложением их в эмали в процессе ее созревания. Определено статистически достоверное увеличение содержания кальция и фосфора в эмали в первые 1—3 года после прорезывания зубов. С возрастом проницаемость эмали только снижается, а не прекращается.

Влияние деминерализации эмали и рН среды на проницаемость. Органические кислоты, в первую очередь молочная, уксусная и пропионовая, рассматриваются как причина образования очагов деминерализации, т. е. начального кариеса. Таким образом, при наличии молочной кислоты под зубным налетом может увеличиться проницаемость эмали. Важно, что этот процесс зависит от концентрации водородных ионов. Вероятно, это связано с изменениями структуры эмали, так как известно, что с повышением концентрации кислоты в растворе увеличивается и растворимость эмали.

Некоторые растворы, обладающие хелационными свойствами, могут изменять проницаемость эмали, тем самым способствуя возникновению и развитию кариеса.

Имеются данные, что уровень проницаемости эмали может меняться в зависимости от рН среды. В опытах показано, что кальций из слюны с рН 4,5 проникает в эмаль интенсивнее и на большую глубину, чем из слюны с нейтральной рН.

Характер проницаемости вещества и проницаемость эмали. Установлено, что в эмаль могут проникать многие вещества — как отдельные ионы, так и молекулы (аминокислоты, токсины, красители), причем уровень проникновения неодинаков для различных веществ. Было высказано мнение, что проникновение веществ в эмаль лимитируется расстоянием между кристаллами или, иначе, объемом микропространств. Кристаллы эмали покрыты гидратным слоем толщиной около 1 нм, расстояние между кристаллами составляет 2,5 нм, а ионные радиусы колеблются от 0,15 до 0,18 нм, следовательно, имеется возможность для проникновения большинства катионов и анионов.

Ионы обладают проникающей способностью. Так, ионы калия, натрия, хлора, фтора способны диффундировать в гидратный слой, но не концентрируются в нем, а ионы магния н кислорода могут концентрироваться в гидратном слое и включаться в состав комплекса связанных ионов кристалла.

Глубина проникновения вещества в большей степени зависит от активности самих ионов, а она неодинакова.

Были проведены эксперименты, в ходе которых изменяли проницаемость эмали, действуя на нее растворами веществ разной валентности, что послужило основанием для утверждения о существовании нескольких уровней проницаемости эмали в зависимости от окружающей зуб среды (слюна, пища, микроорганизмы).

Отмечено уменьшение проницаемости эмали и дентина после местного воздействия фтористой пастой.

П. А. Леус, изучавший проницаемость твердых тканей зуба, указывает, что она различна для органических и неорганических веществ. Причем данные эксперимента противоречат мнению, согласно которому более высокой проникающей способностью обладают вещества с меньшим размером молекул. Различная проницаемость эмали для органических и неорганических веществ обусловлена их биологической активностью, способностью связываться с элементами эмали, путями проникновения веществ.

Интенсивное проникновение и избирательная локализация в поверхностном слое эмали фтора объясняется тропностью этого элемента к кальцию. Фтор, проникая в эмаль, вступает в соединение с апатитами эмали и таким образом создается барьер для более глубокого проникновения в эмаль ионов фтора, кальция и фосфора. Даже при кариесе фтор локализуется в поверхностных слоях.

Органические вещества поступают в эмаль по специальным путям — ламеллам и органическим пластинкам.

Влияние структуры и состава эмали на проницаемость. Зубы человека обладают очень низкой проницаемостью по сравнению с зубами животных. Проницаемость зависит также от стадии их развития. Различен уровень проницаемости непрорезавшихся и прорезавшихся молочных и постоянных зубов. Проницаемость эмали постоянных прорезавшихся зубов снижается в зависимости от длительности пребывания в полости рта. Особенно резкое снижение проницаемости эмали наблюдается в возрасте от 20 до 30 лет.

В зависимости от групповой принадлежности зуба происходит увеличение проницаемости в направлении от резца до моляра. По-разному проницаемы и поверхности зуба.

Влияние факторов полости рта на проницаемость эмали. Если раньше считали единственным путем поступления веществ в эмали через пульпу, то в настоящее время этот взгляд пересмотрели. Так, например, кальций проникает только с поверхности. Дентино-эмалевое соединение для него является непреодолимым барьером. В отношении фосфора имеются сведения, что он в небольших количествах способен проникать в эмаль со стороны пульпы. Установлена высокая проникающая способность аминокислоты глицина в эмаль и дентин при нанесении его на поверхность зуба.

Исследованиями ряда авторов установлено, что путями проникновения органических веществ являются трещины и ламеллы. Различают истинное прохождение веществ через эмаль и диффузию через трещины. При прохождении веществ через эмаль происходит задержка некоторых веществ, что лежит в основе изменения ее состава после прорезывания зуба. Было высказано мнение (Д. А. Энтин, 1928), что зуб является полупроницаемой перепонкой. Именно эмаль придает зубу свойство полупроницаемой мембраны. Дальнейшие исследования показали, что свойства полупроницаемой мембраны придали эмали органические вещества, т.к. после кипячение ее в специальном щелочном растворе эмаль становится полностью проницаемость.

В соответствии с многочисленными имеющимися исследованиями механизм проницаемости эмали зуба обусловлен следующими факторами:

1. свободно-циркулирующей водой (благодаря осмосу и диффузии);

2. разностью потенциала на границе дентиноэмалевого соединения и поверхности эмали;

3. ферментативными процессами.

Хорошо известен факт повышенной минерализации поверхностного слоя. Содержание кальция, фтора и основных микроэлементов в этом слое выше, чем в более глубоких слоях. Это связано с постоянным поступлением минеральных компонентов из слюны.

Длительные клинические наблюдения, а также многочисленные лабораторные и экспериментальные исследования выявили ряд важных для теории и практики данных. Во-первых, со всей убедительностью доказан факт проницаемости эмали для многих органических и неорганических веществ, что является характерной чертой ее физиологического состояния. Во-вторых, убедительно доказано, что проницаемость эмали можно изменять под воздействием физических факторов или химических веществ. Эти данные заслуживают особого внимания, т. к. открывают новые возможности целенаправленного изменения состава эмали. В частности, введением таких минеральных компонентов, как кальций, фосфор, фтор и др. можно добиться резистентности тканей зуба, что является одним из аспектов профилактики кариеса зубов.

Данные, полученные при изучении проницаемости эмали, послужили основой для разработки нового направления лечения кариеса на стадии белого пятна с применением реминерализирующих растворов. Исходной позицией явились два фактора: первый, что при кариесе имеет место убыль минеральных веществ и увеличение объема микропространств; второй, что участок эмали с белым кариозным пятном хорошо проницаем для органических и неорганических веществ.

Существует метод клинического определения скорости реминерализации эмали (КОСРЭ – тест), который основан на определении устойчивости эмали к действию кислот и реминерализирующих свойств слюны.

Для проведения теста вестибулярную поверхность центрального резца очищают от зубного налета и высушивают. На поверхность эмали стеклянной палочкой наносят каплю солянокислого буферного раствора (рН — 0,3—0,6), диаметр капли около 2 мм. Через 1 мин каплю снимают ватным тампоном и протравленный участок эмали окрашивают в течение такого же времени 2 % водным раствором метиленового синего. Окрашивание протравленного участка эмали повторяют с суточным интервалом до тех пор, пока он не утратит способности к прокрашиваю. Число суток, в течение которых протравленный участок утрачивает способность к окрашиванию, является цифровым показателем устойчивости зуба к кариесу. У людей с хорошим показателем КОСРЭ-теста эта цифра не превышает 3-х суток.