Биохимические изменения при кариесе. Кариесрезистентность и кариесвосприимчивость.

Рис. 5.1 деминерализация эмали

Кариес зубов - одно из самых распространенных стоматологических заболеваний. Несмотря на многочисленные исследования, этиология и патогенез этого заболевания не совсем выяснены.

Считается общепризнанным, что начальным этапом кариозного процесса является деминерализация эмали зубов, возникающая в результате кислотных (рис.5.1) и других факторов полости рта. Следовательно, минерализация эмали обуславливает большую устойчивость эмали зуба к кислотам.

В гидроксиапатитах, определяющих структуру эмали зуба, содержание ее основных минеральных компонентов - Са и Р изменчиво. Молярное соотношение Са/P колеблется от 1.3 до 2.0. При этом считается, что чем больше соотношение Са/Р, тем в большей степени гидроксиапатит эмали зуба способен противостоять действию кислот. Установлено, что с возрастом происходит увеличение содержания Са в поверхностном слое эмали с 361,69±12.08 нг/мкг у 6-летних до 405.15±5.89 нг/мкг у 14-летних детей. При этом наблюдается увеличение соотношения Са/Р с 1.51 до 1.86.

В связи с деминерализацией ткани зуба, в особенности эмали, наблюдаемой при кариесе, меняется соотношение органического и неорганического вещества. Обнаружено, что интактные зубы содержат больше неорганического остатка. Кариозные зубы богаты водой и органическим веществом.

Роль фтора и микроэлементов.

Важная роль в статусе кариесрезистентности и минерализации зуба принадлежит микроэлементам, в особенности фтору. Как указывалось выше, фтор создает устойчивость эмали, особенно ее поверхностного слоя, к действию кислот за счет замещения фтором гидроксильной группы или карбоната, входящих в состав апатита; участвует в формировании кристаллической структуры эмали; способствует преципитации апатита из слюны; ингибирует микрофлоруполости рта.

Большой интерес представляют имеющиеся в литературе данные о количественном содержании микроэлементов в интактных и кариозных зубах, полученные с помощью высокочувствительного спектрального анализа. Всего изучено 15 микроэлементов в 144 молочных зубах (77 -.интактных и 67 - кариозных). Постоянно содержались в зубах следующие микроэлементы: Сu, Аg, Zn, Str, РЬ, Fе, Мn, Si, Al. Среднее количественное содержание постоянно обнаруженных микроэлементов составляет в среднем в интактных зубах 0.43 %, в кариозных - 0.39 % на золу.

Анализ количественных изменений в зависимости от возраста, функционального и клинического состояния зубов показал, что особенно интенсивные изменения наблюдаются в содержании Мn, Сu, Аl, Si, Fе, Zn, Ag в кариозных зубах по сравнению с интактными, в меньшей степени - РЬ и Str. Обнаруженные изменения позволяют предположить, что концентрация микроэлементов находится в связи с характером процессов обмена и нарушением его в зубах. В частности, можно полагать, что изменения соотношения и содержания микроэлементов в зубах связаны с процессами дисминерализации и деминерализации зубов, имеющими место при кариесе.

В современной стоматологии применяются реминерализующие пасты и гели, содержащие микроэлементы. В работе В.К. Леонтьева и И.В. Ганзина (2002г.) показано, что кратковременная поверхностная обработка эмали солями магния приводит к увеличению степени ее минерализации. При этом возрастает устойчивость ГАП к действию деминерализующих кислотных агентов, выражающаяся в уменьшении скорости растворения эмали по фосфору и селективном выбросе ионов магния в раствор, что способствует сохранению основного минерального компонента эмали.

Роль слюны.

В решении проблемы кариеса вообще важное место отводится проницаемости эмали, на которую влияют многочисленные факторы – возраст, рН окружающей среды и состав ротовой жидкости, особенности состава, структуры и физических свойств эмали, характер проницаемости веществ.

С возрастом проницаемость эмали снижается, что обусловлено поступлением минеральных компонентов из слюны и отложением их в эмали в процессе ее созревания. Повышение концентрации молочной и других органических кислот и снижение рН до 5,0 ускоряет процесс деминерализации эмали, повышает ее проницаемость и ведет к кариесу зубов.

Изучена также проницаемость эмали для органических субстратов - аминокислот глицина, лизина с меченым углеродом (С¹⁴). Установленоих проникновение во все ткани зуба, как при внутривенном введении, так и из слюны путем нанесения растворов аминокислот непосредственно на эмаль зуба. Те же авторы исследовали проникновение радиоактивной D-глюкозы-С¹⁴. Важность этого исследования состоит в том, что глюкоза находится в слюне и постоянно поступает с пищей. Под воздействием микроорганизмов углеводы превращаются в органические кислоты, это ведет к снижению рН, деминерализации зуба и развитию кариеса. Устойчивость зубов к действию кариесогенных факторов или подверженность кариесу определяется не только своеобразием структурных особенностей и некоторых свойств эмали. В значительной степени они зависят от состава и свойств омывавшей зубы ротовой жидкости (смешанной слюны). Имеют большое значение как физико-химические свойства смешанной слюны (рН, скорость слюноотделения, вязкость, буферная емкость), так и особенности химического состава.

В норме состав смешанной слюны может значительно варьировать и определяется пропорциональным соотношением секретов больших и малых слюнных желез, который значительно различается.

Слюна, секретирующаяся в ночное время (во время сна) состоит, преимущественно, из секрета подчелюстных желез (72%) и примерно в равных пропорциях – секрета подъязычных желез и малых слюнных желез (по 14%).

В составе не стимулированной слюны, вырабатывающейся в дневное время, около 70% приходится на секрет подчелюстных желез, 20%-секрет околоушных желез, до 7%- секрет слюнных желез и менее 2% - на секрет подчелюстных желез.

Вкусовая стимуляция секреции кислыми раздражителями приводит к тому; что пропорциональное содержание в смешанной слюне секрета подчелюстных и околоушных желез становится примерно равным (по 45%). При механической стимуляции слюноотделения в процессе жевания удельный вес секрета околоушных слюнных желез в смешанной слюне почти в 2 раза превышает долю секрета подчелюстных желез.

Высокий удельный вес секрета подчелюстных желез в нестимулированной смешанной слюне обеспечивает повышенную концентрацию кальция и фосфатов Стимулированная смешанная слюна, содержащая значительный процент паротидного (околоушного) секрета, имеет повышенный уровень амилазы и карбонатов. Гидрокарбонатная система является основной буферной системой стимулированной слюны: она способствует повышению рн стимулированной слюны в сторону 8 и обеспечивает буферную емкость зубной бляшки в области значения рн=5,6. Это критическое значение рН; при котором начинается растворение гидроксиапатита. Снижение значения рН в зубной бляшке, как следствие сахарной нагрузки, может быть предотвращено за счет усиления секреции слюны. Доказано, что при одной и той же сахарной нагрузке в отсутствие слюны рн зубной бляшки снижается значительно сильнее, чем в ее присутствии. Гидрокарбонаты обеспечивают также нейтрализацию органических кислот; продуцируемых кариесогенными бактериями. Имеются данные о том, что у лиц с повышенным уровнем саливации предрасположенность к кариесу понижена.

Скорость секреции слюны оказывает влияние на концентрацию различных компонентов. Так, ускорение секреции приводит к сокращению времени прохождения слюны по протокам, что ограничивает реабсорбцию натрия и хлоридов и повышает их концентрацию в слюне. Концентрация карбонатов возрастает, благодаря активизации выработки двуокиси углерода. Напротив, концентрация компонентов, поступающих в слюну путем диффузии через железистую ткань или через стенки протоков (например; мочевины или иммуноглобулинов), будет иметь тенденцию к снижению.

Продолжительность стимуляции секреции может влиять на объем секреции и на состав слюны. В ходе продолжительной стимуляции отмечается тенденция к некоторому сокращению скорости секреции и сокращению содержанию белков в слюне, очевидно, в связи с недостатком времени для пополнения резервов секреторного материала ацинарных клеток. Концентрация карбонатов повышается, а концентрация хлоридов имеет тенденцию к снижению.

Постоянное употребление жевательной резинки, таким образом, будет значительно изменять физиологический состав слюны, за счет изменения соотношения секрета слюнных желез в ротовой жидкости и истощения резервов секреторного материала. Это, конечно, вредно для ЖКХ и организма человека в целом, несморя на то, что рН ротовой жидкости будет поддерживаться в нейтральном состоянии.

Снижение скорости слюноотделения (гипосаливация), уменьшение рН способствуют развитию кариеса. Установлена прямая зависимость между вязкостью ротовой жидкости и поражаемостью зубов кариесом. В частности, интенсивное развитие кариеса зубов при беременности связывают с увеличением при этом вязкости слюны.

Повышение вязкости ротовой жидкости обусловлено увеличением в ней количества муцина, главного гликопротеина слюны. Значительная вязкость слюны ведет к снижению скорости диффузии ионов Ca и Р в эмаль. Значительные изменения при кариесе имеют место и в химическом составе смешанной слюны. При множественном кариесе обнаружено (в пересчете на общий объем секретируемой слюны за 10 минут) уменьшение содержания общего белка в 1,9 раза по сравнению с контролем, изменение соотношения белковых фракций слюны в зоне иммуноглобулинов ( -глобулины), гликопротеинов ( ₁- и ₂-глобулины), а также альбуминов. Наблюдалось снижение активности ферментов при кариесе - кислой фосфатазы в 1,5 раза, щелочной фосфатазы и лактатдегидрогеназы - в 3 раза. Содержание Са и Р в смешанной слюне кариозных больных уменьшалось в 2,5 раза по сравнению с контролем, что способствует деминерализации тканей зуба.

Большое влияние на проницаемость эмали оказывают многочисленные ферменты слюны и ротовой жидкости. В слюне обнаружено более 50 ферментов. Установлено активное влияние на проницаемость эмали, ведущее к развитию кариеса, таких ферментов, как гиалуронидаза лактобактерий и стрептококков, нейраминидаза.

Роль иммуноглобулинов и других факторов иммунной системы

в формировании резистентности и кариесовосприимчивости.

Развитие и широкое внедрение в клиническую практику иммунологического анализа в последние десятилетия показывает, что частота многочисленных стоматологических заболеваний, особенно различных воспалительных процессов, пародонтита, кариеса и других, находится в прямой или опосредованной зависимости от состояния как общих, так и местных факторов иммунитета полости рта. Имеется много работ, в которых показана несомненная роль иммунных механизмов в патогенезе заболеваний пародонта и кариеса.

Сформировано представление о том, что при воспалительных процессах органов и систем, ограниченных слизистыми оболочками, важную роль играют не только общие системные, но и различные местные специфические и неспецифические факторы резистентности (к последним относятся лизоцим, -лизины, лейкоциты и др.). Иммунитет слизистой оболочки полости рта не является отражением общего иммунитета, а обусловлен самостоятельной системой, в особенности продукцией секреторного иммуноглобулина (s IgА), оказывающей к тому же выраженное влияние и на формирование общего иммунитета.

В связи с этим в настоящее время считается, что одним из важнейших факторов, определяющих иммунитет полости рта, а также кариесрезистентность и устойчивость к пародонтозу, являются специфические факторы защиты. Имеются убедительные данные о

связи кариеса и пародонтоза с секреторным иммуноглобулином. Установлено, что как у кариесвосприимчивых, так и у кариесрезистентных лиц уровень IgА и IgС в слюне изменяется, но в сыворотке крови остается неизменным.

У кариесрезистентных лиц обнаружено высокое содержание s IgА в слюне. Считается, что восприимчивость к кариесу зависит от функциональной активности слюнных желез. Установлено также, что при недостаточной выработке s IgА в качестве компенсации происходит увеличение синтеза IgМ. В случае отсутствия в слюне IgА и IgМ или значительном снижении их содержания отмечается тенденция к увеличению интенсивности кариеса. s IgА - это основные антитела в слюне и в выделениях других слизистых оболочек. Секреторный IgА продуцируется плазматическими клетками слюнных желез и тканей подслизистого слоя. Эти плазматические клетки секретируют нормальный сывороточный тип 7s -иммуноглобулин. Однако, прежде чем антитела попадут в слюну, пары молекул оказываются связанными вместе гликопротеидами, известными как «секреторный участок», которые продуцируются эпителиальными клетками. И эта форма представляет собой типичные секреторные антитела 11s IgА. У этого типа антител есть весьма важные специфические свойства - готовность образования комплекса с другими белками и большая устойчивость к переваривающему действию ферментов.

Биологическая активность секреторного IgА связана как с ингибированием ферментативной активности кариесогенных стрептококков, так и с ослаблением прилипаемости микроорганизмов и торможением их колонизации на поверхности твердых тканей зубов.

Существует зависимость антиадгезивной активности слюны от концентрации в ней секреторного IgА. Это позволило предположить, что одной из функций секрета, содержащего этот иммуноглобулин, является десорбция гликопротеидами уже прикрепившихся бактерий.

Механизм влияния секреторного иммуноглобулина на восприимчивость к кариесу объясняется его внедрением в зубную бляшку и пелликулу, в результате чего уменьшается фиксация микроорганизмов на поверхности зуба, а также ускоряется их фагоцитоз нейтрофилами. Увеличение выработки плазменного IgG коррелирует с повышенной резистентностью к кариесу. Это свидетельствует о том, что попадая в слюну, IgG является, наряду с s IgА, одним из основных факторов, предупреждающих развитие кариеса.

В последние годы получены дополнительные интересные данные о роли фтора в кариесрезистентности. Установлено, что при выраженном дефиците поступления в организм фтора, как и при дефиците секреторного IgА, имеет место интенсивное развитие кариеса зубов, характеризующееся острым течением, не щадящим ни одной группы зубов.

Прослеживаемый в клинике сходный характер влияния F и секреторного Ig на возникновение, развитие и течение кариеса зубов натолкнул на мысль о вероятности связи этих двух важных для кариесрезистентности факторов. В частности, возник вопрос о том, оказывает ли F влияние на выработку секреторного иммунитета. В поисках ответа на этот вопрос проведено определение уровня секреторного IgА в слюне у детей и взрослых, потребляющих для питья воду с различным содержанием F. При этом оказалось. что в г.Глазове, население которого потребляет искусственно фторируемую воду, содержащую 0.7-1.0 мг/л F, в целом имеет место достоверно более высокий уровень s IgА в слюне, чем у проживающих в расположенном поблизости пос.Балезино и потребляющего для питья воду. содержащую около 0.1 мг/л F.

Для того чтобы убедиться в том, что высокий уровень s IgА в слюне связан с количеством F, поступающего в организм, уровень этого Ig был изучен в слюне у жителей г. Саранска, где в водопроводной воде содержится 1.6-2.0 мг/л F. Оказалось, что в г.Саранске уровень s IgА в слюне человека практически не отличался от обнаруженного у жителей г.Глазова. В свою очередь, определение уровня s IgА в слюне жителей гг.Казани и Зеленодольска, потребляющих воду, содержащую 0.2 и 0.08 мг/л F соответственно, обнаружили уровень этого Ig, достоверно меньший, чем у проживающих в гг.Глазове и Саранске, и существенно не отличающийся от его уровня в слюне жителей пос.Балезино. население которого употребляло фтор-дефицитную воду.

Существенное различие уровня s IgА в слюне людей, потребляющих с водой достаточное количество F и потребляющих фтордефицитную воду, прослеживается в различном возрасте - от 6 месяцев до 50 лет. В городах, где пользуются для питья фтордефицитной водой, как и следовало ожидать, имеет место определенное, обычно существенное различие уровня s IgА в слюне людей с неодинаковой поражаемостью зубов кариесом. При этом даже в городах, население которых пользуется водой, бедной F, в группах людей, у которых выявлен относительно высокий уровень s IgА в слюне, количество этого Ig достоверно отличается от среднего значения этого показателя у людей, потребляющих воду, богатую F.

Приведенные данные раскрывают ранее неизвестную сторону механизма противокариозного действия F, связанного с его влиянием на формирование секреторного иммунитета, на выработку противострептококковых антител. Известно, что противокариозное действие s IgА обусловлено не его антимикробным действием, а его свойством препятствовать прилипанию и фиксации микроорганизмов, в частности кариесогенных. на поверхности эмали зубов.

Полученные данные позволяют считать реальным существование зависимости уровня s IgА от количества фтора, поступающего в организм. Для подтверждения этого наблюдения был изучен уровень s IgА не только в слюне, но и в других секретах. Оказалось, что как в слезной жидкости, так и в молозиве у людей, потребляющих воду, бедную F, уровень s IgА оказался достоверно более низким, чем у потребляющих воду с оптимальным, либо повышенным содержанием F.

Таким образом, можно считать, что дефицит фтора неблагоприятно сказывается на формировании секреторного иммунитета. Это положение имеет весьма важное биологическое и клиническое значение. Ведь поступление в организм микродоз F не может не отразиться на иммунной защите всех органов, иммунологические механизмы которых в той или иной мере связаны с секреторным IgА.

Из представленных материалов следует, что кариесрезистентность - это состояние организма и полости рта, которое обусловливает устойчивость эмали зубов к действию кариесогенных факторов. Кариесрезистентность определяется составом и структурой эмали и других тканей зубов, специфическими и неспецифическими факторами защиты полости рта, количественными и качественными показателями слюны, особенностями диеты, наличием вредных привычек, свойствами зубного налета. В свою очередь, практически каждый из приведенных выше факторов зависит от общего состояния организма, его реактивности и резистентности.

В отечественной стоматологии на сегодняшний день существует две модели обоснования кариеса: полиэтиологическая и моноэтиологическая. Обе эти модели имеют сторонников и противников, ни одна из них, к сожалению, не предлагает эффективной программы по решению проблем сохранения стоматологического здоровья населения. Таким образом, врач-стоматолог должен обладать достаточными знаниями, для того, чтобы уметь давать грамотные рекомендации пациентам по первичной профилактике кариеса.