Растворимость гидроксиапатита эмали зубов при снижении рн ротовой жидкости

Обновлено: 05.10.2022

Структурная резистентность эмали зубов - это способность зубов противостоять образованию кариеса за счёт свойств самой эмали.

Функциональная резистентность эмали зубов – это способность противостояния кариозному процессу за счёт условий окружающих зуб. К этим условиям относятся:

  • Характер принимаемой пищи (большое количество углеводов, отсутствие приема овощей, фруктов и кальцийсодержащих продуктов, способствуют развитию кариеса)
  • Уровень гигиены полости рта (плохая гигиена полости рта или её отсутствие)
  • Свойства и состав слюны (её рН, объем секреции и направленный ток слюны, реминерализующие свойства – насыщенность микроэлементами)
  • Местный противокариозный иммунитет (иммуноглобулины G и Е)

Кариесрезистентность включает определённые свойства эмали:

1. Кислотоустойчивость (важнейшее свойство).

Кариесрезистентность определя­ется не только состоянием тканей зуба, но и в значительной степени факторами полости рта, ротовой жидкости, состав которой в значи­тельной мере зависит от состояния организма и отражает его много­численные изменения.

Слюна играет важную роль в поддержании гомеостаза полости рта. Кариесустойчивость и кариес-восприимчивость в значительной степени зависят от качественных и количественных изменений слюны, характера слюноотделения, рН ро­товой жидкости.

Зуб состоит из твердых тканей — эмали, дентина, цемента и полости зуба — пульпы, выполненной сое­динительной тканью.

Эмаль — самая твердая ткань ор­ганизма, до 97 % ее составляют не­органические вещества — кристал­лы гидроксиапатита, карбонапати-та, фторапатита и др. В ней также содержится около 3,8 % свободной воды и 1,2 % органических ве­ществ.

Основная масса зуба — это ден­тин, который в коронковой части покрыт эмалью, в корневой — це­ментом. В дентине меньше неорга­нических веществ и больше органи­ческих и свободной воды. Дентин состоит из основного вещества и проходящих в нем дентинных тру­бочек (канальцев), в которых рас­положены отростки одонтобластов и проникающих из пульпы окончаний нервных волокон. Пока функ­ционирует зуб, продолжается про­цесс образования дентина, если пу­льпа жизнеспособна. Дентинные канальцы идут от внутренней по­верхности дентина к эмалево-дентинной границе.

Дентинные трубочки образуют систему, по которой поступают питательные вещества и циркули­рует дентинная жидкость. Ближе к пульпе количество трубочек наи­большее, а по мере удаления от пульпы их число уменьшается. Диаметр дентинных трубочек от 2 до 2,5 мкм.

В молочных зубах и особенно в постоянных несформированных просвет дентинных трубочек зна­чительно шире. Особенность строения дентина надо учитывать при использовании некоторых пломбировочных материалов в детском возрасте.

Основным источником поступле­ния веществ в эмаль является рото­вая жидкость.

В решении проблемы кариеса суще­ственное место отводится важней­шему физиологическому свойству эмали — проницаемости. Это свой­ство эмали зависит от особенностей ее структуры и химического состава самой твердой, высокоминерализо­ванной ткани, не способной к реге­нерации. Уровень проницаемости эмали определяется рН среды. Про­ницаемость возрастает при кариесе уже в стадии мелового пятна, т.е. на самой ранней стадии патологи­ческого процесса (очаговой деми­нерализации). Ионы кальция и дру­гие вещества способны проникать в меловое пятно эмали. На этом основана разработка патогенетиче­ской терапии начальных форм ка­риеса.

Проницаемость эмали зубов че­ловека значительно ниже по срав­нению с таковой у животных.

Проницаемость эмали молочных зубов и постоянных несформи­рованных значительно выше, чем проницаемость постоянных сформированных зубов. Зубной налет повышает уровень прони­цаемости эмали.

Эмаль — ткань эктодермального происхождения, подвергающаяся обызвествлению. Это бесклеточная ткань, в ней отсутствуют сосуды и нервы. После того как эмаль завер­шает формирование и обызвествле­ние, она лишается способности ро­ста.

Эмаль не способна к регенерации и возникающие в ней повреждения не ликвидируются. Исчезновение бе­лого подповерхностного кариозного пятна связано не с регенерацией эмали, а происходит под воздейст­вием реминерализирующих раство­ров, когда в эмаль искусственно поступают соли кальция, фосфо­ра, фтора и др.

Слюна является источником пи­тательных веществ для эмали. Од­нако интенсивность ионного об­мена и минерализации эмали наи­более выражена в детском и моло­дом возрасте, а с возрастом снижа­ется.

На самых ранних стадиях кариеса проницаемость эмали резко воз­растает (особенно молочных зу­бов). Повышение проницаемости эмали — признак прогрессирую­щей деминерализации твердых тканей зуба, но благодаря этому свойству развивается обратный процесс — реминерализация, ко­торая способствует приостановле­нию кариеса.

Поверхностный (наружный) слой эмали обладает особыми физиче­скими и химическими свойствами, отличающими его от подлежащих слоев. Он более устойчив к дейст­вию кислот. По-видимому, это свя­зано с более высоким содержанием кальция и фосфора в поверхност­ном слое. Причем содержание этих основных минеральных макроэле­ментов остается постоянно высо­ким в наружном слое, так как после прорезывания зубов основным источником поступления веществ в эмаль является слюна.

В наружном слое также опреде­ляется высокое содержание фтора, в 10 раз больше, чем в подлежащем слое.

К сильным кариестатическим агентам относятся фтор, фосфор, к средним — молибден, ванадий, медь, бор, литий, золото

Интенсивность кариеса в различ­ные возрастные периоды неодина­кова: чаще кариес развивается вскоре после прорезывания зуба (иногда в первые месяцы).

В детском возрасте сопротивляе­мость тканей зуба к кариесогенным факторам низкая, поэтому в этот период жизни активность кариеса выше.

Неблагоприятные условия в по­лости рта вскоре после прорезыва­ния зубов, когда эмаль еще оконча­тельно не созрела и не сформиро­валась, препятствуют созреванию эмали, т.е. формируется эмаль, не обладающая достаточной резистен­тностью к действию кариесогенных факторов. К неблагоприятным условиям полости рта относятся из­менение микрофлоры, избыточное потребление сладкого, гипосаливация, недостаточное поступление фтора и др.

Профилактика стоматологических заболеваний:

1) первичная — использование различных методов и средств для предупреждения возникнове­ния стоматологических заболева­ний. Начальные признаки пораже­ния тканей при проведении профи­лактических мероприятий могут стабилизироваться или подверг­нуться обратному развитию;

2) вторичная — применение тра­диционных методов лечения для остановки развившегося патологи­ческого процесса и сохранения тканей. Включает лечение кариеса зубов (пломбирование, эндодонтические процедуры), терапевти­ческое и хирургическое лечение за­болеваний пародонта и других за­болеваний полости рта;

3) третичная — восполнение анатомической и функциональной целости зубочелюстной системы. Предусматриваются использование средств, необходимых для замеще­ния отсутствующих органов и тка­ней, и проведение реабилитации пациентов, приближая насколько возможно их состояние к норме.

Программа первичной профилактики стоматологических заболеваний базируется на сочетанном использовании следующих трех методов:

Многие авторы отмечали, что снижение распространенности заболеваемости кариесом в экономически развитых странах в течение последних десятилетий связано с применением фторидов.
При этом решающее значение имеет местное применение фторидов и, прежде всего, применение фторсодержащих зубных паст. Фторапатит имеет лишь незначительный потенциал защиты от кариеса, а растворенные в окружающей эмаль зуба жидкой среде фториды не только способствуют реминерализации, но и замедляют деминерализацию твердых тканей зуба.
Исходя из того, что в период широкого местного применения фторидов снизилась распространенность заболевания кариесом, можно заключить, что регулярное применение соединений фтора способствует замедлению развития кариеса.

Фториды стимулируют реминерализацию

При нейтральной реакции среды (рН = 7) достаточно относительно небольших концентраций ионов, чтобы твердые ткани зуба находились в стабильном состоянии. Если в результате образования кислоты в зубной бляшке показатель рН снижается, то для предотвращения растворения твердых тканей зуба требуются более высокие концентрации ионов. При показателе рН примерно 5,5 насыщение ионами снижается, т. е. концентрации ионов кальция и фосфат-ионов в жидкости бляшки становится недостаточно для того, чтобы эмаль зуба находилась в состоянии стабильного равновесия. В результате может произойти растворение эмали (см. маркированные сиреневым и фиолетовым цветом участки на рис. 1 ).

Рис. 1.
Рис. 2. Содержание фтора в здоровой эмали и в различных участках мелового пятна (начальное кариозное поражение) (в модификации по Weatherell и соавт., 1977).
Рис. 3. Схема процессов де- и реминерализации (в модификации по Featherstone, 2000).

Фторгидроксиапатит (FHAP) и фторапатит (FAP), напротив, остаются стабильными и при снижении показателя рН среды.

Понижение насыщения этими соединениями и их растворение начинаются при показателе рН примерно 4,7. В случае повышения рН-показателя сначала наступает перенасыщение фторгидроксиапатитом, т. е. при реминерализации на первом этапе (образование фосфата кальция) вновь образуются фторгидроксиапатит и фторапатит. Это происходит при том условии, что в полости рта все еще имеются фториды. Затем при реминерализации после кислотной «атаки» происходит перераспределение неорганических минеральных компонентов эмали. При этом повышается доля содержания стабильного фторгидроксиапатита с незначительным содержанием карбоната, это происходит за счет снижения доли богатого карбонатами гидроксиапатита. Таким образом, если эмаль зуба сначала подверглась деминерализации, а затем произошла ее реминерализация, то она становится несколько более устойчивой к воздействию кислот, чем неповрежденная эмаль зуба. В процессе реминерализации важно, чтобы поступала содержащая ионы Ca2+, PO43– и OH– слюна, а также имелись в наличии свободные ионы фтора (F–).

Таким образом, можно заключить, что благодаря своей низкой растворимости даже при слабокислой среде фторгидроксиапатит быстрее образуется снова, чем другие неорганические компоненты эмали, содержащие фосфат кальция. Из этого следует, что фториды могут поддерживать и ускорять процесс реминерализации.

Содержание ионов фтора в здоровой эмали зуба ниже, чем при начальном кариозном поражении эмали (меловидном пятне), поскольку при таком поражении эмали уже было пройдено множество этапов де- и реминерализации. На рис. 2 показаны различные участки поражения эмали в стадии меловидного пятна.

При исследованиях, проведенных Weatherell и соавт., 1977, было установлено, что в области поверхности дефекта (В) отмечалась значительно более высокая концентрация ионов фтора (более 1100 ppm) по сравнению с концентрацией (450 ppm) в области здоровой поверхности эмали (А). В центре кариозного дефекта (С) концентрация ионов фтора была снижена до 150 ppm, а в более глубоких слоях эмали составляла лишь около 100 ppm. В тканях здоровой эмали зуба накоплено примерно на 2 % больше ионов фтора, чем в чистом гидроксиапатите. При оптимальных условиях реминерализации в области поверхности начального кариозного дефекта этот показатель может повышаться.

Повышение концентрации ионов фтора в области поверхности мелового пятна происходит по следующим причинам (Hallsworth и соавт., 1975):

  • пористая поверхность меловидного пятна более интенсивно поглощает ионы фтора;
  • ионы фтора стимулируют реминерализацию, т. е. образуется богатый ионами фтора апатит.

Деминерализованные кристаллы служат в присутствии ионов фтора ядром для образования нового минерала. Как упоминалось выше, уже при снижении показателя рН становится возможным процесс реминерализации, а ионы фтора ускоряют этот процесс. В результате образуется кислотоустойчивый слой эмали, обогащенный ионами фтора, но с небольшим содержанием карбонатов (рис. 3). Поэтому кариозные дефекты в начальной стадии не требуют оперативного лечения (препарирования).

При профилактике кариеса корня необходимо учитывать, что для замедления деминерализации в области дентина зуба в равной мере с эмалью необходимы значительно более высокие концентрации ионов фтора в окружающей зуб жидкой среде. Проведенные исследования (Baysan и соавт., 2001) показали, что при использовании хотя бы один раз в день зубной пасты с высоким содержанием ионов фтора (5000 ppm) наступает реминерализация начальных кариозных поражений корня зуба.

Антимикробное действие ионов фтора

При проведении лабораторных исследований было установлено, что в присутствии ионов фтора может замедляться метаболизм углеводов обитающими в полости рта стрептококками и лактобактериями (Balzar и соавт., 2001). При низком показателе рН во внеклеточной среде фтор поступает в бактериальную клетку в виде плавиковой кислоты (HF), которая затем диссоциирует на ионы H+ и F– (Li & Bowden, 1994). При этом происходит накопление ионов фтора внутри бактериальной клетки, а также одновременное перенасыщение цитоплазмы клетки кислотой. Внутри клетки ионы фтора могут оказывать влияние на два фермента: на энолазу и на выталкивающую протоны аденозинтрифосфатазу (Sutton и соавт., 1987). В результате повышения кислотности цитоплазмы может также замедляться транспорт глюкозы внутри клетки. Эти механизмы могут быть относительно легко подтверждены при проведении экспериментов с простыми клеточными культурами. Однако все еще нет доказательств тому, что такое антимикробное воздействие фтора играет роль в профилактике кариеса. Возможно, что для получения такого эффекта концентрации ионов фтора в полости рта недостаточно (ten Cate & van Loveren, 1999).

Пока остается спорным также и вопрос, препятствует ли обработка поверхности зуба фторсодержащими препаратами адгезии бактерий (van der Mei и соавт., 2008). Результаты исследований на эту тему различны. Одни исследования показали, что в результате обработки поверхности зуба фторсодержащими препаратами нарушаются адгезия бактерий и частично их внутриклеточный метаболизм. Другие исследования не выявили различий при сравнении необработанной и обработанной эмали зуба. Однако имеются указания на то, что катионы соединений фтора (например, олово или составные части аминов) могут препятствовать скоплению бактерий (van der Mei и соавт., 2008). При проведении исследований по изучению воздействия ионов фтора на состав микробной бляшки были также получены противоречивые результаты. Некоторые исследования показали, что ионы фтора снижают содержание Streptococcus mutans. Результаты же других исследований свидетельствовали о том, что показатели содержания Streptococcus mutans в микробной бляшке у жителей регионов с высоким и низким содержанием фтора в воде не отличались друг от друга (Kilian и соавт., 1979). Распространенное во всем мире применение фторсодержащей зубной пасты также не приводит к изменению показателей содержания Streptococcus mutans в микробной бляшке.

В связи с этим следует отметить, что также в кислых фторидах плавиковая кислота (HF) составляет только незначительную часть. Показатель кислотности (рК) плавиковой кислоты составляет 3,14. Это обозначает, что при таком значении рН половину раствора кислоты составляет соединение HF, а половину — ионы фтора. При показателе рН около 5 остается только 1 % HF, а остальная часть представлена свободными ионами фтора. Такие низкие показатели рН на поверхности зуба могут быть очень кратковременными.

На протяжении длительного времени также было распространено мнение, что определенные виды бактерий могут приспосабливаться к постоянному воздействию фтора, поэтому профилактический антикариозный эффект воздействия фтора может теряться. При проведении наблюдений было установлено, что такая адаптация к влиянию фтора, скорее всего, ведет к тому, что снижается ацидогенность микроорганизмов зубного налета (способность повышать кислотность), а следовательно, противокариозный эффект воздействия фтора не теряется (ten Cate & van Loveren, 1999).

Таким образом, можно заключить, что профилактическое воздействие ионов фтора в отношении кариеса лишь в незначительной мере связано (если вообще связано) с его действием на биопленку полости рта.

Снижение заболеваемости кариесом под воздействием фторсодержащих средств и рекомендации по их применению

Местное применение препаратов фтора было описано в многочисленных обзорных научных работах (Marinho и соавт., 2002a, b; Marinho и соавт., 2003 а, b, c; Marinho и соавт., 2004a, b; Walsh и соавт., 2010). О применении фторсодержащих таблеток имеется очень мало данных клинических исследований, подтвержденных доказательной медициной. Опубликованная информация о применении фторсодержащих таблеток основывается на том, что они действуют местно в области прорезавшегося зуба. Недавно опубликованные в обзорной статье данные (Rozier и соавт., 2010) не противоречат ранее имеющейся информации. Согласно опубликованным данным, фторсодержащие таблетки следует выписывать только детям с высоким риском развития кариеса в тех случаях, когда нет возможности регулярно применять другие методы фторирования (например, фторирование воды, фторирование пищевой соли, применение фторсодержащей зубной пасты). В таких ситуациях следует (если вообще следует) регулярно применять фторсодержащие таблетки для сосания.

В связи с тем, что фториды оказывают, прежде всего, местное действие на ткани зуба, почти во всех странах фторсодержащие таблетки назначаются в редких случаях или же больше не применяются.

О фторировании пищевой соли также имеется очень мало подтвержденных доказательной медициной данных (Yengopal и соавт., 2010). Но принято считать, что фторирование пищевой соли является эффективным мероприятием по профилактике кариеса. При этом в странах с высоким уровнем профилактики кариеса сложно количественно оценить, какой дополнительный профилактический эффект достигается при фторировании пищевой соли. Ежедневное использование фторсодержащей зубной пасты является основой профилактики кариеса при помощи фтора, поскольку этот метод легкодоступен. При регулярном применении фторсодержащей зубной пасты ионы фтора постоянно находятся на поверхности эмали и обеспечивают кариостатическое действие. Профилактический эффект фторсодержащих зубных паст в отношении кариеса был проверен исследованиями, проведенными со всеми возрастными группами (Marinho и соавт.. 2003a, c). Такой эффект возрастает при увеличении концентрации фтора (Walsh и соавт., 2010). Многие исследования показали, что даже применение детских зубных паст с концентрацией фтора 500 ppm оказывает профилактический эффект (Stookey и соавт., 2004, Lima и соавт., 2007). В недавно опубликованном кокрановском обзоре рекомендовалось применять зубную пасту с содержанием фтора 1000 ppm и выше (Walsh и соавт., 2010). Однако детям в возрасте до 6 лет следует применять специальную детскую зубную пасту, чтобы предотвратить флюороз, возникающий от чрезмерного поступления фтора в организм. Особенно это касается стран, где осуществляются и другие мероприятия по фторированию (например, фторирование пищевой соли или воды). Кроме того, как известно, воздействие фторсодержащей пасты усиливается при частой чистке зубов (Marinho и соавт., 2003a). Профессиональное нанесение фторсодержащих лаков и гелей особенно рекомендуется при повышенном риске возникновения кариеса (Marinho и соавт., 2003a, b). При повторном нанесении таких препаратов четыре раза в год профилактический эффект процедуры повышается.

Фторсодержащие гели можно также по индивидуальным показаниям наносить один раз в неделю при помощи щетки. В опубликованных по этому вопросу систематических обзорах отмечается, что профилактическое антикариозное действие таких процедур по эффективности соответствует нанесению фторсодержащих средств в стоматологическом кабинете четыре раза в год (Marinho и соавт., 2002a). Применять фторсодержащие ополаскиватели для полости рта рекомендуется только при достижении школьного возраста и при повышенном риске возникновения кариеса (Marinho и соавт., 2003b). Фторсодержащие ополаскиватели особенно рекомедуются пациентам с несъемной ортодонтической аппаратурой (Ogaard и соавт., 2006). Кроме того, результаты проспективных рандомизированных исследований свидетельствуют о том, что нацеленное применение фторсодержащих ополаскивателей для полости рта у подростков в период полового созревания приводит к снижению частоты возникновения аппроксимального кариеса по сравнению с контрольной группой пациентов (Moberg Sk?ld и соавт., 2005). Согласно результатам проведенных в 1990-х годах исследований, частота возникновения кариеса при интенсивном полоскании полости рта после чистки зубов была примерно на 20 % больше, чем при других методах полоскания (Chesters и соавт., 1992; Sj?gren & Birkhed, 1993; O’Mullane и соавт., 1997). При проведении через некоторый период времени проспективных исследований с контролем чистки зубов было установлено, что полоскание полости рта после чистки зубов не оказывает ранее предполагаемого негативного эффекта (Machiulskiene и соавт., 2002). Это относилось также к профилактике аппроксимального кариеса.

Полоскать рот после чистки зубов лишь небольшим количеством воды рекомендуется из следующих соображений:

  • для улучшения профилактического антикариозного эффекта;
  • для того чтобы большая часть зубной пасты с ее многочисленными наполнителями не сплевывалась.

Для того чтобы выработать универсальные рекомендации на этот счет для всех возрастных групп, необходимо проводить дальнейшие исследования.

В табл. 2 представлены рекомендации по применению фторсодержащих средств в том виде, в котором они приняты за основу профилактики кариеса в Германии и в Швейцарии.


ИССЛЕДОВАНИЕ РАСТВОРИМОСТИ ГИДРОКСИАПАТИТА В РАЗЛИЧНЫХ ПИТЬЕВЫХ ВОДАХ

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Гидроксиапатит, усредненный состав которого изображается формулой Са10(РО4)6(ОН)2, является природной неорганической фазой твердых тканей живых организмов и, в частности, тканей зубов (эмали, дентина). При этом в молекуле гидроскиапатита может быть от 8 до 12 ионов Са 2+ . Вместо ионов Са 2+ в его структуре могут быть ионы: Mg 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Н3О + и др. Гидроксильная группа может быть замещена ионами F - , Cl - , CO3 2- . В зависимости от состава гидроксиапатита, из которого строятся эндоскелет и зубы, меняются и свойства минерализованных тканей.

В настоящее время гидроксиапатит получают искусственным путем, и сформировались многочисленные направления его применения в качестве источника кальция и фосфора для организма,

для замещения дефектов твердых тканей, в качестве составной части композитных биологических материалов и стимулятора естественных процессов остеогенеза и т.д..

Разрабатываются методы синтеза комбинированных гелей, содержащих гидроксиапатит, для создания фармацевтических композиций местного и наружного применения с ранозаживляющим, противовоспалительным и остеопластическим действием ; а также керамических материалов на основе гидроксиапатита.

Гидроксиапатит является труднорастворимым сильным электролитом, константа его растворимость при 298К составляет 1,6 . 10 -58 . Для любого труднорастворимого электролита устанавливается динамическое равновесие между кристаллами электролита и его ионами в насыщенном растворе:

Нарушение этого равновесия, в частности, в среде полости рта, может привести к процессам минерализации или деминерализации эмали зубов. На смещение гетерогенного равновесия влияет множество факторов: рН ротовой жидкости, ее состав, качество питьевой воды и т.д.

Цель исследования

Изучение растворимости гидроксиапатита в различных питьевых водах.

Материалы и методы исследования

Исследование проводили методом прямой кондуктометрии с использованием кондуктометра «Анион 7020» и методом адсорбционной спектроскопии на спектрофотометре LEKI модели LEKI SS 2109 UV в ультрафиолетовой области спектра от 200 до 300 нм. Водородный показатель исследуемых вод определяли на рН-метре (иономере «Анион 4100»), жесткость определяли методом трилонометрии. Навески гидроксиапатита (ГАП) брали на аналитических весах. Использовали гидроксиапатит состава Са5(РО4)3ОН в виде тонкодисперсного порошка со средним размером частиц 2,5 мкм, синтезированный в Институте ХТТ УрО РАН . Навеску указанного гидроксиапатита растворяли в 30 мл питьевой воды. Использовали следующие воды: 1 – дистиллированная, 2 – дистиллированная после размораживания, 3 – водопроводная вода, пропущенная через фильтр «Барьер», 4 – питьевая вода «Здравница», 5 – питьевая вода «Родниковая слеза», 6 – вода из скважины на Широкой Речке. Характеристики указанных вод представлены в таблице. Измеряли величину удельной электрической проводимости чистой воды и растворов ГАП в указанных водах. Для отдельных проб воды и растворов ГАП в них снимали спектры поглощения на спектрофотометре. Измерения проводили сразу после растворения ГАП, а также через 24, 48 и 72 часа. Для каждого типа воды опыт повторяли 4-6 раз. В таблице представлены средние значения полученных экспериментальныхданных с указанием стандартного отклонения. В таблице представлены также водородные показатели и данные по жесткости исследуемых вод, т.е. по содержанию в них ионов кальция и магния, по результатам объемного анализа.

Результаты исследования и их обсуждение

Для определения растворимости гидроксиапатита (ГАП) в различных водах на основе кондуктометрических измерений руководствовались следующим соотношением:

где: - молярная электропроводность, См м 2 моль - ;

- удельная электропроводность, См м - ;

С – молярная концентрация раствора, моль л - .

Удельную электропроводность определяли экспериментально, молярную электропроводность приравнивали таковой при бесконечно большом разведении (λ) и рассчитывали по закону независимости подвижности ионов Кольрауша, поскольку раствор ГАП является очень разбавленным. Рассчитанные по указанной формуле молярные концентрации ГАП, а также растворимость ГАП (г/л) представлены в таблице.

Характеристика различных питьевых вод и растворимость в них гидроксиапатита (ГАП)

Публикую эту статью для Вашего ознакомления. На мой взгляд, познание данного материала очень полезно для стоматологов, так как он дает возможность глубоко понять один из важнейших факторов действия слюны –минерализацию, что чрезвычайно важно для глубокого понимания ее роли в физиологии и патологии полости рта. Очень важно – что здесь помещены конкретные данные, объясняющие роль слюны. Эту «находку» я сделал давно – в 70-х годах, однако, к моему сожалению, с ней современные коллеги мало знакомы. Извиняюсь за некоторую сложность изложения.

С уважением,
академик В.К. Леонтьев

После прорезывания зубов основная часть минеральных ионов попадает в эмаль из слюны. Благодаря этому в эмали поддерживается необходимый для функционирования уровень физико-химического обмена (Л.Н.Дагаева; Е.В.Боровский; П.А.Леус и др.). Однако минерализующая функция слюны изучена недостаточно, хотя показано важное значение в минерализации эмали перенасыщенности ее гидроксиапатитом (И.А.Бегельман; Jenkins G.H. и др.).

Значение особенностей смешанной слюны как минерализующей жидкости полости рта в сравнении с другими биологическими жидкостями очень важно для изучения ее роли в процессах ре- и деминерализации полости рта.

В данной статье представлены результаты изучения слюны более 300 человек резистентных и подверженных кариесу. Состав других биологических жидкостей взят из литературы. Данные по кальцию слюны рассчитывались исходя из того, что 50% его ионизировано, а 15% - связаны с белками (Hardel M., Frankel S.) при рН 7.0-7.4.

Как следует из таблицы ионная сила слюны как биологической жидкости в 4.5 раза ниже таковой плазмы крови, следствием чего является возрастание коэффициентов активности ионов кальция и фосфата в слюне. Коэффициент активности Са 2+ на 53%, гидрофосфата (НРО 2- 4) – на 74%, дигидрофосфата (Н2 РО - 4) – на 16% выше, чем в плазме крови. Поэтому расчетное произведение растворимости (ПР) (Ca 2+ х НРО 2- 4) в слюне в 2.7 раза превышает таковое для плазмы крови, что свидетельствует о большей способности слюны растворять, по сравнению с плазмой, минерализованные ткани. Однако наибольший интерес представляют результаты определения произведения растворимости Са 2+ х НРО 2- 4 в слюне, полученные на основании фактических данных. Они показывают, что для слюны оно в 4.5 раза выше, чем для плазмы. Сравнение убедительно свидетельствует, что, если плазма крови перенасыщена гидроксиапатитом (продуктами его гидролиза – Са 2+ 4 и НРО 2- 4) в 2.6 раза, то для слюны этот показатель равен 4.5. Следовательно, слюна в 1.7 раза более перенасыщена гидроксиапатитом жидкость, чем кровь, что говорить о ее значительном минерализующем потенциале. Таким образом, смешанная слюна имеет особенности минерализующей функции, что естественно, отражается на состоянии органов полости рта.

Из таблицы 2 и 3 видно, что активность и концентрация различных форм кальция в слюне несколько ниже, чем в плазме крови, тогда как концентрация и активность различных форм неорганического фосфата в ней по сравнению с плазмой в 5-10 раз выше. Основной формой фосфата в слюне является гидрофосфат (НРО 2- 4) – 67-75%. Концентрация дигидрофосфата (Н2РО - 4) существенно ниже, а фосфат (РО 3 4) – ничтожна. Следовательно, основной формой неорганического фосфата в слюне в физиологических условиях полости рта (рН – 6.8 и щелочнее) является гидрофосфат – основной продукт гидролиза гидроксиапатита эмали (У.Ньюман и М.Ньюман). Важной особенностью слюны является также очень высокая активность в ней неорганических фосфатов.

На основании показателей активности кальция и фосфата рассчитано произведение растворимости Са 2+ и НРО 2- 4 в смешанной слюне. Для лиц, резистентных к кариесу, оно составило 5.80 х 10 –7 , для подверженных кариесу – 4.69 х 10 –7 . Так как произведение растворимости насыщения слюны гидроксиапатитом составляет 1.28 х 10 -7 , можно сделать вывод, что слюна как резистентных к кариесу, так и подверженных ему лиц является жидкостью, резко перенасыщенной гидроксиапатитом, однако у последних эта насыщенность на 24% ниже, чем у первых. В целом же перенасыщенность слюны гидроксиапатитом примерно вдвое выше перенасыщенности плазмы крови относительно кости. Перенасыщенность слюны Са 2+ и НРО 2- 4 для зубов, очевидно, является основным механизмом поддержания постоянства состава их тканей. Он реализуется 3 путями: создается препятствие растворению зубов; облегчается внедрение ионов из слюны в эмаль; регулируется рН.

Регуляция рН в полости рта – наименее стабильный процесс. Наши исследования показали, что наиболее кислая реакция слюны соответствовала рН 5.00, наиболее щелочная – 7.95; следовательно, максимальные различия в концентрации ионов Н + в слюне разных лиц были 1000-кратными, тогда как для кальция и фосфата – не более чем 5-10 кратными.

Учитывая роль кислотного фактора в этиологии и патогенезе кариеса, мы проследили зависимость насыщенности слюны гидроксиапатитом от рН среды. Все расчеты проведены для средних (нормальных) количеств кальция и фосфата в слюне (рис.1).

Как следует из рисунка, с подщелачиванием среды увеличивается перенасыщенность слюны, подкисление же снижает степень насыщенности, и при рН 6.00-6.25 слюны становится ненасыщенной. Дальнейшее подкисление увеличивает ненасыщенность слюны Са 2+ и гидрофосфатом, что приводит к повышению растворимости эмали. Одна часть ломаной линии на графике соответствует рН от 6.0 до 8.0 и произведению растворимости 1.2 х 10 -7 и выше, вторая – рН 6.0 и ниже. Точка излома приходится на значение 1.2 х 10 –7 , соответствующее произведение растворимости Са 2+ х НРО 2- 4 в слюне.

Данные рисунка свидетельствуют, что по достижении состояния насыщенности слюны гидроксиапатитом при подкислении среды растворимость эмали в слюне резко увеличивается. Критическим значением при этом является рН 6.0-6.2. При изменении рН от 8.0 до 6.0 (в 100 раз) насыщенность слюны снижается в 6.3 раза, тогда как при изменении рН от 6.0 до 5.0 (в 10 раз) – 8.3 раза. Таким образом, подкисление среды до рН 6.0-6.2 быстро приводит к резкой недонасыщенности слюны гидроксиапатитом и, следовательно, увеличивает скорость растворения эмали. Подщелачивание слюны вызывает противоположный эффект и должно вести к камнеобразованию. Вероятно, многократно подчеркиваемые клиницистами антагонизм между кариесом и пародонтом, устойчивость зубов при пародонтитах к кариесу связаны с большей перенасыщенностью слюны гидроксиапатитом, так как реакция слюны при пародонтите является более щелочной, чем в норме, что способствует камнеобразованию при этом заболевании. Следует также подчеркнуть, что даже незначительный сдвиг рН - от 7.25 у резистентных к кариесу лиц до 7.06 у подверженных ему – уменьшает на 24% степень перенасыщенности слюны гидроксиапатитом, что не может не сказаться на гомеостазе полости рта.

Для изучения характерных особенностей свойств слюны интересен сравнительный анализ степени насыщенности 14 различных биологических жидкостей Са 2+ и гидрофосфатом. Для каждой из них учитывали рН, рассчитывали ионную силу, концентрацию кальция и фосфата, произведение растворимости гидроксиапатита и степень насыщения им.

Из таблицы 4 следует, что почти все биологические жидкости в организме человека перенасыщены либо кальцием и гидрофосфатом (11 и 14). Таким образом, состояние перенасыщения этими ионами является физиологическим для большинства внутренних сил. Во многих из них степень перенасыщенности равна таковой сыворотки (серозная, аминотическая жидкости, жидкость передней камеры глаза, лимфа). Только 3 жидкости – пот, панкреатический сок и спинномозговая – не насыщены, что, вероятно, обусловлено их особыми функциями.

Из приведенных в таблице 14 биологических жидкостей лишь три в условиях патологии способны к камнеобразованию: слюна, желчь и моча. Остальные ни при каких условиях не кристаллизуются. Анализируя свойства этих трех жидкостей, мы обнаружили у них ряд общих черт: 1) все они, особенно пузырная желчь, резко перенасыщены гидроксиапатитом; в близкой в пузырной желчи по составу печеночной желчи концентрация фосфата в 10 раз, а степень насыщения в 4-12 раз ниже; 2) для всех этих жидкостей характерно значительное варьирование рН: в слюне от 5.0 до 8.0, в желчи от 5.6 до 8.0, в моче от 5.00 до 7.5. Как и в слюне, степень насыщенности снижается с подкислением среды и возрастанием с ее подщелачиванием; 3) во всех названных биологических жидкостях, в отличие от других, концентрация фосфата значительно (в 3-10 раз) превышает концентрацию кальция.

Таким образом, перечисленные свойства отличают желчь, слюну и мочу от всех других биологических жидкостей и объединяет их по способности к кристаллизации минеральных компонентов в условиях патологии. Большая перенасыщенность гидроксиапатитом наблюдается и в других биологических жидкостях, однако значительных перепадов рН в них нет. Это является существенным отличительным свойством трех указанных жидкостей, которые может обусловливать разного рода патологию. Для слюны патология может быть связана с утратой защитного механизма перенасыщенности при рН ниже 6.0-6.2 и последующей деминерализацией эмали либо избыточным осаждением зубного камня при щелочном рН. В желчи и моче – это тенденция к камнеобразованию при сдвиге рН в щелочную сторону. В связи с этим значение рН и его колебания имеют чрезвычайно важное значение в возникновении патологических процессов в тканях, омываемых желчью, слюной и мочой.

Особый интерес представляет соотношение количества кальция и фосфата в биологических жидкостях. Из таблицы 4 следует, что гомеостаз кальция в организме можно считать более стабильным и обеспеченным. Его среднее содержание (не считая молока, где он связан с белком) колеблется в пределах от 1.14 до 3.8 х 10 -3 М, т.е. различаются лишь в 3-3.5 раза. Наибольшие колебания содержания фосфата гораздо более велики – от 0.8 х 10 -5 до 43.8 х 10 -3 , т.е. примерно 500-кратные. Это свидетельствует о большой лабильности содержания неорганического фосфата в организме человека. Следует обратить внимание на то, что количество фосфата в моче, слюне и желчи больше, чем содержание кальция. Перенасыщенность слюны гидроксиапатитом создается за счет высокой концентрации фосфата, тогда как в других жидкостях – в равной степени за счет содержания кальция и фосфата. Избыток фосфата в нейтральной и слабокислой среде препятствует кристаллизации в этих жидкостях, а во рту препятствует выхождению ионов кальция и фосфата из зубов, способствуя сохранению физиологической ситуации. Однако в щелочной среде повышенное количество фосфатов способствует образованию кристаллов и выпадению камней из-за возрастания перенасыщенности жидкости гидроксиапатитом.

Таким образом, проведенный анализ позволяет характеризовать слюну как биологическую жидкость, имеющую особенности состава и свойств, необходимых для сохранения гомеостаза в полости рта. Они обусловливают поддержание в полости рта большего, чем в сыворотке крови, произведения растворимости гидроксиапатита, перенасыщенности им слюны, что обеспечивает постоянство и динамику состава зубов. Важной особенностью слюны, как биологической жидкости, является способность рН к колебаниям в широких пределах, что легче изменяет состояние слюны от резко недонасыщенной к резко перенасыщенной гидроксиапатитом, от чего зависит ее способность к поддержке состава и свойств эмали. Другой особенностью слюны как биологической жидкости является превышение концентрации фосфата над концентрацией Са 2+ , что в норме является защитным свойством поддержания состава зубных тканей. Из всего многообразия биологических жидкостей организма сходными свойствами обладает только желчь и моча, также способные к камнеобразованию в определенных условиях.

Слюна имеет и ряд других особенностей, связанных с вариабельностью и способностью к изменению состава и зависящих от наличия в полости рта микрофлоры и пограничности ее с внешней средой.

Таким образом, минерализующая функция слюны имеет важное значение в поддержании гомеостаза в полости рта.

Таблица 1. Состояние минеральных ионов кальция и фосфата в крови и слюне


Недавно, на сайте «Dental Community», мною была опубликована статья «Минерализующая функция слюны и ее особенности», в которой впервые описывалась минерализующая функция слюны, механизм ее действия и ее роль в сохранении зубов.

В этой статье был разобран и показан механизм действия этой функции, даны расчеты и сравнение ее с функциями других (около 20) биологических жидкостей организма.

Из этой статьи важно вынести несколько выводов, важных для теории и практики медицины и стоматологии в частности. Эти выводы следующие:

1. Смешанная слюна человека, как и его кровь и практически все остальные биологические жидкости человека, содержат ионы Са и гидрофосфата (HPO4 2- ) в перенасыщенном состоянии. Эти ионы представляют собой продукты растворения гидроксиапатита Ca10(PO4)6(OH)2 – «жидкий гидроксиапатит»;

2. Нахождение ионов Са (гидроксиапатита) в биологических жидкостях организма в перенасыщенном виде является естественным их состоянием, необходимым для гомеостаза организма и его нормального обмена веществ;

3. Перенасыщенное состояние биологических жидкостей раствором гидроксиапатита является важнейшим состоянием организма, необходимым для его нормального функционирования. Потеря этого состояния смертельно опасно для организма и функции его отдельных органов, прежде всего зубов и скелета;

4. Природа избрала описанный механизм гомеостаза Са 2+ и HPO4 2- в организмах в перенасыщенном состоянии как наиболее простой и надежный метод снабжения этими необходимыми ионами и поддержания органов в функциональном состоянии. Степень перенасыщенности биологических жидкостей этими ионами регулируется многими факторами, но, в основном, рН этих жидкостей;

5. Сдвиг рН органов, тканей, биологических жидкостей в щелочную и кислотную сторону (алкалоз и ацидоз) являются очень серьезными нарушениями гомеостаза организма, часто не совместимыми с жизнью. Поэтому, очевидно регуляция рН является важнейшей функцией организма, особенно рН крови (7, 34-7, 36). Во рту рН определяется таким важнейшим показателем как кислотопродукция из пищевых продуктов и остатков пищи;

6. От рН биологических жидкостей некоторых органов (слюна, пузырная желчь, моча) зависит возможность в них камнеобразования (желчь, моча) либо общая или местная кислотопродукция (слюна), либо камнеобразование при подщелачивании (слюна), что всегда влечет за собой развитие патологии.

Хочу также остановиться на таком важнейшем свойстве биологических жидкостей как степень насыщенности жидкостей Са 2+ и HPO4 2- .

Возможны 3 состояния насыщения растворов:

Разберем какие возможности влечет за собой степень насыщенности биологических жидкостей гидроксиапатитом.

1. Любая биологическая жидкость будет стремиться к насыщению, что возможно за счет Са и Р пищи или растворения костей скелета. Оба таких состояния встречаются при патологии (очень редко) и признаком их может быть гипокальциемия или данные рентгенографии с признаками остеопороза;

2. Насыщенное состояние биологических жидкостей может быть только кратковременным, так как в соответствии с законами химии слюна может стать перенасыщенной, либо стать ненасыщенной Са 2+ + HPO4 2- . И то, и другое состояние является либо кратковременным (ненасыщенная), либо для его поддержания (перенасыщенная) должен существовать специальный механизм организма для поддержания его в таком состоянии.

Природа, как мы видим, избрала путь перенасыщения биологических жидкостей Са 2+ и HPO4 2- . Этот механизм поддерживается двумя процессами:

а) постоянным притоком Са и Р с пищей;

б) созданием депо Са 2+ и HPO4 2- в костном скелете в виде гидроксиапатита, который постоянно затрачивается либо восстанавливается за счет притока этих минералов из пищи.

Депо этих материалов в принципе в организме очень велико и при нормальном гомеостазе постоянно поддерживается диетой и гормональным равновесием ряда специальных гормонов и витаминов.

Степень перенасыщенности биологических жидкостей определяется в филогенезе многими факторами. В слюне он осуществляется двумя способами:

1. За счет наличия Са 2+ в жидкой фазе слюны;

2. За счет дополнительной связи Са с белками слюны и рядом других соединений. Это позволяет слюне быть устойчивым перенасыщенным раствором гидроксиапатита, необходимым для выполнения ею своих функций.

В чем же состоят минерализующие функции такой слюны

Слюна, будучи перенасыщенной жидкостью, согласно 2 закону термодинамики будет стремиться к равновесному состоянию – к избавлению от фактора перенасыщенности путем перехода ионов Са2+ и HPO4 2- в эмаль зубов, в зубной камень и пищу, обеспечив таким образом переход в равновесное состояние кальция и фосфата. Эти ингредиенты будут попадать в первую очередь в те поверхности зубов, которые активно омываются слюной, в те поверхности и точки, которые слабо минерализованы или деминерализованы - до полного насыщения Са и Р (процессы минерализации и реминерализации).

Таким образом, с помощью слюны протекают одновременно 2 вида процессов:

а) слюна приходит в равновесие, затратив свой Са и Р на минерализацию (реминерализацию) зубов;

б) зубы, имеющие недостатки минерализации эмали в силу различных причин (начальный кариес, процесс созревания эмали, ямки и фиссуры и др.) минерализуются путем заполнения вакантных мест в гидроксиапатите эмали либо приобретают более минерализованную структуру гидроксиапатита эмали, которая более резистентна к процессу кислотного растворения.

Таким образом, слюна человека в силу своей перенасыщенности гидроксиапатитом является главным регулятором гомеостаза эмали и зубов в целом, что в первую очередь должно быть оценено стоматологами (определение скорости секреции слюны, состава Са и Р, рН, степени перенасыщенности). В костях этот процесс во многом сходен, но Са и Р поступает только из крови.

Важным регулятором насыщенности слюны гидроксиапатитом является ее рН. Проведенные исследования показали, что слюна при рН ≈6, 0-6, 2 из перенасыщенной гидроксиапатитом жидкости превращается в насыщенную, а далее при действии кислот – в ненасыщенную им биологическую жидкость.

Таким образом, если рН слюны или ее части, адсорбированной на зубах (край эмали, кариозные пятна, несозревшая эмаль, эмаль фиссур и др.) имеет рН 6, 2 и ниже, то слюна в этих зонах из перенасыщенного гидроксиапатитом состояния переходит в ненасыщенную, из реминерализующей жидкости она становится деминерализующей. Мы достаточно хорошо знаем, что зубной налет при потреблении сахара и содержащих его продуктов может приобретать в находящейся в его составе слюне рН от 4, 5 до 6, 5, тем самым превращая зубной налет в главный деминерализующий фактор полости рта. Поэтому главная роль гигиены состоит в том, что при хорошей чистке зубов благодаря избавлению полости рта от налета такой кислопродуцирующий процесс невозможен. Кроме того, прием сладкого вызывает изменение всего рН объема слюны от 7, 0-7, 5 до 6, 0- 6, 5, что лишает слюну реминерализующих свойств и делает ее менее резистентной к кислотной атаке органических кислот, образуемых из сахара пищи.

Совершенно иная картина с перенасыщенной «жидким гидроксиапатитом» слюной. Переход ее в эмаль, особенно деминерализованную, происходит в нормальных условиях очень активно, но слюна при этом не теряет свои минерализующие функции. Она просто становится менее перенасыщенной и быстро восстанавливается при нормальном рН слюны (рН 7, 0-7, 5).

Такова, вкратце, минерализующая роль слюны и ее функции в сохранении резистентности зубов к микробной кислотной атаке, либо в предохранении их от кариеса.

В заключении хочу сказать, что 10-15% населения мира имеют сниженную функцию слюнных желез и выработку ими слюны, что играет немалую роль в развитии подверженности кариесу. Поэтому любые мероприятия в профилактике, направленные на определение функции слюнных желез, свойств слюны (особенно минерализаций и их регуляции) является перспективными в защите зубов от кариеса.

Литература:

1. Frankel S. – J. Oral Med., 1973, v. 28, p. 55-59

2. Hardel M. – Zahnartzl.Z., 1967, Bd 22, S. 1416-1419

3. Jenkins G.H. – J.dent.Res., 1966, v. 45, p. 662-663

4. В.К. Леонтьев «Об особенностях минерализующей функции слюны», ж. Стоматология, №6, 1981, с.5

5. В.К. Леонтьев «Эмаль зубов как биокибернетическая система», М., изд. «Геостар-Медиа№, 2016, 75 стр.

Просмотрено 283 Нравится 8 Мне нравится

Информация на этом сайте предназначена для профессионалов: врачей, ассистентов, зубных техников, гигиенистов

Читайте также: