Слюна играет важнейшую роль в поддержании физиологического равновесия процессов минерализации и деминерализации в эмали зубов. Минерализующая функция слюнных желез — одна из основных функций этого органа. Следует уточнить, что в полости рта находится не чистый секрет слюнных желез, а биологическая жидкость, часто в литературе называемая ротовой жидкостью. Она представляет собой суммарный секрет всех слюнных желез, включающий также детрит полости рта, микрофлору, содержимое десневых карманов, десневую жидкость, продукты жизнедеятельности микрофлоры мягкого зубного налета, распада мигрирующих из слизистой оболочки и выделившихся со слюной лейкоцитов, остатки пищевых продуктов и др.
Для стоматологов особый интерес представляет изучение именно ротовой жидкости, которую в дальнейшем для краткости мы будем называть слюной, так как она представляет собой среду, в которой на протяжении всей жизни находятся органы полости рта и которая, естественно, является важнейшим фактором поддержания гомеостаза в ней. Суммарный состав ее представлен в табл. 12. Исследование чистого секрета слюнных желез также представляет большой интерес для стоматологов, особенно в плане изучения состояния функции слюнных желез в условиях физиологии и патологии.
Существуют три аспекта проблемы участия слюны и слюнных желез в процессах минерализации, деминерализации и реминерализации эмали зубов, в поддержании гомеостаза минеральных компонентов в ней.
1) минерализующая функция слюны, благодаря которой осуществляются минерализация зубов, «созревание» эмали после прорезывания, поддерживается оптимальный состав эмали, происходит его восстановление после повреждения и болезней;
2) защитная функция, заключающаяся в ограждении органов полости рта от вредного воздействия факторов внешней среды;
3) очищающая роль слюны, состоящая в постоянном механическом и химическом очищении полости рта от остатков пищи, микрофлоры, детрита и др.
Таблица 12
Характеристика слюны кариесрезистентных (КР) и подверженных кариесу (КП) лиц
Продолжение
Минерализующая функция слюны
В основе минерализующей функции слюны лежат механизмы, препятствующие выходу из эмали составляющих ее компонентов и способствующие поступлению таких компонентов из слюны в эмаль. Эти механизмы и обеспечивают состояние динамического равновесия состава эмали.
Равновесие состава эмали и окружающей ее биолологической жидкости — слюны — поддерживается на необходимом уровне благодаря равнодействию двух процессов — растворения кристаллов гидроксиапатита эмали и их образования.
Растворимость солей в соответствии с химическими законами определяется величиной, называемой константой произведения растворимости (Кпр):
где аМ+ и аА~ — активности катиона и аниона в любом водном растворе, соприкасающемся с солью, в частности в эмали, с гидроксиапатитом. Константа произведения растворимости при равновесии является постоянной величиной. При pH 4,0 КпР гидроксиапатита определяется ионами Са2+ и Н2РО4^, что соответствует растворению Са(Н2РО4)2-Н2О (6). При физиологических значениях pH (более 6,2) образующаяся при pH 4,0— 6,2 соль СаНРО4-2Н2О спонтанно гидролизуется, образуя гидроксиапатит, который не имеет постоянного состава и Кпр которого лучше всего представить как аСа2+ и аНРО42-. Таким образом, гидроксиапатит (гидроксифторапатит) является основным твердым соединением кальция и фосфата, находящимся в организме при физиологических условиях.
Из изложенного выше следует, что растворимость гидроксиапатита минерализованных тканей человека будет определяться в первую очередь активной концентрацией Са2+ и НРО42-, pH среды и ионной силой биологических тканей и жидкостей. С этих позиций следует рассматривать и ситуацию с растворимостью эмали зубов в полости рта, процессы минерализации и деминерализации в ней. В связи с этим чрезвычайно важное значение при оценке этих процессов имеют концентрация кальция и фосфата, pH и ионная сила слюны.
Изучению концентрации кальция и неорганического фосфата в слюне посвящено много исследований. Однако их результаты неоднозначны, среднее же количество кальция в слюне составляет 0,04—0,08 г/л. В. К- Леонтьев установил, что у кариесрезистентных лиц содержание его в среднем равняется 0,0459±0,0011 г/л (при индивидуальных колебаниях от 0,0060 до 0,1230 г/л). В целом в слюне содержится в 2 раза меньше кальция, чем в сыворотке крови.
Содержание неорганического фосфата в слюне, по данным разных исследователей, составляет от 0,06 до 0,24 г/л. В. К- Леонтьев нашел, что у кариесрезистентных лиц количество его равняется в среднем 0,1929± ±0,0076 г/л при колебаниях от 0,086 до 0,64 г/л. В среднем содержание неорганического фосфата в слюне в 2— 10 раз выше, чем в сыворотке крови.
Кальций в слюне находится как в ионизированном (55%), так и в связанном состоянии. Значительная часть кальция связана с белками. F. С. Driessens (1982) установил, что 87,2% его составляет ультра- фильтрующийся кальций, а с белками связано 12,8%. Считают, что в среднем 15% кальция связаны с белками, около 30% находится в комплексных связях с фосфатами, цитратом и др., около 5% кальция — в виде ионов. Кальций в слюне может связываться амилазой, муцином, гликопротеидами.
Основываясь на данных литературы и результатах собственных исследований, мы провели анализ состояния кальция и фосфата в слюне (табл. 13, 14). Из общего количества кальция в слюне кариесрезистентных лиц 0,0459 г/л в среднем 0,0230 г/л находится в ионизированном состоянии, 0,0069 г/л связано с белками и 0,0161 г/л входит в состав комплексов. Активного кальция в слюне 3,10-10~4 г/л.
Неорганический фосфат в слюне находится в виде пирофосфата (незначительное количество) и в различных замещениях ортофосфата. Почти весь фосфат ультрафильтрующийся, лишь 5,7% его связано с белками. Подкисление ротовой жидкости приводит к повышению концентрации дигидрофосфата, в результате чего резко снижается минерализующая функция слюны. Общее содержание фосфата в слюне 0,193 г/л, из них 0,146 г/л составляет однозамещенный фосфат, 0,047 г/л — двузамещенный и 0,99-10~5 г/л — ортофосфат.
Содержание кальция, фосфата и карбоната в слюне в первую очередь зависит от деятельности слюнных желез. Установлено, что у различных видов животных слюнные железы по-разному транспортируют в слюну минеральные компоненты. У человека в них концентрируются йод, фосфат, роданит, железы крыс и собак не способны накапливать фосфат, а крыс — роданит и йод.
Таблица 13
Содержание кальция в слюне кариесрезистентных и подверженных кариесу лиц
Примечание. Здесь и в табл. 14 верхняя цифра — концентрация в г/л, нижняя — в ммоль/л.
Таблица 14
Содержание фосфата в слюне кариесрезистентных и подверженных кариесу лиц
Железы человека в отличие от желез животных (крыс, собак) не могут концентрировать кальций. Слюнные железы обладают высокой селективностью в проницаемости различных ионов, что позволило Ю. А. Петровичу (1968) говорить о наличии специального гематосаливар- ного барьера.
Ранее уже отмечалась высокая вариабельность содержания кальция и фосфата в слюне, что может оказывать большое влияние на интенсивность процессов минерализации и реминерализации в полости рта, индивидуальную резистентность к кариесу. Важным фактором является постоянный уровень секреции кальция и фосфата под влиянием различных факторов в течение суток [Сунцов В. Г., 1972]. Очевидно, это обстоятельство чрезвычайно важно для поддержания гомеостаза зубных тканей, так как обеспечивает постоянство концентрации основных минеральных компонентов, необходимых для физико-химического обмена в эмали.
В группе кариесрезистентных лиц имеется подгруппа лиц с очень большим содержанием кальция и фосфата в слюне, отсутствующая в группе подверженных кариесу, которая по уровню минеральных веществ в слюне неоднородна. Очевидно, неоднородность группы кариесрезистентных лиц по составу слюны обусловлена различной степенью резистентности их к кариесу, тогда как неоднородность группы подверженных кариесу, вероятно, связана с разной активностью кариеса. В. Б. Недосеко (1985—1989) показал, что при высоком уровне резистентности к кариесу скорость секреции слюны равна 0,86±0,16 мл/мин, pH 7,39±0,10, наблюдается низкая деминерализующая активность осадка слюны. При среднем уровне резистентности скорость секреции слюны снижается до 0,42±0,06 мл/мин, pH равняется 7,25+0,06, возрастает деминерализующая активность осадка. При очень низкой резистентности к кариесу скорость секреции слюны наиболее низкая — 0,41+0,05, pH 7,23+0,07, а деминерализующая активность осадка наиболее высокая.
Изучение pH слюны издавна привлекало внимание исследователей. Это связано с важной ролью, которую, согласно теории Миллера, созданной в 1890 г., и ее современными модификациями, играет кислотный фактор полости рта в патогенезе кариеса зубов. Характерной чертой большинства исследований кислотности среды в полости рта является стремление найти источник продукции кислоты и доказательства ее прямого деминерализующего воздействия на ткани зубов как ведущего звена патогенеза кариеса зубов. Видимый деминерализующий эффект эмали наблюдается при pH ниже 6,0, поэтому исследователей в первую очередь интересует возможность понижения pH в полости рта ниже этого уровня. В абсолютном большинстве работ указывается, что в среднем pH слюны в полости рта находится в пределах 6,5—7,5, т. е. является нейтральной [Берри М. Я., 1948; Stolnes Н. et al 1962; Core D., 1965; Kwapisz H. et al., 1980].
По данным В. К. Леонтьева (1978), pH смешанной слюны кариесрезистентных лиц (328 человек) в среднем равен 7,25 ±0,024 (колебания от 5,40 до 7,95). Сравнительно кислая среда (pH ниже 6,40) выявлена лишь у 1,8±0,7% лиц, тогда как у подверженных кариесу людей такая реакция среды отмечалась у 8,9±1,5%; pH слюны ниже 5,8 в отдельных случаях отмечали И. Г. Лукомский (1948), М. Л. Берри (1954) и др. Однако такая реакция слюны бывает очень редко. Значительно чаще кислая среда наблюдается в мягком зубном налете, кариозных полостях, осадке слюны, где pH снижается до 4,0. Снижение pH происходит после попадания в полость рта углеводов. Определение pH слюны является наиболее информативным методом изучения образования кислоты из пищевых продуктов. Этот же показатель можно успешно использовать как индикатор средств, подавляющих ацидогенную микрофлору полости рта.
В этом плане заслуживают внимания данные О. В. Бурдиной (1988), которая изучала характер слюноотделения у кондитеров. Она установила, что содержание остаточных сахаров в смешанной слюне кондитеров в середине рабочего дня превышало фоновый уровень в 5—7 раз и оставалось достоверно высоким к концу смены (рис. 43).
Наиболее сильным дестабилизирующим pH фактором слюны является кислотопродуцирующая активность микрофлоры полости рта, которая особенно высока в области спинки языка и контактных поверхностей зубов [Румянцев В. А., 1988]. Концентрация молочной кислоты в слюне кондитеров в начале смены составляла в среднем 0,86±0,38 ммоль, а через 3—4 ч возрастала в 4—5 раз по сравнению с фоновой и оставалась на высоком уровне (3,9±0,62 ммоль) до конца смены. Автор считает также, что с увеличением стажа работы на кондитерской фабрике количество слюны уменьшается, а вязкость ее увеличивается.
43. Концентрация остаточных сахаров и молочной кислоты в смешанной слюне работниц в течение рабочей смены.
1 — остаточные сахара, 2 — молочная кислота, 3 — границы доверительных интервалов.
Таким образом, можно считать установленным, что слюна, как правило, имеет нейтральную реакцию, а кислая реакция является очень редким исключением. Локальное же понижение pH в полости рта -— явление закономерное, связанное с жизнедеятельностью микрофлоры зубного налета, кариозных полостей, осадка слюны. Однако кислоты, продуцируемой на этих участках полости рта, недостаточно для понижения pH во всей массе слюны, хотя некоторое его понижение может наблюдаться. При определении pH слюны 676 человек установлено, что у подверженных кариесу лиц слюна более кислая, чем у резистентных к нему (соответственно 7,6±0,026 и 7,25±0,024, р>0,001), хотя сохраняется у тех и других в пределах нейтральной реакции. Следовательно, именно локальное понижение pH может иметь важное значение в патогенезе кариеса зубов. В целом изменения pH слюны при кариесе невелики и обнаруживаются только при обследовании больших групп населения [Бурдина О. В., 1988].
А. В. Румянцев (1985—1989) показал, что индивидуальная вариабельность pH слюны относительно невелика— в 2—10 раз меньше, чем зубного налета.
Очень мало изучен другой аспект влияния pH слюны на минерализацию и деминерализацию эмали зубов — зависимость интенсивности этих процессов от pH среды. Основным механизмом поддержания гомеостаза минерального обмена во рту является состояние перенасыщенности слюны гидроксиапатитом. Как отмечалось выше, при гидролизе гидроксиапатита основными продуктами реакции являются ионы кальция и гидрофосфата (НРО42-), поэтому растворимость гидроксиапатита костей и зубов представляют как произведение растворимости активных концентраций кальция и гидрофосфата. У. Ньюман и М. Ньюман (1961) первыми установили, что кровь перенасыщена кальцием и гидрофосфатом и это позволяет организму регулировать состав минерализованных тканей и поддерживать их гомеостаз на необходимом уровне. На способность слюны поддерживать гомеостаз зубных тканей в полости рта указывали F. Brudevold и соавт. (1965), J. М., Jenkins (1980) и др. В литературе перенасыщенность биологических жидкостей ионами Са2+ и НРО42- обычно называют перенасыщенностью гидроксиапатитом. Она характерна для животного организма в целом и универсальна для него. В соответствии с собственными наблюдениями и данными литературы мы произвели расчет ионной силы, концентрации Са2+ и НРО42-, произведения растворимости активного Са2+ и активного НРО42- и степени насыщения этими ионами 14 различных биологических жидкостей человека при различных pH (табл. 15).
Как следует из данных, представленных в табл. 15, лишь три биологические жидкости — пот, спинномозговая жидкость и панкреатический сок — оказались ненасыщенными гидроксиапатитом. Все остальные являются или насыщенными, или перенасыщенными Са2+ и НРО42~. Следовательно, состояние перенасыщенности жидкостей организма гидроксиапатитом является универсальным для него.
Состояние перенасыщенности слюны гидроксиапатитом имеет первостепенное значение для сохранения и поддержания постоянства зубных тканей в полости рта, для обеспечения гомеостаза минеральных компонентов в полости рта (рис. 44). Перенасыщенность слюны солями кальция и фосфата препятствует растворению эмали, так как слюна уже перенасыщена составляющими эмаль компонентами; б) способствует диффузии в эмаль ионов кальция и фосфата, поскольку их активная концентрация в слюне значительно превышает таковую в эмали, а состояние перенасыщенности способствует их адсорбции на эмали, в результате чего увеличивается скорость первой фазы ионного обмена в гидроксиапатите. Таким образом, состояние перенасыщенности слюны гидроксиапатитом автоматически поддерживает гомеостаз эмали и процессы минерализации и реминерализации этой ткани. Слюна перенасыщена почти во всех пробах независимо от стимуляции и содержание гидроксиапатита возрастает с увеличением скорости слюноотделения. Углекислота слюны также влияет на степень ее насыщения гидроксиапатитом. Слюна околоушной железы в отличие от секрета других желез часто бывает недонасыщена им, с чем связывают более интенсивное поражение кариесом зубов верхней челюсти.
В. Б. Недосеко (1987) показал, что степень перенасыщенности слюны гидроксиапатитом постепенно снижается от 4,76±0,49 у лиц с высоким уровнем резистентности к кариесу до 4,27±0,22 у лиц с очень низким ее уровнем.
Минерализующая роль слюны многократно доказана в эксперименте и клинике, особенно в исследованиях с радиоактивными изотопами [Кочержинский В. В., 1973; Боровский Е. В., Леус П. А., 1978 и др.]. Результаты этих опытов убедительно свидетельствуют о ведущей роли слюны в поступлении в эмаль минеральных солей. В этом отношении особенно показательны опыты с изолированием поверхности зубов от слюны путем покрытия их коронками. В них четко показано, что основным путем минеральных веществ, поступающих в эмаль, служит слюна.
Таблица 15
Сравнительная характеристика биологических жидкостей человека по некоторым показателям минерального обмена
44. Кристаллы высохшей капли слюны человека.
Каковы же количественные показатели степени насыщения слюны гидроксиапатитом? Проведенные нами на основании полученных данных расчеты показали, что при ионной силе смешанной слюны (μ), равной 0,036 (в крови 0,165), коэффициенты активности ионов в слюне значительно выше, чем в крови. Для Са2+ в слюне он выше на 55%, для НРО42~— на 74%, для Н2РО4-— на 16%. Следовательно, активность (активная концентрация) основных минеральных ионов в слюне относительно выше, чем в сыворотке крови, что обусловливает более интенсивные процессы минерализации в полости рта. Сравнительные данные о состоянии минеральных ионов в слюне и сыворотке крови приведены в табл. 16.
Таблица 16
Показатели состояния ионов кальция и фосфата в слюне и крови
Как следует из данных, представленных в табл. 16, уже по показателям насыщения произведение растворимости гидроксиапатита в слюне более чем в 2,5 раза выше, чем для крови (соответственно 1,28-10—7 и 0,48- • 10-7), что является специфической особенностью слюны. Кровь перенасыщена гидроксиапатитом в 2— 3,5 раза, так как фактический показатель произведения растворимости 0,89—1,70-10-7 гораздо выше, чем в насыщенном состоянии (0,48х10~7). Для слюны аналогичный показатель выше и в среднем равен 4,5 (соответственно 1,28-10-7 и 5,80-10-7). Следовательно, слюна по сравнению с сывороткой крови более перенасыщена гидроксиапатитом, что свидетельствует об ее активной минерализующей функции. У лиц с множественным кариесом степень перенасыщенности слюны в среднем на 24 % ниже, чем у резистентных.
Однако минерализующая функция слюны в отличие от сыворотки крови имеет некоторые особенности, заключающиеся прежде всего в значительной вариабельной реакции ее среды (pH). Как известно, pH крови отличается поразительной стойкостью, в слюне же pH изменяется в значительных пределах — от 6,0 до 8,0, что неизбежно сказывается на перенасыщенности слюны гидроксиапатитом. С уменьшением pH степень, перенасыщения слюны гидроксиапатитом резко снижается. Изменение pH от 6,0 до 8,0 соответствует произведению растворимости гидроксиапатита от 1,20-10~7 и выше, т. е. состоянию перенасыщенности слюны. Перенасыщенность слюны сохраняется лишь до pH 6,0—6,2, а при дальнейшем подкислении она быстро становится ненасыщенной гидроксиапатитом, способной к его быстрому растворению и теряет свои минерализующие свойства.
При изменении pH слюны от 6,0 до 8,0, когда концентрация ионов водорода повышается в 100 раз, степень насыщения слюны снизилась в 6,3 раза, тогда как изменению pH от 6,0 до 5,0, при котором концентрация ионов водорода снизилась только в 10 раз, степень насыщения слюны гидроксиапатитом уменьшается в 8,3 раза. Следовательно, при подкислении слюны снижаются степень насыщения ее гидроксиапатитом и связанные с этим минерализующие свойства слюны. При этом pH 6,0—6,2 является критическим, когда слюна из состояния перенасыщения переходит в ненасыщенное состояние, из минерализующей становится деминерализующей жидкостью. Особенно же опасно понижение pH ниже 6,0, так как при этом потеря минерализующих свойств особенно интенсивна. У лиц с низким pH слюны и отложениями зубного камня выявлено высокое содержание в ней кальция и фосфата.
Ю. Г. Семерьянов (1985) установил, что у лиц с хроническими неспецифическими заболеваниями слюнных желез на 40% снижается уровень секреции, pH повышается до 6,98±0,05 и резко повышается концентрация натрия и калия, что сопровождается резким увеличением заболеваемости кариесом.
Подщелачивание слюны дает обратный эффект: повышаются минерализующие свойства слюны вследствие увеличения степени перенасыщенности гидроксиапатитом, отмечается образование зубных камней. Вероятно, многократно отмеченный клиницистами антагонизм между кариесом и пародонтозом, устойчивость зубов при пародонтозе к кариесу связаны с большей перенасыщенностью слюны гидроксиапатитом при пародонтозе, что способствует образованию камней при этом заболевании.
Таким образом, процессы деминерализации в полости рта связаны не только с непосредственным влиянием органических кислот, образующихся локально на поверхности эмали зубов, но и с подкислением слюны (локально и во всем ее объеме в целом), в результате чего уменьшается перенасыщенность ее гидроксиапатитом. При этом снижается интенсивность процессов минерализации и нарушается равновесие процессов минерализации и деминерализации в пользу последних. Вероятно, именно этот фактор является важнейшим среди механизмов деминерализации в полости рта.
В осуществлении минерализующей функции слюны важное значение имеют и некоторые другие особенности ее состава и свойств. Данные, представленные в табл. 15, свидетельствуют о том, что из 14 анализируемых жидкостей лишь 3 в условиях патологии способны к образованию камней — слюна, пузырная желчь и моча. Эти жидкости в отличие от остальных имеют ряд особенностей: 1) они перенасыщены гидроксиапатитом; 2) в них наблюдается значительное варьирование pH: в слюне — от 5,0 до 8,0, в желчи — от 5,6 до 8,0, в моче — от 5,0 до 7,5; в этих биологических жидкостях концентрация фосфата значительно выше (в 3—10 раз), чем кальция.
Указанные выше качества описываемых трех биологических жидкостей являются их важными отличительными свойствами, которые могут обусловить различную патологию. Для слюны она выражается в потере защитного механизма перенасыщенности гидроксиапатитом при pH ниже 6,0, что приводит к преобладанию процессов деминерализации, либо избыточном отложении зубного камня при щелочной pH. В желчи и моче отмечается тенденция к образованию камней при снижении pH. Следовательно, величина pH и ее колебания имеют важное значение в возникновении патологических процессов в тканях, омываемых этими биологическими жидкостями.
Интерес представляет соотношение количества кальция и фосфата в биологических жидкостях. Из данных, представленных в табл. 15, следует, что гомеостаз кальция в организме можно считать более стабильным и обеспеченным, колебания его среднего содержания находятся в пределах от 1,14-10-3 до 3,80-10-3 М, т. е. различаются лишь в 3,5 раза. Пределы колебаний концентрации фосфата гораздо шире — от 0,8-10~5 (пот) до 43,8-10-3 (желчь), т. е. различаются в 500 раз. Это свидетельствует о большой лабильности содержания неорганического фосфата в организме человека. Характерно, что перенасыщенность гидроксиапатитом жидкостей, в которых легко нарушается минеральный обмен (слюна, желчь, моча), создается в основном за счет высоких концентраций фосфата, тогда как в других жидкостях в равной степени за счет кальция и фосфата.
Избыток фосфата в нейтральной и слабокислой среде препятствует процессу кристаллизации в этих жидкостях, а во рту — деминерализации зубов, способствуя сохранению физиологического равновесия. Важное значение в поддержании pH слюны имеют также буферные системы, особенно фосфатная, карбонатная и белковая.
К сожалению, очень небольшое количество исследований посвящено изучению механизма изменений состава слюны и ее свойств при возникновении патологии или наличии факторов, предрасполагающих к ее развитию. Так, Е. Г. Соколинская (1988) установила, что у детей, родившихся от матерей, страдавших токсикозом беременности, наблюдаются сниженная реактивность слюнных желез, низкая скорость тока слюны, высокая ее вязкость, нарушение буферных свойств, небольшое содержание ионов кальция и фосфатов. Эти нарушения, несомненно, являются основой для последующих нарушений роста, развития и формирования органов полости рта.
Отмечено, что кристаллообразующая функция слюны снижается в период созревания прорезавшихся постоянных зубов. В этот же период уменьшается содержание в ней кальция [Токуева Л. И., 1985]. Очень глубокие нарушения в деятельности слюнных желез, в составе и свойствах слюны найдены при облучении организма и заболеваниях желудочно-кишечной системы. Г. А. Чернявский (1982) и Э. М. Кузьмина (1980) обнаружили в этот период значительное увеличение вязкости слюны, способности к кристаллообразованию, подкисление слюны. П. Я. Леус (1977) и О. В. Бурдина (1988) также выявили выраженные нарушения способности слюны к кристаллообразованию при заболеваниях желудочно-кишечной системы и поджелудочной железы. Указанные факты свидетельствуют о том, что влияние состава и свойств слюны на состояние органов полости рта во многом зависит от закладки, развития и формирования слюнных желез, а также от их нарушения при общих заболеваниях человека.
Имеется и вторая сторона проблемы. Отмеченные выше изменения состава и свойств слюны при общей патологии человека пока явно недостаточно используют в диагностике и лечении соматических заболеваний. О такой возможности убедительно свидетельствуют данные С. В. Харченко и соавт. (1984—1989), которые предлагают использовать кристаллообразование слюны как тест-систему для предварительной диагностики и экспресс-диагностики многих соматических заболеваний или просто состояния неблагополучия в организме.
Таким образом, слюну можно рассматривать как биологическую жидкость, особенности состава и свойств которой способствуют поддержанию гомеостаза минеральных компонентов в полости рта.
Защитная и очищающая функции слюны
Эти функции очень важны для нормальной жизнедеятельности органов полости рта и реализации минерализующей и реминерализующей функции слюны. В условиях физиологии они обеспечиваются несколькими механизмами — антимикробным, иммунологическим, пелликулообразующим, механическим и химическим очищением, смачивающими и смазывающими свойствами слюны.
Наиболее важным в осуществлении этих функций является сам процесс секреции слюны, выделение ее необходимых компонентов для увлажнения полости рта, омывания всех ее участков, вымывания из ретенционных зон нефизиологического содержимого — микрофлоры, остатков пищи, детрита, смазывания полости рта.
Известно, что слюнные железы человека постоянно вырабатывают слюну. Деятельность желез регулируется разными отделами нервной системы и зависит от вида раздражителей — пищевых и др. На состав и количество слюны влияют также характер слюноотделения (условно- и безусловнорефлекторный) и тип высшей нервной деятельности.
Для очищения полости рта большое значение имеют количественные характеристики слюноотделения. Имеющиеся сведения свидетельствуют о том, что у лиц с интактными зубами скорость слюноотделения колеблется в широких пределах — от 0,03 до 2,40 мл/мин. В ночной период слюноотделение замедляется, что создает возможность для развития микрофлоры и возникновения кариесогенной ситуации [Петрович Ю. А., 1966]. Постоянный ток слюны способствует интенсивному очищению полости рта, вымыванию из нее остатков пищи, продуктов распада, микрофлоры, обмену веществ в тканях зубов и слизистой оболочке. При многих заболеваниях, особенно желудочно-кишечного тракта, существенно нарушаются слюноотделение и состав слюны, что может способствовать возникновению кариеса. Особенно неблагоприятны врожденное отсутствие слюнных желез, истинная ксеростомия, состояние после рентгенотерапии слюнных желез, когда резко возрастает интенсивность кариеса. Приведенные выше данные свидетельствуют о важности очищающей и защитной функций слюнных желез.
На слюноотделение влияют очень многие факторы, в связи с чем функция слюноотделения очень лабильна и ранима. Очевидно, что снижение слюноотделения должно отрицательно отражаться на состоянии зубочелюстной системы. Исследования показали, что кариес сопровождается уменьшением саливации на 25%. Средние показатели секреции слюны у кариесрезистентных лиц составили 0,40±0,02 мл/мин по сравнению с 0,31 ± ±0,01 (р>0,001) у подверженных кариесу людей при •очень высоком уровне индивидуальных колебаний — от 0 до 0,87 мл/мин. У женщин величина секреции ниже. Снижение уровня секреции слюны является неблагоприятным фактором, так как уменьшение тока слюны приводит к ухудшению механического и химического очищения полости рта из-за того, что не хватает слюны для удаления остатков пищи, детрита, микробной массы. Самоочищение полости рта ухудшается также при увеличении вязкости слюны [Боровский Е. В., Леус П. А., 1979]. Эти факторы также отрицательно влияют на процессы минерализации в полости рта, так как ее уровень зависит от омывания зубов слюной. Кроме того, ухудшение самоочищения полости рта приводит к снижению интенсивности процессов минерализации в полости рта и созданию благоприятных условий для развития в ней микрофлоры.
Одним из важных свойств слюны является ее защитная функция. Она связана с механическими, иммунологическими и антибактериальными свойствами слюны. Постоянный ток слюны, увлажнение ею слизистой оболочки полости рта способствуют сохранению органов полости рта в активном функциональном состоянии, уменьшают трение, способствуют вымыванию микрофлоры, детрита, остатков пищи, предотвращают высыхание слизистой оболочки и развитие воспалительных процессов. Находящиеся в слюне мукопротеины (муцина) уменьшают трение органов полости рта, придают слюне необходимую вязкость. В этом отношении очень интересны система эластазы нейтрофилов и ее кислотостабильный местносинтезируемый ингибитор. От активности указанной системы во многом зависят интенсивность процессов деструкции пародонта и процессы заживления в полости рта. Е. В. Пустовойт (1985) показала, что у больных с воспалительными заболеваниями пародонта активность эластазы нейтрофилов слюны резко возрастает: при гингивите — в 18, при пародонтите легкой, средней, тяжелой степени — соответственно в 30, 76, 200 раз. Это, без сомнения, свидетельствует о важной роли этого фермента слюны в патогенезе указанных заболеваний. Одновременно наблюдается снижение активности ингибитора эластазы нейтрофилов. Таким образом, при болезнях пародонта создаются условия для деструкции эластических волокон пародонта и нейтрализуются его защитные факторы. После хирургического лечения наблюдается некоторая нормализация деятельности этой системы.
Антибактериальные факторы в полости рта представлены лизоцимом, лактопероксидазой и другими веществами белковой природы. Они обладают бактериологическим и бактериостатическим свойствами, благодаря которым и осуществляется их защитная функция. Источниками этих веществ служат слюнные железы и десневая жидкость. Предприняты попытки использовать иммунологическую защиту для профилактики кариеса, в частности проводили вакцинирование против наиболее кариесогенного Str. mutans, и в экспериментах на приматах получены неплохие результаты. Однако при разработке этого направления необходимо учитывать, что слюнные железы не способны активно секретировать иммуноглобулины и попадание их в полость рта зависит от многих, в том числе и случайных, факторов. В связи с этим наряду с активной иммунизацией против кариеса необходимо добиваться увеличения содержания специфических иммуноглобулинов в слюне и повышения местного иммунитета.
Важную роль в осуществлении и нарушении минерализации играют процессы самоочищения в полости рта. Под самоочищением понимают постоянную способность полости рта к очищению ее органов от детрита, остатков пищи, микрофлоры. Основную роль в самоочищении полости рта играют слюнные железы, обеспечивающие адекватные объем секреции, ток и качество слюны, необходимые для формирования пищевого комка, удобного для разжевывания и заглатывания. Для эффективного самоочищения важное значение имеют также движения нижней челюсти, языка, правильное строение зубочелюстной системы.
Причинами нарушения самоочищения полости рта могут быть воздействие факторов, отрицательно влияющих на функцию слюнных желез, а также малоподвижность или неподвижность языка и нижней челюсти, увеличение ретенционных пунктов, недостаточная гигиена полости рта, инородные предметы (протезы и др.). Общеизвестно также отрицательное влияние на самоочищение полости рта тесного расположения зубов, различных зубочелюстных аномалий, кламмеров протезов, отсутствия контактных пунктов зубов, обнажения шеек зубов и нависания края металлических коронок, шинирования челюстей.
Малоисследованным, но, очевидно, очень важным фактором, влияющим как на самоочищение полости рта, так и на развитие патологии зубов, слизистой оболочки и пародонта, а также играющим роль в диагностике, являются электрохимические процессы в полости рта. В основе их развития лежит наличие в полости рта трех видов сред — жидкой (слюна, десневая жидкость), твердой (зубы) и мягкой (десны, слизистая оболочка). На их поверхности возникают различные явления, особенно на границе сред жидкость — твердое тело, жидкость — мягкая среда, твердое тело — мягкая среда. В области их контакта образуется двойной электрический слой, в результате чего возникают электрохимические потенциалы (ЭХП) различной величины. Разность ЭХП разных точек полости рта влечет за собой появление между ними электрического тока, что в отдельных случаях может привести к развитию нежелательных, в том числе патологических, процессов.
Проведенные исследования [Писчасова Г. К-, 1979; Бочкарева Л. П., 1984] позволили установить наличие ЭХП в полости рта и определить их величину относительно потенциала ртутно-каломельного электрода сравнения. Полученные данные имеют большое значение для «определения состояния зубов и зубных протезов в полости рта. Так, величина ЭХП зубов у кариесрезистентных лиц оказалась в пределах от +5 до + 160 мВ. Наиболее высокий ЭХП в резцах (режущий край), наиболее низкий — в пришеечной области зубов. Каждый вид зубов и его поверхности имеют различные величины потенциалов. При кариесе величина ЭХП принимает отрицательные значения и зависит от активности кариозного процесса. Такие же явления наблюдаются при углеводной нагрузке на зубы и деминерализации эмали. После пломбирования зубов ЭХП вновь приобретают положительные значения, кроме случаев, когда активность кариеса велика или отмечается плохое качество пломбы.
Выраженные изменения величины ЭХП происходят при протезировании, причем этот процесс зависит в первую очередь от материала протеза, а также от его качества, в том числе от состояния зуба, покрываемого коронками, и степени прочности взаимосвязи коронки с зубом через цемент. Наличие в полости рта протезов из разных металлов, особенно и золота и стали, имеющих резко различные (в 300—400 мВ) потенциалы, часто приводит к негативным последствиям. В этих случаях в полости рта возникают электрические токи, в связи с чем у пациентов появляются неприятные ощущения и патологические изменения тканей.
Установлена зависимость ЭХП от состояния протезируемого зуба и его контакта с протезом. В. А. Дербуш (1981) показал, что в зависимости от исходной величины ЭХП протезируемых зубов можно прогнозировать исход протезирования. Он также отметил, что по величине ЭХП протеза можно установить состояние зуба под ним, процесс рассасывания цемента и, следовательно, необходимость замены протеза.
Описанные и другие электрохимические процессы во рту чрезвычайно мало изучены, поэтому исследование механизмов электрохимических процессов на границе слюна — зубы имеет важное значение для решения вопросов патогенеза, диагностики, клиники и лечения стоматологических заболеваний, в связи с чем следует интенсивно разрабатывать этот аспект проблем стоматологии.
Важное значение для течения процессов минерализации имеет функциональное состояние слюнных желез. Установить его можно с помощью метода функциональных нагрузок путем определения величины секреции и состава слюны до и после приема определенного количества различных пищевых ингредиентов. Результаты проведения таких функциональных проб в группах резистентных и предрасположенных к развитию кариеса лиц показаны в табл. 17.
Из данных, приведенных в табл. 17, видно, что у лиц, подверженных кариесу, в сравнении с кариесрезистентными отмечается гораздо более низкий уровень секреции слюны в ответ на пищевую нагрузку. У всех восприимчивых к кариесу лиц слюна имеет более кислую реакцию. В ответ на пищевую нагрузку со слюной кариесрезистентных лиц выделяется достоверно больше минеральных компонентов, чем у предрасположенных к нему. Все эти данные свидетельствуют о значительных нарушениях функциональной активности слюнных желез у подверженных кариесу лиц, выражающихся в снижении уровня секреции в ответ на нагрузку. Отмечается также нарушение реактивности слюнных желез, что проявляется отсутствием или снижением реакции в ответ на действие пищевых раздражителей. У больных кариесом наблюдается быстрая истощаемость секреции слюны неадекватно потребностям организма для поддержания гомеостаза в полости рта.
Снижение функциональной активности слюнных желез имеет серьезные отрицательные последствия: 1) снижается степень омывания зубов слюной, в результате чего уменьшается резистентность эмали к деминерализующим воздействиям из-за повышения ее растворимости, и снижается реминерализующий эффект; 2) при уменьшении секреции слюны ухудшается самоочищение полости рта, что способствует развитию микрофлоры и приводит к другим неблагоприятным последствиям; 3) уменьшение выделения минеральных компонентов со слюной у восприимчивых к кариесу лиц отрицательно влияет на гомеостаз в полости рта. Таким образом, нарушения функциональной активности слюнных желез оказывает отрицательное влияние на процессы минерализации в полости рта.
В отличие от остальных компонентов пищи сахар (сахароза) и некоторые другие простые углеводы (глюкоза, фруктоза) оказывают специфическое воздействие на состав слюны и обмен вещества в полости рта (см. табл. 17).
Под неспецифическим влиянием пищи на состав слюны и функцию слюнных желез подразумевают деятельность слюнных желез, связанную с такими качествами пищи, как сухость, влажность, твердость и др., присущими различным ингредиентам пищи, от которых зависят количество и скорость выделения секрета, время пребывания пищи во рту, самоочищение зубов.
Сравнительные данные о влиянии различных пищевых ингредиентов на состав слюны при функциональных пробах (М ± m. р)
Примечание. Степень достоверности рассчитана и проставлена между КР и КП.
Специфическое действие простых углеводов проявляется в том, что употребление пищи, содержащей простые углеводы, вызывает в полости рта своеобразный «взрыв» обменных процессов. Это в первую очередь проявляется в значительной активации гликолиза и накопления в полости рта молочной, пировиноградной и других кислот. Их количество в слюне возрастает в 9—16 раз в течение ближайших 20 мин после приема сахара, затем быстро уменьшается, возвращаясь к исходному уровню через 60—90 мин. У больных кариесом продукция кислот достоверно выше и нормализация происходит гораздо медленнее.
Прием сахара приводит также к подкислению слюны, повышению концентрации кальция и уменьшению содержания фосфата. Увеличение количества кальция в слюне связано, вероятно, с деминерализующим эффектом новообразованных при гликолизе неорганических кислот. Снижение концентрации фосфата обусловлено его утилизацией для энергетических процессов (фосфорилирование). Аналогичных изменений при приеме других пищевых продуктов не наблюдается, что свидетельствует о специфическом действии простых углеводов в полости рта.
Таблица 17
Метаболический «взрыв» осуществляется микрофлорой полости рта и зубного налета, активно утилизирующих углеводы и накапливающих их в виде резервных полисахаридов. Продолжительность метаболических реакций определяется временем ликвидации (20—60 мин) резерва остаточного сахара в полости рта [Недосеко В. Б., 1989].
Специфическое влияние углеводов на обмен вещества в полости рта связывают с их готовностью (в отличие от белков, жиров и полисахаридов, требующих для вступления в процессы обмена предварительного гидролиза, набухания, активации) к вступлению в метаболические реакции уже в полости рта, где условия для усвоения углеводов микрофлорой близки к идеальным [Леонтьев В. К„ 1978].
В последнее время (1978—1989 гг.) возникли новые представления о структуре слюны и механизме ее воздействия на органы полости рта [В. К. Леонтьев, Г. К. Писчасова, М. Г. Галиулина, Т. Л. Пилат]. В отличие от традиционно существующего мнения о слюне как ионно-белковом истинном водном растворе, в котором находится сложный комплекс белков и различных ионов, в настоящее время получены данные, позволяющие представить слюну как структурированную систему. Основу слюны составляют мицеллы, связывающие большое количество воды, в результате чего все водное пространство слюны оказывается связанным и поделенным между ними.
Имеется много фактических данных, подтверждающих правильность такого представления. Во-первых, необычно высокая вязкость слюны при незначительном содержании в ней белка (0,2—0,4%) свидетельствует о высокой степени структурированности этой биологической жидкости. Во-вторых, на это же указывает зависимость свойств слюны от pH и ионного состава. В-треть- их, одновременное присутствие в слюне несовместимых ионов возможно только при ее мицеллярном строении. В-четвертых, в слюне имеются все условия для мицеллирования, например для образования ядер мицелл (более высокая концентрация одних ионов по сравнению с другими, высокая концентрация ионов, достаточная для образования потенциалопределяющих ионов, ионов адсорбционного и диффузного слоев). В-пятых, в слюне наблюдаются процессы, характерные для мицеллированных систем: высокая лабильность, агрегирование, выпадение в осадок в виде зубного налета и др.
Каков же вероятный состав мицелл в слюне? В соответствии с ее составом и свойствами можно предположить, что основным видом мицелл в слюне являются мицеллы фосфата кальция. Это связано, во-первых, с тем, что именно данные ионы находятся в слюне в неравновесных концентрациях, причем содержание фосфата в 3—4 раза выше, чем кальция. Во-вторых, эти ионы способны к активному взаимодействию с образованием нерастворимого ядра мицеллы. В связи с изложенным вероятный состав мицелл можно представить в следующем виде:
Ядро мицеллы состоит из m молекул фосфата кальция. В качестве потенциалопределяющих ионов на поверхности ядра сорбируются находящиеся в слюне в избытке п молекул гидрофосфата. В адсорбционном и диффузных слоях мицеллы будут находиться ионы Са2+, являющиеся противоионами. Способность белков слюны связывать Са2+ должна способствовать привлечению их в диффузный слой и проявлению их защитного действия по отношению к мицеллам, в результате которого их устойчивость в целом значительно повышается. Белки, связывающие огромное количество воды, способствуют распределению всего объема слюны между мицеллами, в результате чего она структурируется, приобретает высокую вязкость, становится малоподвижной.
В целом в свете рассмотренных выше положений слюну можно представить как биологическую жидкость, весь объем которой распределен между мицеллами, окруженными плотными структурированными водно-белковыми оболочками, соприкасающимися между собой, что приводит их к взаимному отталкиванию и поддержанию друг друга в растворе, так как все окружающее пространство занято такими же шароподобными мицеллами. Таким образом, с указанных позиций слюна представляет собой как бы объем, туго наполненный воздушными шарами (мицеллами), что позволяет им поддерживать друг друга в подвешенном состоянии и препятствует взаимодействию друг с другом.
Структурированное состояние слюны позволяет совершенно с иных позиций рассматривать проблему взаимодействия слюны с зубами и тканями полости рта, устойчивость слюны, влияние на нее различных физиологических и патологических факторов. Их воздействие на слюну необходимо учитывать прежде всего с точки зрения влияния на состав мицелл и их устойчивость. Совершенно по-другому с указанных позиций представляются такие процессы, как адсорбция и диффузия, лежащие в основе процессов минерализации, реминерализации и др. С указанной точки зрения по-новому следует подходить и к проблеме создания профилактических и лечебных средств для полости рта. Например, в кислой среде состав мицелл фосфата кальция можно представить следующим образом:
Заряд гранулы в кислой среде уменьшится вдвое, уменьшится диффузный слой, а следовательно, и устойчивость мицеллы. Кроме того, ионы дигидрофосфата такой мицеллы не участвуют в процессе реминерализации. Для поддержания мицеллы в устойчивом состоянии часть эмали зубов под влиянием ионов кислоты растворится, она будет нейтрализована, постепенно состав мицеллы восстановится, и вновь может начаться реминерализация растворившейся эмали.
В щелочной среде состав мицелл фосфата кальция можно представить таким образом:
Такая мицелла практически неустойчива, так как ионы фосфата и кальция быстро взаимодействуют между собой, образуя выпадающий в осадок фосфат кальция. Это явление, действительно, наблюдается в полости рта при повышении pH слюны, когда резко активизируется процесс камнеобразования.
Любые изменения концентрации ионов в слюне также небезразличны для устойчивости мицелл. С этих позиций становится более ясной роль нарушения ионного состава слюны в физиологических процессах и в развитии патологии полости рта.
Новые представления о структуре слюны требуют дальнейшего изучения, так как раскрытие сущности этого процесса может открыть совершенно новые подходы к диагностике, профилактике и лечению стоматологических заболеваний.
Таким образом, слюна является важнейшим фактором гомеостаза минеральных компонентов в полости рта благодаря своим минерализующим свойствам, реализующимся благодаря механизму перенасыщенности ее гидроксиапатитом, защитному, антибактериальному, иммунологическому механизмам, самоочищающей функции полости рта.