Повышение реминерализирующей функции ротовой жидкости с помощью эндогенных и экзогенных методов насыщения ее минеральными комплексами

Предупреждение кариеса зубов — одно из основных направлений профилактической стоматологии. Несмотря на широкий круг исследований в данной области, факторы, приводящие к возникновению и развитию кариеса зубов, по-прежнему подлежат длительному изучению [1]. Известно, что восприимчивость к кариесу связана со структурой и свойствами твердых тканей зубов, строением зубных рядов и челюстей, диетой, составом ротовой жидкости (РЖ), уровнем профилактики и состоянием всего организма в целом [1, 2, 4, 5]. Поэтому возникновение кариеса зубов целесообразно изучать на разных уровнях: организменном, системном, органном, тканевом, молекулярном [5].

В повседневной практике кариес эмали выявляется тогда, когда он наблюдается визуально в стадии белого пятна [5]. Данная форма заболевания наступает при накоплении многочисленных циклов, включающих в себя процессы деминерализации и реминерализации, когда в результате жизнедеятельности бактерий, удаления части биопленки с поверхности эмали, повышенной кислотности, нарушенного органоминерального обмена в слюне и отсутствия необходимой профилактики баланс в циклах сдвинут в сторону деминерализации [1, 2, 8, 10]. Едино-временные, обратные деминерализации процессы восстановления зубной эмали в целом называются реминерализацией и осуществляются за счет РЖ, перенасыщенной по отношению к зубной эмали ионами (Са²⁺, HPO₄^2–, Na⁺, Mg²⁺, Cl^–, F^–, OH^– и т. д.). Суть реминерализации состоит в насыщении данными ионами и комплексами поверхностных слоев эмали, последующей их кристаллизации и формировании в пораженных областях утраченных минеральных форм [6, 12, 13].

Разработка методики повышения кариесрезистентности, т. е. сопротивления твердых тканей зубов воздействию кариесогенных факторов, является одной из самых актуальных задач современной профилактики кариеса [2, 5]. В настоящее время наиболее действенным способом предотвращения развития кариозного процесса на начальных стадиях является реминерализующая терапия. Она базируется, во-первых, на способности ряда веществ проникать в эмаль зуба и образовывать химически стабильные соединения, а во-вторых, на возможности целенаправленного изменения и поддержания состояния РЖ (ее кислотности, минерального и органического состава) на таком уровне, при котором организм сам может восполнять все минеральные потери [1, 4].

Для создания условий, при которых организм смог бы самостоятельно препятствовать развитию кариеса, требуется рассмотреть процесс реминерализации эмали как разноуровневый, включающий в себя ионобменные реакции, которые протекают в эмали после прорезывания зубов. Условия этих физико-химических процессов зависят от состава и свойств РЖ, взаимодействующих с поверхностным слоем эмали через сформировавшуюся на нем сложную многослойную структуру, т. е. биопленку, в которую входят различные органические вещества и минеральные ионы, бактерии и вода [10].

Оптимальная реминерализация начального кариеса эмали и ее искусственно вызванных кариесподобных поражений эмали осуществляется при малых концентрациях кальция и фосфата (1—2 ммоль/л) в РЖ. В то время как в деминерализованной области в подповерхностном слое эмали они составляют 0,1 ммоль/л [9]. Движущей силой реминерализации является градиент концентрации кальция и фосфата, содержание которых в перенасыщенной биопленке в 30 раз превосходит таковое в подповерхностных деминерализованных областях эмали [1, 2].

На наш взгляд, восстановление уровня естественной реминерализации до необходимого зависит от длительного воздействия на поверхность эмали оптимальными концентрациями кальция, фосфатов и фторидов. Эндогенный, биологически доступный кальций, производные фосфора и фтора могут повысить кариесрезистентность и будут способствовать активной минерализации поверхностной эмали в областях, подвергшихся деминерализации [1].

К сожалению, в огромной совокупности возможных ситуаций, приводящих к возникновению кариеса, детали процессов реминерализации либо не рассматриваются, либо рассматриваются чисто теоретически. Поэтому востребованы и необходимы исследования по изучению химического состава тканей зуба, особенно эмали, с целью эффективного управления процессами ее развития и реминерализации, позволяющими успешно проводить лечение и профилактику кариеса [4].

Цель нашей работы — определение эффективности и корреляционных взаимоотношений между эндогенными и экзогенными методами насыщения ротовой жидкости минеральными комплексами.

Исследование проводилось нами в 5 этапов, в нем приняли участие 95 человек — студентов-добровольцев (33 мужчины и 62 женщины) в возрасте 22—30 лет, которые дали информированное согласие. Пациенты были физически здоровые, без вредных привычек.

За 1 неделю до начала исследования и во время него пациенты соблюдали обычный для них режим питания, стандартный водный режим, не принимали лекарственных препаратов, не употребляли алкоголь и не курили. Режим гигиены рта заключался в ополаскивании рта водой без использования зубных щеток, паст и других средств гигиены.

Регламент забора РЖ был следующим. На 8-й день после начала наблюдений без изменения условий гигиены ротовой полости в утреннее время до приема пищи пациенты в первый раз собрали РЖ методом сплевывания в пробирку без стимуляции. Эта Р.Ж. являлась контрольным образцом (1-й этап). Для определения эффективности экзогенных методов профилактики нами была выбрана зубная паста с мультиминеральным комплексом Рокс активный кальций (Россия), включающая в себя глицерофосфат кальция, хлорид магния, кремний, ксилит 6%. В тот же день после сбора контрольной порции РЖ пациенты использовали для чистки зубов предложенную зубную пасту. Через 5 мин после чистки зубов РЖ собирали в пробирки. В этом заключался 2-й этап исследования. На 3-м этапе, спустя 30 мин, РЖ собирали в пробирки в 3-й раз. На следующий день пациенты стали принимать таблетки Рокс Медикал (Россия) — минеральный комплекс, в состав которого входят глицерофосфат кальция, магния сульфат, ламинария, витамины В1, В6. Пациенты чистили зубы зубной пастой Рокс активный кальций (Россия), принимали по 1 таблетке препарата 3 раза в день после еды в течение 3-х суток.

На 4-м этапе после 3-дневного приема жевательных таблеток на 4-й день утром до приема пищи методом сплевывания снова была собрана в пробирки РЖ. В течение 2 нед всем пациентам было предложено не чистить зубы, соблюдать обычный режим питания и тот же образ жизни, что и в начале исследования. По истечении 2 нед на 5-м этапе исследования у всех пациентов также утром натощак методом сплевывания в пробирки был произведен забор РЖ. РЖ, собранная в пробирки на всех этапах исследования, центрифугировалась при скорости 3000 оборотов в 1 мин, для получения осадка. Надосадочная жидкость удалялась с помощью микропипетки, а осадок высушивали в термостате при температуре 36 °C.

Изучение особенностей строения и химического состава осадка РЖ после указанной пробоподготовки образцов в нашей работе было проведено методом инфракрасной (ИК) спектроскопии. Для сбора ИК-спектров использовали спектрометр Vertex-70 («Bruker», Германия) и приставку нарушенного полного внутреннего отражения PLATINUM ATR с алмазной призмой. Спектры были собраны в диапазоне 4000—500 см^–1. Расчет интегральных площадей характерных полос колебания, а также их отношений производили, используя программное обеспечение OPUS («Bruker»), включающее в себя широкий спектр функциональных возможностей для различных типов измерений, обработки и оценки данных, полученных методами ИК-спектроскопии. При анализе полученных спектров опирались на ряд источников литературы, в которых методом ИК-спектроскопии исследовались РЖ, твердые ткани человеческого зуба, а также фосфаты, имеющие отношение к образованию эмали и дентина [3, 10, 13]. Список активных колебаний в полученных спектрах, области и частоты, в которых расположены максимумы колебательных полос, а также их принадлежность к группам колебаний приведены в табл. 1.

Первичный анализ всех данных показал, что все полученные спектры, независимо от способа их регистрации, содержат абсолютно один и тот же набор колебательных мод и незначительно отличаются друг от друга по интенсивности тех или иных колебаний (рис. 1, 2).

Из полученных нами данных (см. рис. 1, 2, табл. 1) следует, что основные колебательные полосы в ИК-спектрах пропускания всех образцов сухих остатков РЖ, полученных в ходе выполнения этапов исследования, принадлежат к следующим группам и комплексам. 1-я и наиболее наглядная группа высокоинтенсивных колебаний, расположенная во всех спектрах в области 900—1200 см^–1 принадлежит модам, появление которых связано с присутствием в образцах производных фосфора, таких как фосфаты, глицерофосфаты и фосфолипиды. Необходимо отметить, что, основываясь на полученных результатах и анализе данных литературы, можно утверждать, что обнаруживаемая схожесть спектров крови и слюны в отношении мод с максимумом в области 1050 см^–1 позволяет отнести данные колебания к органическим производным фосфатов, глицерофосфатов и фосфатазы, а именно к комплексу C-O-P-O-C.

Следующая большая группа колебательных полос, локализованных в области 1240—1700 см^–1 может быть соотнесена с вторичными амидами: Амид I (80% валентное колебание C=O связи в области 1615—1675 см^–1), Амид II (60% деформационное колебание N-H связи и 40% валентное колебание C-N связи в области 1520—1575 см^–1) и Амид III (40% валентное колебание C-N связи, 30% деформационное колебание N-H связи в области 1270—1315 см^–1). Моды, расположенные в спектрах в области 1400—1430 см^–1, принадлежат валентным колебаниям C=O связи колебаниям групп COO и CH₂/CH₃.

Группа полос в ИК-спектрах, локализованных в области 2750—2950 см^–1, соответствует колебаниям C-H связей. Широкая колебательная полоса в области 3250—3450 см^–1 соотносится с N-H связями протеинов, гормонов, а также может быть связана с присутствием в образцах O-H гидроксильных групп (т.е. воды).

Следует отметить, что в ИК-спектрах ротовой жидкости, собранной на 4-й день после 3-дневного приема таблеток на основе глицерофосфата кальция и в спектре таблетки на основе глицерофосфата кальция, присутствует еще 1 дополнительная группа колебаний с максимумами в области 730—770 см^–1, которая может быть соотнесена с производной фосфатной группы Р₂О₇ (рис. 2).

На рис. 1 вместе с образцами РЖ также приведены ИК-спектры пропускания зубной пасты с мультиминеральным комплексом на основе глицерофосфата кальция и таблетки на основе минерально-витаминного комплекса и глицерофосфата кальция на рис. 2. Анализ данных и их сопоставление со спектрами сухих остатков РЖ показывает, что в ИК-спектрах профилактических средств присутствуют группы колебаний, идентичные тем, что мы наблюдаем в спектрах Р.Ж. Это связано с наличием в составе профилактических средств аналогичных органоминеральных групп и комплексов, т. е. применение выбранных профилактических средств должно отразиться на изменении органоминерального баланса РЖ и найти проявиться в ИК-спектрах образцов.

Данные ИК-спектроскопии позволяют считать, что упомянутые изменения органоминерального баланса могут быть изучены путем расчета и анализа минералорганического и фосфатуглеродного соотношений между минеральной и органической составляющими в сухом остатке Р.Ж. Для расчета первого из них достаточно взять отношение интегральной площади фосфатных полос в ИК-спектре (области спектра 900—1200 и 730—770 см^–1) к интегральной площади полосы колебаний 1615—1775 см^–1, соотносимой с Aмид I. Фосфатуглеродное отношение может быть рассчитано по отношению интенсивности полосы колебаний C=O и CH₂/CH₃ связей, локализованных в области 1430—1400 см^–1 к интенсивности фосфатных полос в ИК-спектре (900—1200 и 730—770 см^–1). Результаты расчетов приведены в табл. 2.

В табл. 2 мы приводим относительные изменения минералорганического и фосфатуглеродного соотношений (относительно усредненных показателей до использования зубной пасты и жевательных таблеток). Как видно из данных на 1-м этапе исследования (см табл. 2), использование зубной пасты приводит к значительному увеличению минералорганического соотношения (в среднем практически в 1,7 раза), а также к двукратному увеличению фосфатуглеродного соотношения. Это свидетельствует о том, что после применения гигиены полости рта с использованием зубной пасты на основе глицерофосфата кальция в РЖ значительно увеличивает содержание фосфатов, полученных из экзогенного источника. Однако, как следует из этих данных, уже через 30 мин величины указанных соотношений приходят к уровню, который они имели до применения зубной пасты, что свидетельствует о краткосрочном эффекте такого способа реминерализации эмали.

Анализируя результаты изменения минералорганического и фосфатуглеродного соотношений после применения таблеток на основе глицерофосфата кальция, можно сделать вывод, что на 4-е сутки после 3-дневного употребления таблеток отмечалось в среднем 9% увеличение минералорганического соотношения по сравнению с исходным (контрольным) образцом Р.Ж. Что касается фосфат-углеродного соотношения, то после употребления таблеток на основе глицерофосфата кальция оно увеличивается в среднем практически в 2 раза благодаря повышению содержания в РЖ фосфатных групп.

Через 2 нед после 3-дневного приема таблеток минералорганическое и фосфатуглеродные соотношения в ротовой жидкости практически вернулись к исходным значениям, но при этом отмечалось в среднем увеличение на 4% минералорганического соотношения по сравнению с исходным (контрольным) образцом Р.Ж. Что касается фосфатуглеродного соотношения, то после употребления таблеток на основе глицерофосфата кальция оно превышает исходные значения в среднем на 17% при констатации наличия следов фосфатных групп.

Все приведенные факты свидетельствуют о том, что органоминеральный баланс РЖ после употребления таблеток минерально-витаминного комплекса с глицерофосфатом кальция сдвигается в сторону увеличения содержания в ней минеральных групп и комплексов.

Таким образом, нами обнаружены корреляции между использованием эндогенных и экзогенных методов насыщения минеральными комплексами РЖ и изменениями в минералорганическом и фосфатуглеродном соотношениях в сухих остатках Р.Ж. Данные изменения позволяют предположить, что экзогенные методы профилактики дают краткосрочный эффект поддержания баланса, необходимого для реминерализации в ротовой жидкости, в то время как эндогенные приводят к долговременному присутствию условий для реминерализации групп и комплексов.

Итак, эндогенные методы профилактики создают условия для повышенного и долговременного содержания в РЖ минеральных групп и комплексов, необходимых для активации процессов реминерализации, что является предпосылкой для их концентрации в биопленке на долгосрочной основе. Условия активного насыщения ими РЖ в оптимальных концентрациях, а также увеличение сроков приема эндоминеральных комплексов с целью увеличения сроков сохранения реминерализующей функции РЖ являются темой наших последующих исследований.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 16−15−00003).