Биохимия жидкостей полости рта Автор – доцент кафедры биохимии Е.А. Рыскина

Слюна является одной из важнейших жидкостей организма В полости рта находится биологическая жидкость, которая называется смешанной слюной или ротовой жидкостью (в дальнейшем слюна). Слюна имеет органическую и неорганическую составляющую. Неорганическая составляющая слюны представлена макро и микроэлементами, которые могут находится в составе различных соединение или в ионизированной форме. Например: кальций, фосфаты, хлориды, сульфаты и т.д.

Функции слюны 1. Минерализующая (минерализация зубов и обеспечение оптимального состояния для функционирования зубов) 2. Пищеварительная функция 3. Защитная функция (ферменты, белки, Ig) 4. Восприятие вкуса 5. Поддержание гомеостаза в полости рта (буферные системы слюны) 6. Выделительная функция (обмен веществами между кровью и слюной) 7. Регуляторная функция (содержит много биологически активных веществ)

Химический состав слюны

Некоторые белковые и небелковые вещества, входящие в состав слюны НАЗВАНИЕКОНЦЕНТРАЦИЯ Общий белок 1,5 – 3,0 г/л Муцин 2,5 –2,7 г/л Лизоцим 0,18 г/ л Мочевая кислота 0,03 –0,17 моль/л Мочевина 1,4 –3,0 моль/л Аммиак 2,6 моль/л Холестерин 0,08 – 0,39 ммоль/л Глюкоза 0,62 –1,56 ммоль/л Лактат 20 – 40 мг/л

Органические компоненты слюны Органические компоненты в слюне оставляют 0,8-6,0 г/л, что в раз меньше, чем в крови. Попадают в смешанную слюну из разных источников: - слюнных желез (на рис.) ; - клеток слизистой оболочки полости рта ; - десневой бороздки ( лейкоциты) ; - крови ; - клеток микроорганизмов. Их количество зависит от состояния ротовой полости и всего организма в целом.

Органический состав слюны С люна содержит : - белки, углеводы, липиды, небелковые азотистые соединения ( мочевину, мочевую кислоту ) витамины, гормоны, органические и нуклеиновые кислоты и др. Органические вещества слюны можно условно разделить на 2 группы: белковой и небелковой природы.

По данным электрофореза в слюне содержится до 500 различных белков, из них называются секреторными. Большинство белков слюны являются гликопротеинами, что обеспечивает вязкость слюне.

Белки слюны могут быть представлены: Полиморфными группами: - белки, богатые пролином - белки, богатые гистидином - ннистатины - белки, богатые тирозином (стазерины) - цнистатины - муцины - ферменты слюны Некоторые белки существуют в единичной форме: фактор роста эпителия, фактор роста нервов, лактоферрин и др.

Белки, богатые пролином (ББП) ББП составляют 70% всех белков секрета и подразделяются на 3 группы : - кислые, - основные и - гликозилированные. В этих белках пролина, глицина и глутамина от 70% до 90% всех аминокислотных остатков. Выделяются, в основном, с секретом околоушных слюнных желез. Выполняют минерализующую и защитную функции.

Кислые Б БП - первыми осаждаются на эмаль и начинают формировать пленку - пелликулу зуба ( т.к. могут связываться с кальцием слюны своими отрицательно заряженными концами); - регулируют поступление ионов кальция и фосфатов к эмали, тем самым предотвращают деминерализацию эмали; - связывают многочисленные микроорганизмы полости рта и ускоряют образование зубного налета.

Основные ББП Основные ББП обладают антибактериальной активностью, могут взаимодействовать с мембраной стрептококков, нарушать ее проницаемость и вызывать гибель микроорганизмов. Защищают оболочку полости рта от таннинов, содержащийся в пищи. Таннины способны связывать (дубить) белки и полисахариды полости рта, тем самым мешать выполнению функций этих биомолекул.

Г ликозилированные ББП - выступают в роли смазки, покрывая слизистые оболочки полости рта; -у-ускоряют образование пелликулы зуба и зубного налета, осаждаются на эмали зуба после кислых ББП - способствуют образованию комка пищи

Гнистатины - белки богатые гистидином (ББГ) С одержание гистидина достигает 25%, много аргинина и лизина и практически отсутствует пролин. Участвуют в защите полости рта, проявляя противогрибковое, антивирусное и антимикробное действие. П рочно связываясь с гидроксиапатитами эмали, участвуют в формировании пелликулы зуба и гомеостазе эмали. ББГ невелики по молекулярной массе и в растворе не имеют постоянной конформации. Возможно, отсутствие определенной структуры у ББГ и ББП облегчает образование с различными таннинами и белками как растворимых, так и нерастворимых комплексов.

Белки, богатые тирозином - стазерины (статерины) Это гликофосфопротеины с высоким содержанием тирозина. На N-концах молекул находятся фосфорилированные остатки серина, которые связывают кальций ; Кальций связывающие белки, препятствуют чрезмерно быстрому осаждению ионов фосфора и кальция на поверхности эмали зуба ; Участвуют в образовании пелликулы зуба и угнетают рост бактерий (как и ннистатины). Совместно с гистатинами они ингибируют рост как аэробных, так и анаэробных бактерий.

Цнистатины - кислые низкомолекулярные белки полости рта Есть данные, что ц нистатины выполняют антимикробную и антивирусную функцию, через ингибирование активности ферментов – цистеин новых протеиназ, г гидролизирующих белки полости рта. Специфически связываясь в активном центре ферментов с остатками цистеина, тормозят активность цистеиновых протеиназ. К ним относятся - катепсины B, H, L.

Муцины слюны (от анг. mucus–слизь) Гликопротеины, в которых много остатков пролина (до 50%), серина, треонина и углеводных цепей полисахаридов (50-70%). Короткие полисахаридные цепи крепятся к серину и треонину О-гликозидными связями. Аминокислотные остатки пролина вызывают изгибы полипептидной цепи. В слюне присутствует муцин-1 (Mr 250 к Да) и муцин-2 (Mr 100 к Да).

Муцины выполняют специфические функции. Основные белки, обеспечивающие вязкость слюны, участвуют в образовании мицелл слюны (структурной единицы слюны), благодаря способности связывать воду. Молекулы муцинов вместе с ББП образуют пелликулу зуба, которая защищает клетки ротовой полости от бактериальных, вирусных, химических и др. воздействий. Они выполняют роль смазки не только в полости рта, но и в кишечнике, бронхах, семенной жидкости, влагалище.

Строение молекулы муцина Молекула муцинов похожа на гребенку и состоят из белковой части (сплошная линия) и коротких полисахаридных цепочек, состоящих из фукозы, галактозы, N- ацетилглюкозаминов и других сахаров.

Л актоферрин - гликопротеин слюны Связывает ионы железа, необходимые для развития бактерий, тем самым осуществляет антимикробное действие. Способен напрямую взаимодействовать с липополисахаридами мембраны Escherihia coli и вызывать их гибель. Лактоферрин играет большую роль в поддержании иммунитета полости рта новорожденных.

Ферменты слюны В смешанной слюне проявляют активность более 100 ферментов. В основном ферменты синтезируются слюнными железами, часть попадает в слюну из разрушенных клеток эпителия, бактериальных клеток, лейкоцитов или из крови. В слюне присутствуют: - гликозидазы - фосфатазы - протеазы (катепсины A, B, H и L) - ДНКазы и РНКазы - ферменты – антиоксиданты и др.

Гликозидазы слюны. К ним относятся: П ищеварительные ферменты слюны – сахароза, липаза, a – амилаза и др. Антибактериальный фермент - лизоцим Бактериальные ферменты: β - глюкуронидаза, нейраминидаза, гиалуронидаза. Закисление слюны способствует активации бактериальных ферментов, что ведет к разрушению ткани зуба. Например: расщеплению муцинов β – глюкуронидазой приводит к развитию гингивита и кариеса.

a - амилаза слюны Участвует в формировании пищевого комка. В крахмале и гликогене пищи г гидролизует α 1- 4 гликозидные связи. Может разрушать полисахариды, входящие в состав мембраны гонококков, проявляя антимикробное действие. В пищевой промышленности зарегистрирована в качестве пищевой добавки E1100 как улучшитель муки и хлеба.

Лизоцим - антимикробный фермент Лизоцимы – гликопротеины, молекулярная масса составляет к Да, содержат до 50% углеводных компонентов. Лизоцим катализируют реакцию гидролиза 1- 4 гликозидных связей в полисахаридах бактериальных стенок.

ДНКазы и РНКазы ДНКазы и РНКазы разрушают нуклеиновые кислоты бактерий и вирусов, т.с. проявляют противовирусное и антимикробное действие.

Ферменты – антиоксиданты Защитным действием обладают ферменты, которые снижают концентрацию свободных радикалов. - супероксиддисмутаза (СОД) - каталаза - глутатионпероксидаза и др. Большое количество активных форм кислорода (АФК) оказывает губительное действие на компоненты мембран клеток тканей полости рта.

Функции белков полости рта

Слюнными железами синтезируются биологически активные вещества (БАВ) слюны: Фактор роста эпителия (ФРЭ) - усиливает резорбцию (разрушение) костной ткани и деление одонтобластов. Фактор роста нервов (ФРН) - оказывает мощное противовоспалительное действие. Паротин - способствует минерализации. Ренин – обладает сосудосуживающим действием. БАВ слюны обладают эндокринной функцией и участвуют в регуляции гомеостаза полости рта и многих органов и тканей организма.

Иммуноглобулины слюны - факторы специфической защиты В слюне присутствуют все 5 классов иммуноглобулинов, а также секреторный – IgAs, продуцируемый слюнными железами. Секреторный IgAs подавляет прикрепление бактерий на поверхности слизистой оболочки полости рта. Он обладает выраженным бактерицидным, антивирусным и антитоксическим действием.

Строение IgAs Находится в соединении с S- гликопротеином (секреторным компонентом), который предохраняет его от разрушения ферментами.

Защитные свойства слюны Защитная функция слюны осуществляется благодаря наличию в ее составе: - защитных белков (муцинов, ББП, гистатинов, и др.) - лейкоцитов (источник лизосомальных ферментов) - иммуноглобулинов ( особенно важен секреторный – IgAs ) - ферментов (лизоцима, a - амилаза и др.)

Неорганические вещества слюны в ммоль/л (по Т.П. Вавиловой) Вещество СлюнаПлазма крови Na +6, K+12,8 – 25,63,6 - 5,0 Cl Ca2+ общ 0,75 – 3,02,1 – 2,8 Фн 2,2 – 6,51,0 – 1,6 Ф общ 3,0 – 7,03,0 – 5,0 НСО SCN- 0,5 – 1,20,1 – 0,2 Сu2+0,30,1 I-0,10,01 F- 0,001 – 0,15 0,15

Кальций и фосфаты Содержание ионов кальция в слюне находится в пределах 0,75 – 3,0 ммоль/л (как и в плазме). Кальций может находиться в ионизированной (Са 2 +) или связанной с белками формах. Фосфаты содержатся в слюне в форме свободных ионов гидро- и дигидрофосфата, на долю которых приходится 70 – 95% общего фосфата. Содержание фосфатов в слюне выше, чем в крови.

Мицеллярное строение слюны – лежит в основе минерализующей функции слюны. Слюна перенасыщена ионами кальция и фосфата, однако это не приводит к отложению этих минералов на поверхности зуба. Этому препятствует мицеллярное строение слюны. Мицеллы - коллоидные образования (структурные единицы слюны), которые поддерживают соли кальция в псевдорастворенном состоянии.

Строение мицеллы Ядром мицелл является нерастворимый фосфат кальция Са 3 (РО 4 ) 2, вокруг которого располагаются заряженные ионы кальция, гидро- и дигидрофосфаты кальция, а также молекулы белков, основными из которых являются муцины и стазерины (на рисунке они изображены кругами и овалами).

Функции некоторых ионов слюны Ионы Na + и K+ вместе с с другими ионами определяют осмотическое давление, буферную емкость и устойчивость мицелл слюны. Бикарбонаты являются компонентами буферной системы слюны. Ионы фтора попадают в слюну из десневой бороздки, фтор ускоряет процессы реминерализации, обладает ингибирующим действием на рост бактерий.

Надзубные образования На протяжении всей жизни человека на поверхности эмали могут формироваться пелликула зуба и зубной налет. Минерализация зубного налета приводит к образованию зубного камня.

В норме на поверхности зуба поддерживается постоянство рН Постоянство рН обеспечивается буферными системами слюны. Уплотнение или утолщение зубного налета лишает слюну возможности проявлять свое защитное действие.

В зависимости от характера пищи и природы микроорганизмов в зубном налете могут реализоваться две противоположные ситуации: 1. Формироватся кислая среда (ее образованию способствует пища, богатая углеводами), в которой происходит деминерализация эмали и развитие кариеса. 2. Формироватся щелочная среда (в ней аккумулируются высокие концентрации кальция и фосфатов), то есть создаются условия для выпадения в осадок солей кальция и образования зубного камня.

В настоящее время возникновение кариеса зубов связывают с локальным изменением pH на поверхности зуба под зубным налётом, вследствие брожения (гликолиза) углеводов, осуществляемого микроорганизмами, и образования органических кислот. Взаимодействие этих факторов обуславливает возникновение очага деминерализации.

Десневая жидкость - биологическая жидкость полости рта, которая омывает десневую бороздку. Включает в себя спущенные эпителиальные клетки, лейкоциты (основной источник поступления в слюну), микроорганизмы, электролиты, белковые компоненты и ферменты. Имеется тесная взаимосвязь между степенью нарастания воспалительных изменений в пародонте и уровнем активности гидролитических ферментов лейкоцитов.

Наиболее характерные ферменты лейкоцитов десневой жидкости, оказывающие защитное действие на ткани пародонта : Кислая фосфатаза (маркер лизосом); Щелочная фосфатаза; Различные гликозидазы; Протеиназы (катепсины, эластаза, коллагеназа); Лизоцим; Фосфолипазы; Миелопероксидаза и др.

Функции лизосомальных ферментов лейкоцитов Освобождаясь из лизосом ферменты повышают проницаемость капилляров и облегчают дальнейший выход лейкоцитов. Атакуют бактерии, разрушают клетку в целом (фосфолипазы, лизоцим). Щелочная фосфатаза необходима для выполнения фагоцитарной функции лейкоцитов.

Миелопероксидаза лейкоцитов участвует в реакции образования гипохлорита (оказывает бактерицидное действие) Миелопероксидаза лейкоцитов катализирует реакцию: H2O2 + Cl H2O + OCl Образующийся в реакции гипохлорит OCl- обладает в десятки раз более сильным бактерицидным действием, чем пероксид водорода.

Спасибо за внимание