Биохимия зубного налета и зубного камня. Автор – доцент Е.А. Рыскина

Тест I. В образовании пелликулы зуба участвуют: 1. кислые белки, богатые пролином 2. цистатины 3. гистатины II. Подщелачиванию слюны способствуют протекающие в полости рта процессы: 1. дезаминирование аминокислот 2. гидролиз мочевины 3. анаэробный гликолиз III. К кариесогенным факторам относятся: 1. избыток углеводов в питании 2.избыток жиров в питании 4.избыток белков в питании IV. Полисахарид леван состоит из остатков: 1. фруктозы 2. сахарозы 3. глюкозы V. Ксилитол: 1. пятиатомный циклический спирт 2. шестиатомный циклический спирт 3. пептид

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.

Приобретенная пелликула зуба Пелликула – приобретенная безмикробная тонкая органическая пленка на поверхности зуба, образование которой начинается через минут после приема пищи. Образование пелликулы существенно ускоряется при снижении рН полости рта.

В образовании пелликулы зуба участвуют: Кислые белки, богатые пролином; Гликозилированные белки, богатые пролином; Муцины; Лактофферин; Гистатины; Низко- и высокомолекулярные углеводы. Между поверхностью эмали и осаждающимися белками возникают ионные связи и гидрофобные взаимодействия.

Функции пелликулы зуба Приобретенная пелликула зуба (ППЗ) представляет собой барьер, через который регулируются процессы минерализации и деминерализации эмали, а также осуществляет контроль за составом микробной флоры, участвующей в образовании зубного налета. Рис. Микрозоопарк под небом.

Зубной налет Зубной налет – структура, образованная при прилипании к пелликуле зуба бактерий и продуктов их жизнедеятельности, а также компонентов слюны и неорганических веществ. Зубной налет возникает путем осаждения микроорганизмов - стрептококков, стафилококков, лактобактерий и др. на поверхность пелликулы зуба и растет за счет постоянного наслаивания новых видов бактерий. По некоторым данным в состав зубного налета входят от 400 до 1000 видов микроорганизмов.

Биологическая пленка – зубной налет под увеличением

Все микроорганизмы зубного налета - это постоянные обитатели ротовой полости и в нормальных условиях безвредны. Однако при не соблюдении гигиены полости рта, число бактерий в налете со временем увеличивается. Бактерии находящиеся ближе к поверхности зуба переходят на анаэробное дыхание, продуктами которого являются различные кислоты (лактат и других органический кислот).

Слюна, из-за толщины налета, не может нейтрализовать данные кислоты, они накапливаются и со временем становятся причиной патологических изменений: зубного кариеса и воспаления десны. со временем становятся причиной патологических изменений: зубного кариеса и воспаления десны.

Зубной налет состоит на: 70-80% из воды; 8-20% из белков; 7-14% из углеводов, и небольшого количества липидов. В состав зубного налета также входят ионы кальция, фосфата, которые в основном поступают из слюны и микроэлементы, такие как калий, натрий, фтор и др.

В состав зубного налета входят: Белки - белки слюны, а также белки бактериальных и слущенных клеток эпителия; Ферменты - протеазы, гликозидазы, липазы и другие, в основном бактериального происхождения. Углеводы – глюкоза, гексозамины, полисахариды – декстран и леван и др. Липиды – липиды мембран клеток эпителия и бактериальной стенки – холестерин, триацилглицеролы и др. Могут образовывать комплексы с углеводами.

Формирование зубного налета Образование зубного налета начинается спустя один час после приема пищи: на приобретенную пелликулу зуба налипают бактерии. Примерно через 24 часа образуется незрелый (ранний) зубной налет, а через 72 часа формируется зрелый зубной налет. Полностью созревание зубного налета завершается на сутки.

Белки приобретенной пелликулы зуба (ППЗ) наделены защитными свойствами Используя различные механизмы белки ППЗ губят микроорганизмы или препятствуют их прилипанию. Например: секреторный (из слюны) иммуноглобулин А (IgAs) предотвращает прилипание бактерий к поверхности эмали зубов.

Процессу созревания зубного налета, сопутствует, как смена микрофлоры, так и ряд биохимических процессов: 1. Аэробные микроорганизмы в процессе уплотнения зубного налета гибнут и на смену им приходят анаэробные микроорганизмы.

2. Результатом анаэробных процессов является закисление рН, в основном, за счет образования лактата, а также накопление продуктов гниения аминокислот: сероводорода, аммиака, альдегидов, кетонов, фенола, крезола, скатола и других, которые обладают неприятным запахом.

3. Растет активность гидролитических ферментов: - гликозидаз, которые расщепляют углеводы и - протеиназ, гидролизующих пептидные связи в белках. Гликозидазы отщепляют углеводные части от гликопротеинов, что приводит к резкому снижению растворимости белков и их выпадению в осадок. Полный гидролиз белков приводит к высвобождению свободных аминокислот.

4. Образованные под действием протеиназ аминокислоты, за счет своих отрицательных зарядов активно связывают ионы кальция и другие ионы. Кроме того, они являются дополнительным субстратом для обеспечения жизнедеятельности микроорганизмов и синтеза ими внеклеточных полисахаридов.

5. Углеводы, полученные под действием ферментов гликозидаз, а также остатки углеводов пищи используются микроорганизмами для синтеза липких полисахаридов - гликанов: декстрана (из глюкозы) и левана (из фруктозы и сахарозы). Эти полисахариды обеспечивают склеивание или объединение микроорганизмов зубного налета и служат внеклеточным депо углеводов для микроорганизмов.

Структурная формула декстрана, разветвленного полисахарида, образованного из остатков глюкозы

Полисахарид леван состоит из остатков фруктозы и остатка сахарозы, быстро гидролизуются леваназой.

6. Катаболизм аминокислот приводит к подщелачиванию зубного налета за счет процессов, сопровождающихся образованием аммиака, таких как: - дезаминирование аминокислот, - гидролиз уреазой мочевины, - восстановление нитрат- и нитрит-ионов до аммиака под действием редуктаз бактерий.

7. В результате подщелачивания создаются оптимальные условия для функционирования щелочной фосфатазы, которая высвобождает фосфат из органических соединений, что приводит к повышению его концентрации.

В результате протекания перечисленных выше процессов, в зубном налете могут реализоваться две диаметрально противоположные ситуации: 1.Формируется кислая среда (ее образованию способствует пища, богатая углеводами), в которой происходит деминерализация эмали и развитие кариеса. 2. Формируется щелочная среда и аккумулируются высокие концентрации кальция и фосфатов, то есть создаются условия для выпадения в осадок солей кальция и образования зубного камня.

В кислой среде увеличивается возможность замещения ионов кальция в гидроксиапатитах эмали на ионы водорода, растет растворимость кристаллов гидроксиапатитов, а также повышается активность кислой фосфатазы – фермента, способствующего деминерализации. (усиливающая растворение структур тканей зуба)

Зубной камень – патологическое нерастворимое образование на поверхности зуба Отложение в зубном налете неорганических веществ, т.е. его минерализация, приводит к образованию зубного камня. В зависимости от расположения на поверхности зуба различают над- и поддесневой зубной камень, по своему составу они сходны.

Химический состав зубного камня Большая часть зубного камня представлена – кальцием (29-57%), неорганическим фосфатом (16-29%), и магнием (0,5%). Источником кальция, фосфатов и других ионов является слюна.

В состав зубного камня также входят: белки и аминокислоты (глутамат, аспартат и др.); углеводы (фруктоза, галактоза, гликозамингликаны); липиды (в основном глицерофосфолипиды, образуются при распаде клеточных мембран микроорганизмов).

Формирование зубного камня Активная жизнедеятельность бактерий зубного налета приводит к образованию органических кислот (лактата, ацетата, бутирата и др.), диссоциация которых ведет к повышению концентрации протонов. Протоны нарушают строение мицелл фосфатов кальция (протонируют фосфатные группы), ионы кальция вымываются из мицеллы и включаются в процессы минерализации зубного налета.

С другой стороны анаэробные бактерии зубного налета секретируют конечные продукты обмена белков – азот, аммиак и мочевину. Продукт обмена белков - аммиак взаимодействует с фосфатными группами, образуя гидрофосфат – анионы (HPO 4 ) - 2, которые связывают кальция. В результате этого взаимодействия получается плохо растворимая соль – брушит, дающая начало формированию зубного камня.

Минерал брушит (CaHPO 4 ·2H 2 O) составляет 50% всех видов апатитов зубного камня Помимо брушита образуются и другие виды кристаллов – витлоктит, монетит, октакальций фосфат Ca 8 H 2 (РО 4 )6·5Н 2 О, при щелочных рН кристаллы превращаются в гидроксиапатит. В зубном камне присутствуют также карбонатапатит, фторапатит, соли магния (струвит,) и другие апатиты.

Ферменты, вырабатываемые микроорганизмами зубного налета, оказывают воспалительное и токсическое действие на клетки эпителия периодонта Гиалуронидаза (гидролизует гликозамингликаны межклеточного матрикса); Коллагеназа (гидролизует коллаген десны); Эластаза (гидролизует эластин сосудистой стенки); Бактериальная нейраминидаза, изменяет строение олигосахаридов мембран клеток периодонта.

Итак, условиями минерализации зубного налета и образования зубного камня являются: Участие кислотообразующих микроорганизмов; Повышение в слюне ионов кальция и фосфатов, вызванное снижением устойчивости мицеллы слюны; Размножение микроорганизмов, продуцирующих аммиак и мочевину; Повышение содержания в зубном налете метаболитов, погибших бактерий, способных удерживать кальций и фосфаты; Участие щелочной фосфатазы, которая повышает содержание гидрофосфат – ионов в налете.

Зубной налет и зубной камень могут стимулировать развитие зубной патологии Зубной налет вырабатывает токсины (аммиак, лактат, индол и др.), которые могут вызывать воспаление десны – гингивит. Зубной камень, разрушая зубодесневое соединение, способствует распространению инфекции в глубь тканей пародонта, а именно возникновению такой патологии как: Пародонтит – воспаление тканей пародонта, сопровождающиеся деструкцией десны, периодонта и зуба. Пародонтоз – дистрофическое поражение всех элементов пародонта.

Влияние углеводов пищи на развитие кариеса Под действием ферментов микроорганизмов продукты распада углеводов и глюкоза могут подвергаться брожению, в результате чего образуются органические кислоты, которые снижают рН слюны. При диссоциации органических кислот образуются протоны, которые могут замещать ионы кальция в гидроксиапатитах эмали зубов, тем самым инициируют развитие кариеса.

Сахарозаменители Чтобы исключить из продуктов питания глюкозу выпускают большое количество сахарозаменителей – веществ со сладким вкусом. Сахарозаменители бывают двух видов: - естественные - искусственные

Естественные сахарозаменители Содержатся в природных источниках: растениях, фруктах, ягодах, овощах. К ним относятся, прежде всего: ксилитол (пятиатомный циклический спирт) и сорбитол (шестиатомный циклический спирт).

Естественные сахарозаменители незначительно влияют на рН слюны Поскольку в слюне отсутствует сорбитолдегидрогеназа, сорбитол не включается в метаболические процессы в полости рта и, следовательно, не снижает рН слюны. Катаболизм ксилитола в полости рта незначителен и также не вызывает значительного снижения рН.

Искусственные сахарозаменители Искусственных сахарозаменителей намного больше - аспартам, цикламат, сахарин и другие. Например: аспартам по своей химической природе является дипептидом, имеющим в своем составе аспартат и фенилаланин.

Преимущество искусственных сахарозаменителей Заключается в том, что они намного слаще сахара (от 30 до 2000 раз, в зависимости от вида сахарозаменителя). В отличие от естественных сахарозаменителей, искусственные сахарозаменители не влияют на уровень сахара в крови.

Распределение соединений по степени сладости (за 1 принята сладость сахарозы) Название сахарозаменителяСтепень сладости Лактоза0,16 Сорбитол0,54 Глюкоза0,74 Ксилитол1,0 Сахароза1,0 Фруктоза1,7 Цикламат55 Аспартам150 Сахарин450 Монелин2000

Умеренное использование сахарозаменителей приводит к повышению нейтрализующих свойств и минерализующего потенциала слюны, что способствует быстрому восстановлению нормальных значений рН слюны и концентрации ионизированного кальция, нарушенных под влиянием углевод- содержащих продуктов.

Искусственные сахарозаменители почти не содержат калорий, поэтому их можно употреблять людям с избыточным весом или контролирующим свой вес. Но они не столь безопасны - в заменителях сахара содержатся сахарин, цикламат и аспартам. Эти вещества повышают риск раковых заболеваний, они противопоказаны при беременности и кормлении грудью.

Стевиозид – подсластитель 1 Натуральный заменитель сахара и фруктозы на растительной основе из экстракта стевии. Стевия в раз превосходит по сладости обычный сахар, а сахарозаменители на основе стевии считаются самыми безопасными и сладкими в мире. 50 г стевии заменяют 10 кг сахара большая польза для здоровья.