Полость рта, ее слизистая оболочка и лимфоидный аппарат играют уникальную роль во взаимодействии организма с окружающим его миром микробов, между которыми сформировались в процессе эволюции сложные и противоречивые отношения. Поэтому роль микроорганизмов далеко не однозначна: с одной стороны, они участвуют в переваривании пищи, оказывают большое позитивное влияние на иммунную систему, являясь мощными антагонистами патогенной флоры; с другой стороны, они являются возбудителями и главными виновниками основных стоматологических заболеваний.
В полости рта находится больше различных видов бактерий, чем в остальных отделах желудочно-кишечного тракта (от 160 до 300 видов). Одни бактерии попадают в полость рта с воздухом, водой, пищей - так называемые транзитные микроорганизмы, время пребывания которых ограничено. Другие (почти 30 микробных видов) составляют резидентную (постоянную) микрофлору, образующую довольно сложную и стабильную экосистему ротовой полости.
В нормальных условиях (не используются антисептические пасты, антибиотики и др.) изменения в сложившейся экосистеме происходят в зависимости от времени суток, года и т.д., и лишь в одном направлении, т.е. изменяется только количество представителей разных микроорганизмов. Однако видовое представительство остается у конкретного индивидуума постоянным практически в течение всей жизни. Состав микрофлоры зависит от слюноотделения, консистенции и характера пищи, а также от гигиенического содержания полости рта, состояния тканей и органов полости рта и наличия соматических заболеваний. Расстройства слюноотделения, жевания и глотания всегда приводят к нарастанию количества микроорганизмов в полости рта. Различные аномалии и дефекты, затрудняющие вымывание микроорганизмов током слюны (кариозные поражения, некачественные зубные протезы и др.), способствуют увеличению их количества в полости рта.
Микробные сообщества в полости рта образуют аутохтонные и аллохтонные микроорганизмы. К аутохтонной флоре полости рта относят резидентные (постоянно обитающие) и транзиторные (временно присутствующие) микробы, включающие условно-патогенные и патогенные виды. Они проникают в полость рта из окружающей среды; не вегетируют в полости рта и быстро удаляются из неё. Аллохтонные микробы попадают в полость рта из других микробных биотопов (например, из кишечника или носоглотки).
Микрофлора полости рта крайне разнообразна и включает бактерии (спирохеты, риккетсии, кокки и др.), грибы (в том числе актиномицеты), простейшие, вирусы. При этом значительную часть микроорганизмов полости рта взрослых людей составляют анаэробные виды. По данным разных авторов, содержание бактерий в ротовой жидкости колеблется от 43 млн до 5,5 млрд в 1 мл. Микробная же концентрация в зубных бляшках и десневой бороздке в 100 раз выше - примерно 200 млрд микробных клеток в 1 г пробы (в которой около 80% воды). Самую большую группу постоянно обитающих в полости рта бактерий составляют кокки - 85 - 90% от всех видов. Они обладают значительной биохимической активностью, разлагают углеводы, расщепляют белки с образованием сероводорода.
Стрептококки являются основными обитателями полости рта. В 1 мл слюны содержится до 109 стрептококков. Большинство стрептококков являются факультативными (нестрогими) анаэробами, но встречаются и облигатные (строгие) анаэробы - пептококки. Стрептококки сбраживают углеводы по типу молочнокислого брожения с образованием значительного количества молочной кислоты и других органических кислот. Кислоты, образующиеся в результате жизнедеятельности стрептококков, подавляют рост некоторых гнилостных микроорганизмов, стафилококков, кишечной палочки, брюшнотифозных и дизентерийных палочек, попадающих в полость рта из внешней среды.
В зубном налете и на деснах здоровых людей присутствуют также стафилококки - Staph. epidermidis, однако у некоторых людей могут обнаруживаться и Staph. aureus.
Палочковидные лактобактерии в определенном количестве постоянно живут в здоровой полости рта. Подобно стрептококкам они производят молочную кислоту, подавляющую рост гнилостных и некоторых других микроорганизмов (стафилококков, E. colli, брюшнотифозных и дизентерийных палочек). Количество лактобактерий в полости рта при кариесе зубов значительно возрастает. Для оценки "активности" кариозного процесса предложен "лактобациллентест" (определение количества лактобактерий).
Лептотрихии - строгие анаэробы также относятся к семейству молочнокислых бактерий и являются возбудителями гомоферментативного молочнокислого брожения.
Актиномицеты (или лучистые грибы) почти всегда присутствуют в полости рта здорового человека. Внешне сходны с нитевидными грибами: состоят из тонких, ветвящихся нитей - гифов, которые, переплетаясь, образуют видимый глазом мицелий.
В полости рта здоровых людей в 40 - 50% случаев встречаются дрожжеподобные грибы рода Candida (C. albicans, C. tropicalis, C. crusei). Патогенные свойства наиболее выражены у C.albicans. Дрожжеподобные грибы, интенсивно размножаясь, могут вызывать в организме дисбактериоз, кандидоз или местное поражение полости рта (молочницу). Эти заболевания возникают как результат бесконтрольного самолечения антибиотиками широкого спектра действия или сильными антисептиками, когда подавляются антагонисты грибов из представителей нормальной микрофлоры и усиливается рост устойчивых к большинству антибиотиков дрожжеподобных грибов (антагонисты - это одни представители микрофлоры, подавляющие рост других представителей).
Спирохеты заселяют полость рта с момента прорезывания молочных зубов у ребенка и с того времени становятся постоянными обитателями полости рта. Спирохеты вызывают патологические процессы в ассоциации с фузобактериями и вибрионами (язвенный стоматит, ангина Венсана). Много спирохет обнаруживается в пародонтальных карманах при пародонтите, в кариозных полостях и погибшей пульпе.
У половины здоровых людей в полости рта могут обитать простейшие , а именно Entamoeba gingivalis и Trihomonas. Наибольшее их количество встречается в зубном налете, гнойном содержимом пародонтальных карманов при пародонтите, при гингивите и др. Они усиленно размножаются при негигиеничном содержании полости рта.
Нормальная микрофлора полости рта достаточно устойчива к действию антибактериальных факторов ротовой жидкости. Вместе с тем она сама участвует в защите нашего организма от микроорганизмов, поступающих извне (своя нормальная микрофлора подавляет рост и размножение болезнетворных "чужаков"). Антибактериальная активность слюны и количество обитающих в полости рта микроорганизмов находятся в состоянии динамического равновесия. Основная функция антибактериальной системы слюны заключается не в полном подавлении микрофлоры в полости рта, а в контроле количественного и качественного ее состава.
Стафилококки, лактобациллы, бактероиды, нейссерии, грибы, простейшие находятся в полости рта в гораздо меньшем количестве, чем стрептококки, вейллонеллы и
дифтероиды. Поэтому, различают главных и второстепенных представителей резидентной флоры. В норме некоторые из видов, составляющих определенную часть оральной флоры (бактероиды, лактобациллы, извитые формы, спирохеты), представлены в таких небольших количествах, что обычно теряются среди стрептококков, вейллонелл и дифтероидов, с которыми они обычно ассоциированы. Между этими постоянными представителями существуют антагонистические или синергические отношения. Считается, что стрептококки (S.salivarius, S.sanguis, S.mitis), вейллонеллы и дифтероиды являются стабилизирующей частью микрофлоры полости рта, а стрептококки (S.mutans), лактобациллы, бактероиды, актиномицеты - агрессивной.
При выделении микроорганизмов из разных зон ротовой полости взрослых отмечено преобладание определенных видов на различных участках. Если разделить полость рта на несколько биотопов, то предстанет следующая картина. Первый биотоп - слизистая оболочка ввиду своей обширности имеет самый вариабельный состав микрофлоры: на поверхности преимущественно выделяется грамотрицательная анаэробная флора и стрептококки. В подъязычных складках и криптах слизистой преобладают облигатные анаэробы. На слизистой твердого и мягкого неба встречаются стрептококки и коринебактерии.
В качестве второго биотопа выделяют десневую бороздку (желобок) и находящуюся в нем жидкость. Здесь присутствуют бактероиды (B. melaninogenicus), порфиромонады (Porphyromonas gingivalis), превотелла интермедиа (Prevotella intermedia),а также актинобациллюс актиномицетемкомитанс (Actinibacillus actinomicitemcomitans), дрожжеподобные грибы и микоплазмы, а также нейссерии и др.
Третьим биотопом является зубная бляшка - это самое массивное и разнообразное бактериальное скопление. Количество микроорганизмов составляет от 100 до 300 млн в 1 мг. Видовой состав представлен практически всеми микроорганизмами с преобладанием стрептококков.
Ротовую жидкость следует назвать в качестве четвертого биотопа . Посредством ее осуществляется взаимосвязь между всеми остальными биотопами и организмом в целом. В значительных количествах в ротовой жидкости содержатся вейлонеллы, стрептококки (Str. salivarius, Str. mutans, Str. mitis), актиномицеты, бактероиды, нитевидные бактерии.
Кариес и пародонтит - самые распространенные заболевания. Для развития кариеса обязательным моментом является присутствие микроорганизмов. Повышенной способностью образовывать зубной налет и вызывать поражение зубов обладает Streptococcus mutans, колонии которого составляют до 70% всех микроорганизмов зубного налета.
Для развития воспалительных заболеваний пародонта главным условием также является наличие ассоциации микроорганизмов, таких, как Actinibacillus actinomicitemcomitans, Porphyromonaas gingivalis, Prevotella intermedia, а также стрептококков, бактероидов и др. Причем возникновение и интенсивность патологических процессов напрямую зависит от качественного и количественного состава микрофлоры зубного налета и бляшки:
|
Заболевания пародонта |
Главные виды бактерий, ассоциированные с этими заболеваниями |
|
Острый язвенный гингивит |
Bacteroidus intermedius, Spirochetes |
|
Гингивит беременных |
Bacteroidus intermedius |
|
Пародонтит взрослых |
Bacteroidus gingivalis, intermedius, Prevotella intermedia |
|
Локализованный юношеский пародонтит (ЛЮП) |
Actinobacillus actinomicitemcomitans, Capnocytophaga |
|
Быстро прогрессирующий пародонтит (БПП) взрослых (до 35 лет) |
Actinobacillus actinomicitemcomitans, Bacteroidus intermedius, Fusobacterium nucleatum, Peptostreptococcus micros, Prevotella intermedia, Porphyromonaas gingivalis |
Кариес и воспалительные заболевания полости рта возникают тогда, когда нарушается нормальный баланс между собственной и чужеродной микрофлорой. Поэтому средства для гигиены с антибактериальными компонентами должны быть направлены на поддержание постоянства микрофлоры на физиологическом уровне, т. е. когда не происходит сдвига количественного и качественного состава микроорганизмов в пользу патогенных на протяжении всего периода жизнедеятельности организма.
8.1. КУТИКУЛА. ПЕЛЛИКУЛА. ЗУБНОЙ НАЛЁТ
В физиологических условиях на поверхности эмали образуются кутикула и пелликула.
Кутикула
Ку т и к ула покрывает поверхность эмали зубов после их прорезыва- ния в виде тонкой оболочки, состоящей из двух слоёв и обозначаемых как первичная и вторичная кутикула. Первичная кутикула - внутренний тонкий (около 0,5-1,5 мкм) гомогенный слой гликопротеинов, являющимся последним секреторным продуктом энамелобластов. Вторичная кутикула образована наружным (около 10 мкм) слоем редуцированного эпителия эмалевого органа.
После прорезывания зубов кутикула стирается и частично может сохраняться на апроксимальных поверхностях.
В отличие от кутикулы на протяжении всей жизни на поверхности эмали могут формироваться пелликула зуба и зубной налёт.
Пелликула
Пелликула - приобретенная тонкая органическая пленка, которая образуется из гликопротеинов слюны на поверхности зуба. Толщина пелликулы 1-4 мкм. Является бесструктурным образованием, не содержащим бактерий, и плотно фиксирована на поверхности зуба. На формирование приобретённой пелликулы влияет рН слюны. Пелликула формируется в течение 20-30 мин и её образование начинается с адсорбции специфических белков слюны на гидроксиапатитах эмали. Между поверхностью эмали и осаждающимися белками образуются ионные связи и гидрофобные взаимодействия.
В образовании пелликулы участвуют кислые и гликозилированные белки, богатые пролином, лактоферрин, лактопероксидаза, гистатин 1, цистатин SAIII и в более низких концентрациях - лизоцим и гистатин-5, а также аминосахара и моносахариды. Пелликула обладает избирательной проницаемостью и обеспечивает процессы диффузии ионов в поверхностный слой эмали, а также защищает эмаль зубов от воздействия химичес-
ких агентов. Зубная пелликула представляет собой барьер, через который регулируются процессы минерализации и деминерализации эмали, а также осуществляется контроль за составом микробной флоры, участвующей в образовании зубного налёта. После механической очистки пелликула восстанавливается на поверхности эмали в течение нескольких часов.
Все другие поверхностные образования на зубах, за исключением кутикулы и пелликулы, играют определённую роль в развитии стоматологической патологии.
Зубной налёт
Зубной налёт (зубная бляшка) - структура, состоящая из скопления различных видов микроорганизмов, погружённых в матрикс, образованный продуктами их жизнедеятельности, компонентами слюны и неорганическими веществами. Зубной налёт образуется путем осаждения микроорганизмов на поверхности пелликулы и растет за счет постоянного наслаивания новых видов бактерий. Определенную роль в формировании зубного налёта играют не только белки слюны и микроорганизмы, но и клетки слущенного эпителия.
Состав зубного налёта непостоянен и по мере его старения меняется.
Это зависит от состава микрофлоры и метаболических реакций, протекающих с участием микроорганизмов. По мере роста налёта начинает преобладать анаэробная флора, для которой характерно высокая ферментативная активность и образование органических кислот.
Зубной налёт на 78-80% состоит из воды. В сухом веществе определяются минеральные вещества, белки, углеводы.
Содержание макро- и микроэлементов в зубном налёте вариабельно. Известно, что на 1 мг сухой массы зубного налёта приходится около 3,4 мкг кальция, 8,4 мкг фосфора, 4,2 мкг калия и 1,3 мкг натрия. Кальций и фосфор в зубном налёте в основном поступает из слюны, хотя и не исключен выход этих элементов из эмали зубов. По мере созревания зубного налёта количество кальция и фосфора продолжает расти. Помимо макроэлементов в зубном налёте присутствуют микроэлементы, которые представлены ионами Ca 2+ , Sr 2+ , Fe 3+ , Mg 3+ , Mn 3+ , F - и др. Содержание фтора в зубном налёте может быть в десятки и даже в сотни раз больше, чем в слюне (6-180 мкг/г). Эта концентрация в значительной степени зависит от уровня фтора в воде. Включение фтора в зубной налёт происходит через образование фторапатита и СаF 2 и связывание фтора с белками матрикса налёта. Фтор способен проникать внутрь бактерий.
Количество липидов в зубном налёте невелико и в раннем налёте определяются триацилглицеролы, холестерин, глицерофосфолипи- ды. По мере созревания налёта количество липидов не уменьшается, но они образуют комплексы с углеводами.
Белки составляют около 8% от сухой массы зубного налёта. Аминокислотный состав белков зубного налёта сходен, но не идентичен аминокислотному составу белков слюны и эпителиальных клеток. В зубном налёте также присутствуют свободные аминокислоты. По мере созревания зубного налёта аминокислотный состав меняется, исчезают глицин, аргинин, лизин и растет количество глутаминовой кислоты. Эти изменения обусловлены тем, что микроорганизмы способны расщеплять кислыми и слабощелочными протеиназами белки с освобождением пептидов и аминокислот, которые, в свою очередь, дезаминируются и декарбоксилируются. Увеличение количества глутаминовой кислоты связано с тем, что аминокислоты подвергаются трансаминированию.
Из свободных аминокислот в анаэробных условиях образуются продукты гниения: Н 2 S, аммиак, крезол, фенол, метилмеркаптан, индол, скатол, а также органические кислоты и низкомолекулярные летучие альдегиды, кетоны, придающие неприятный запах дыханию (галитоз).
В зубном налёте определяются свободная фруктоза, глюкоза, гексозамины, сиаловые кислоты, глюкозаминогликаны и гомополисахариды. Всего углеводов содержится 7-14 % от сухой массы.
В зубном налёте очень высока активность гликозидаз (а- и (3-глюкози- дазы, (3-галактозидаза, (3-глюкуронидаза, гиалуронидаза и β-N-ацетилгек- созаминидаза): она на порядок выше, чем в смешанной слюне. Осаждённые гликопротеины слюны под действием гликозидаз повергаются дегликозилированию, и освободившиеся свободные углеводы используются микроорганизмами для обеспечения энергетическх затрат. Поступающая с пищей сахароза гидролизуется бактериальной сахаразой до α-D-глюкозы и β-D-фруктозы. У бактерий глюкоза превращается в пировиноградную кислоту, которая у аэробных бактерий распадается до молекул СО 2 и H 2 O, а у анаэробных микроорганизмов восстанавливается до молочной кислоты. Возможно также образование из пирувата уксусной и муравьиной кислот.
Лактатдегидрогеназа бактерий активируется высокими концентрациями фруктозо-1-6-бисфосфата, в то время как образование уксусной и муравьиной ингибируется большими концентрациями глицераль- дегид-3-фосфата. Этим объясняется активное образование молочной кислоты при избыточном поступлении углеводов, а при их недостатке пируват превращается в ацетат и муравьиную кислоту, но не в лактат.
Некоторые бактерии полости рта при избытке углеводов способны синтезировать гликоген. Механизм синтеза и распада гликогена бактериями подобен таковым у млекопитающих, но для синтеза гликогена используются молекулы не УДФ-глюкозы, а АДФ-глюкозы. Наиболее активны в этом отношении стрептококки. Так Str. mitis может синтезировать гликоген в количестве до 37% от своей сухой массы, который используется этими бактериями для жизнеобеспечения при отсутствии углеводов. Бактерии зубного налёта могут использовать сахарозу и для синтеза внеклеточных полисахаридов.
При участии бактериальных гликозилтрансфераз образуются липкие полисахариды (гликаны), которые адсорбируются на поверхности зуба и через гликан-связывающий белок связывают микроорганизмы. Гликаны в зубном налёте представлены леванами и декстранами.
Леван - полисахарид, состоящий из остатков фруктозы, связанных β (2-»6) - гликозидными связями и соединённый с молекулой сахарозы. Молекула декстрана - разветвлённый полисахарид, образованный остатками α-D-глюкозы, соединённых α (1-»6) и α (1-»3) - гликозидными связями (рис. 8.1).
Рис. 8.1. Структурная формула молекул: А - Левана; Б - Декстрана
В синтезе леванов участвуют бактериальные фруктозилтрансферазы, а декстрана - глюкозилтрансферазы путём переноса остатков глюкозы от сахарозы. Молекулы декстрана достаточно долго сохраняются в зубном налёте, а молекулы левана легко растворимы и быстро гидролизуются леваназой некоторых стрептококков (рис. 8.2).
Рис. 8.2. Образование липких полисахаридов в зубном налёте.
Липкие полисахариды помогают бактериям занять определенное место в зубном налёте и обеспечивают их адгезию к эмали. Связь поверхности апатитов эмали с полисахаридами бактерий обеспечивают водородные связи, ионов Ca 2+ и белки адгезины. К белкам адгезинам относится гликопротеин с мол. массой 200 кДа, который выделяется стрептококками.
Рис. 8.3. Метаболические процессы в зубном налёте.
Зубной налёт отличается высокой метаболической активностью. В нём определяется активность свыше 50 различных ферментов, в основном бактериального происхождения. Помимо вышеуказанных гидролаз, трансфераз в зубном налёте присутствуют кислая и щелочная фосфатазы, РНК-азы и ДНК-азы, ферменты гликолиза, цикла трикарбоновых кислот, пероксидазы и другие энзимы. Активность всех ферментов возрастает при множественном кариесе и воспалении тканей пародонта (рис. 8.3).
8.2. ЗАМЕНИТЕЛИ САХАРОВ
Накопление органических кислот, образующихся при распаде сахарозы, сопровождается локальным понижением рН. Накапливающиеся протоны H + начинают замещать ионы Ca 2+ в кристаллах гидроксиапатита эмали, что приводит к разрушению её минерального компонента. Результаты экспериментальных исследований показали, что протеолитические ферменты зубного налёта также способны разрушать органическую фракцию эмали с последующим освобождением фосфатов. Все эти реакции инициируют развитие кариозного процесса (рис. 8.4).
Рис. 8.4. Участие органических кислот в деминерализации эмали зуба.
Вместе с тем полагают, что роль протеиназ зубного налёта в развитии кариеса не столь велика, но более существенна в патогенезе гингивита и пародонтита, когда активность кислых и слабощелочных протеиназ в зубном налёте и десне возрастает в 4-5 раз, что
сопровождается деградацией гликопротеинов и других белков тканей пародонта. В расщеплении кислых гликозаминогликанов и гли- копротеинов межклеточного вещества и мембран клеток пародонта участвуют ферменты (3-глюкуронидаза, гиалуронидаза и β-N-ацети- лгексозаминидаза.
Полоскание полости рта 5% раствором глюкозы вызывает падение рН в течение 10-12 мин после процедуры, создавая локальные условия для деминерализации. На восстановление рН требуется более 1 ч. Динамика изменения рН у разных людей различна, что позволяет использовать этот показатель в качестве своеобразного теста для разделения людей на группы кариесрезистентных и кариесвосприимчивых.
В настоящее время выпускают большое количество разных веществ со сладким вкусом, что позволяет исключить из продуктов питания сахарозу (рис. 8.5).
Рис. 8.5. Распределение заменителей сахарозы по степени сладости.
Сорбитол - шестиатомный сахароспирт, который содержится в малых количествах во фруктах и синтезируется в печени. В слюне отсутствует сорбитолдегидрогеназа и сорбитол не метаболизируется в полости рта, поэтому его приём не вызывает значительного снижения рН в зубном налёте. В кишечнике сорбитол всасывается пассивно и не полностью. Невсосавшийся сорбитол (30%) оказывает осмотический послабляющий эффект. Максимально рекомендуемый прием сорбита составляет 150 мг/кг массы тела в день. Он используется как добавка в шоколад для больных сахарным диабетом и в жевательной резинке для профилактики кариеса зубов.
Ксилитол - пятиатомный сахароспирт. Входит в состав овощей и фруктов, а также его получают из коры деревьев. По сладости близок к сахарозе. Ксилитол подвергается незначительному превращению под действием бактерий зубного налёта, поэтому промывание полос-
ти рта ксилитом, в отличие от глюкозы, не вызывает существенного падения рН, а у людей, потребляющих продукты с добавкой ксилита, отмечена меньшая заболеваемость кариесом. Ксилитол приводит к лизису кариесогенных микроорганизмов. Попадая в микробную клетку, ксилитол фосфорилируется и ингибирует транспорт глюкозы и фруктозы. Нерегулируемое накопление ксилитол-5-фосфата в бактериальной клетке сопровождается осмотическим поступлением воды с последующим лизисом микроорганизмов. Подобно сорбиту ксилит вызывает осмотическую диарею.
В последнее время из плодов дикорастущих африканских растений выделены чрезвычайно сладкие на вкус белки - миракулин , монелин , тауматин . Они используются в жевательных резинках и зубных пастах.
Кроме белков в качестве заменителя сахарозы используют дипептиды - аспартам (метиловый эфир L-аспартил- L-фенилаланин), аспартил - аланинамиды . Они также не влияют на рН зубного налёта. При катаболизме аспартама отщепляется метиловый спирт и освобождается аспарагиновая кислота и фенилаланин.
В настоящее время достаточно часто в качестве подсластителя применяют сахарин - амид ортосульфобензойная кислота. Он достаточно быстро всасывается в пищеварительном тракте и 98% его выделяется с мочой. Он является слабым канцерогеном и вызывает рак мочевого пузыря у крыс.
Цикламаты - производные амино-N-сульфоновой кислоты. Часть цикламата (до 1%) в организме превращается в токсичное соединение циклогиксиламин или канцерогенный дициклогиксиламин, который вызывает развитие рака мочевого пузыря.
На устойчивость зубов к кариесу оказывают влияние микроэлементы. Так, фтор участвует в образовании кислотоустойчивых фторапатитов и ингибирует рост бактерий. Поступающие молибден и ванадий повышают кариесрезистентность, в то время, как селен, напротив её снижает.
Отложение минералов в зубном налёте приводит к формированию зубного камня.
8.3. ЗУБНОЙ КАМЕНЬ
Кристаллы фосфата кальция откладываются внутри зубного налё- та и тесно связываются с поверхностью эмали. Процесс отложения
неорганических веществ в зубном налёте занимает около 12 сут и после минерализации камень уже не так легко удаляется механическим воздействием или током слюны. Бактерии продолжают накапливаться на поверхности образующегося зубного камня, способствуя его росту. В зависимости от расположения на поверхности зуба различают над- и поддесневой зубной камень. По своему составу над- и поддесневой зубные камни сходны, однако они различаются по источникам поступления фосфорно-кальциевых соединений. В наддесневой зубной камень они поступают из слюны, а в поддесневой зубной камень - из десневой жидкости.
Химический состав зубного камня . Большая часть зубного камня (70-90% сухого остатка) представлена неорганическими веществами. В зубном камне определяется 29-57% кальция и 16-29% неорганического фосфата и около 0,5% магния. В следовых количествах присутствует свинец, молибден, кремний, алюминий, стронций, кадмий, фтор и других химические элементы.
Кальций и фосфор осаждаются на органической матрице в виде солей. На начальных этапах в основном образуется брушит [СаНРО 4 ?2Н 2 О], который составляет до 50% от всех видов кристаллов. Кристаллы брушита имеют клиновидную форму. Их накопление приводит к формированию слабоминерализованного, легко удаляемого зубного камня. Помимо брушита образуются другие виды кристаллов. Это витлокит, монетит, октокальций фосфат, гидроксиапатит и другие апатиты. Витлокит представляет собой кристаллы, имеющие форму ромба. В их структуре определяются безводный фосфат кальция 2 и ионы Mg 2+ , Mn 2+ , Fe 3+ . Монетит - вторичная соль фосфорной кислоты , которая кристаллизуется в виде треугольных пластинок. Растворимость кристаллов монетита быстро увеличивается при кислых значениях рН-среды. Промежуточным связующим звеном между кислыми солями - монетитом и брушитом и основной солью - гидроксиапатитом является октокальций фосфат - . Он напоминает кристаллы гидроксиапатита, но имеет слоистую структуру с чередованием слоёв соли толщиной 1,1 нм и слоёв воды толщиной 0,8 нм. Кристаллы октакальция фосфата растут в форме тонких пластинок длиной до 250 мкм. Они содержат кислый фосфатный ион и не имеют гидроксильных групп. Октакальций фосфат играет важную роль в нуклеации апатитных солей и подобно монетиту и брушиту при щелочных значениях рНсреды превращается в гидроксиапатит.
В составе зубного камня фтор присутствует в виде фторапатита, фторида кальция [СаF 2 ] и комплекса с органическими соединениями в составе бактерий. Низкие концентрации фтора (20-100 мкг/л) в зубном камне ускоряют скорость образования апатитов. Применение фторсодержащих паст для чистки зубов уже в первые 10 сут приводит к накоплению фтора в составе зубного камня.
Неорганические вещества в зубном камне связываются с белками, количество которых составляет 0,1-2,5% и зависит от вида зубного камня. Наибольшее количество белка (2,5%) присутствует в светлом наддесневом зубном камне. В тёмном наддесневом камне содержание белка снижается до 0,5%, а в поддесневом зубном камне оно составляет всего 0,1-0,3%. Помимо белков в зубном камне обнаруживают различные аминокислоты. В наибольшем количестве выявляются остатки аланина, лейцина, глицина, глутаминовой и аспарагиновой кислот, а также пролина, лизина, серина и треонина. Глутамат и аспартат способны связывать ионы Ca 2+ , а остатки серина, треонина и лизина - PO 4 3- , что очень важно для инициации минерализации зубного налёта и дальнейшего образования зубного камня.
В зубном камне также присутствуют до 10% углеводов, в том числе гликозаминогликаны, галактоза, фруктоза, манноза и аминосахара. Гликозаминогликаны в основном встречаются в поддесневом зубном камне, и их источником, по всей вероятности, является деградированные протеогликаны межклеточного вещества тканей пародонта.
В образовании зубного камня участвуют молекулы АТФ, которые, с одной стороны, необходимы для фосфорилирования органических соединений, а с другой - при гидролизе АТФ освобождается ортофос- форная кислота, являющаяся компонентом различных минеральных кристаллов.
Механизм образования зубного камня . Для формирования зубного камня необходимы:
Образование органической матрицы (зубного налёта) микроорганизмами ротовой полости;
Отложение минеральных соединений на органической матрице с образованием центров кристаллизации;
Рост кристаллов в центрах минерализации.
Первичный слой бактерий, фиксированных на поверхности зуба, представлен в основном Str. sanguis, а на поверхности эпителиальных клеток слизистой оболочки десны Str. salivarium. На них оседают другие бактерии, образуется связь между множеством клеток, то есть возникают микробные ассоциации. По мере увеличения анаэробных бактерий освобождается большое количество молочной кислоты, которая поглощается и метаболизируется вейлонеллами. В этих участках происходит повышение значения рН-среды. Увеличение рН также способствует уменьшение количества молекул СО 2 и накопление в зубном налёте аммиака. Аммиак освобождается из мочевины при участии уреолитических бактерий, обладающих уреазной активностью. Кроме того, микоплазмы гидролизуют аргинин, что также увеличивает количество аммиака. В реакциях трансаминирования α-кетокислоты превращаются в аспартат и глутамат. Выделившийся аммиак и образующиеся дикарбоновые кислоты активно соединяются с ионами PO 4 3- , Mg 2+ , Ca 2+ и формируются центры кристаллизации. Отложению фосфата способствует и изменение мицеллярной структуры слюны, когда фосфат кальция выпадает в осадок. Это возможно при изменении количества специфических белков слюны, а также количества пирофосфата. Статерины и пирофосфат являются ингибиторами образования зубного камня.
Таким образом, на поверхности и внутри бактерий образуется первичный преципитат, состоящий из брушита, невберита и струвита. Первичный преципитат затем трансформируется в пластинчатый гидроксиапатит, а в дальнейшем в гексагональный гидроксиапатит. Накопление фосфорно-кальциевых соединений и их трансформация протекает при участии щелочной фосфатазы и использовании молекул АТФ. Кристаллы зубного камня продолжают расти при послойном отложении минеральных солей и в тёмном зубном камне образуются сферолиты.
Зубной налет - это скопление на поверхности зуба колонизирующих микроорганизмов, лейкоцитов и десквамированных клеток эпителия слизистой оболочки полости рта; другими неспецифическими компонентами зубного налета могут быть: эритроциты, кристаллоподобные частицы (фрагменты цемента, начинающаяся кальцификация пищевых включений), остатки пищи (к примеру, мышечные волокна). ВОЗ трактует понятие «зубного налета» как специфического, но весьма различного по структуре образования на поверхности зуба, которое порождается скоплением и ростом микробов.
Классификация зубного налета :
- наддесневой зубной налет - локализуется над десной;
- поддесневой налет – локализуется (распространяется) в десневую бороздку.
- Зубной налет может быть белого, зеленого и коричневого цвета.
Количественный и качественный состав микробной флоры зубного налета изменчив, поскольку разнообразен и видовой состав микроорганизмов нормальной микрофлоры полости рта. При неудовлетворительной гигиене полости рта увеличивается количество палочковидных организмов и грамотрицательных кокков. Большинство микроорганизмов в зубном налете являются кислотообразующими. Типичной реакцией в ответ на деятельность зубного налета является повреждение соединительного эпителия десны и её воспаление. Микробиологические исследования позволили выделить несколько видов бактерий, наиболее часто встречающихся в зубном налете при болезнях периодонта, среди них Actinomyces, Actinobacillus, Bacteroides, Eikinella corrodens, Fusobacterium, Vielonella recta, Treponema denticola, Capnocytophaga. Также значительную роль в развитии воспаления десны играют стрептококки и стафилококки.
Продолжительность созревания зубного налета колеблется от 1 до 3 суток. Созревший зубной налет вызывает раздражение тканей периодонта за счет микроорганизмов и их экзо- и эндотоксинов, что приводит к воспалению десны:
- экзотоксины - производные грамположительных бактерий - являются обычными для полости рта и не вызывают воспаления;
- эндотоксины - производные грамотрицательных бактерий - устойчивы к температурным воздействиям, проявляют агрессивное действие в месте расположения зубного налета, стимулируют формирование антител, вызывают повышение проницательности капилляров, нарушают клеточный обмен, приводят к воспалению и геморрагическому некрозу десны.
1. Бактериальные эндотоксины + протеазы зубного налета и десневой жидкости.
2. Дегрануляция тучных клеток (накопление серотонина, гистамина, гепарина) + изменение активности ферментов калликреин - кининовой системы и их ингибиторов.
3. Дезинтеграция гликозоаминоаликанов - изменение проницаемости сосудов.
4. Нарушение ресинтеза коллагена (изменение активности коллагеназы), изменение барьерной функций тканей периодонта (местный иммунитет) и общей сопротивляемости организма.
Клинические формы патологии, вызываемые зубным налетом: зубной камень, кариес , гингивит, периодонтит (в т.ч. парадонтит).
Диагностика . Для обнаружения зубного налета достаточно осмотра рта обследуемого с использованием зубоврачебного набора. Однако более четко зубной налет выявляется при применении растворов эритрозина, основного фуксина, бисмарк коричневого флюоресцирующего Na и других безвредных красителей, а также специальных таблеток (таблетки окрашивают невидимый зубной налет на зубах и деснах, и помогает скорректировать технику чистки зубов; в зависимости от цвета таблетки зубной налет окрашивается в синий или красный цвет). Для количественной оценки зубного налета также применяют различные индексы гигиены, из которых наибольшее распространение получил «упрощенный индекс гигиены рта» Greens-Vermillion и различные его модификации, индекс эффективности гигиены полости рта PHP (Podshadley, Haley, 1968), индекс PLJ (Silness, Loe, 1967) и др.
Профилактика . Проводится много работ по изучению средств профилактики и удаления отложений на зубах. В естественных условиях в полости рта существуют определенные механизмы самоочищения, которые прослежены с помощью изотопов. Самоочищение зависит от характера пищи, однако в целом самоочищение (по данным скандинавской диетологической службы) сомнительно, а если и существует, то, во всяком случае, неэффективно в удалении бактериального зубного налета. Ведутся поиски эффективных средств, противодействующих отложению зубного налета. Имеются попытки применения антибиотиков, бактерицидных веществ, мочевины, препаратов, снижающих поверхностное натяжение, ферментов, особенно протеолитических, обменных смол.
Многое зависит от правильности чистки зубов зубной щеткой : ее нужно применять по назначению два раза в сутки: после завтрака или сразу после сна, если вы не завтракаете, и перед сном; можно чистить зубы и чаще, если есть какие-либо проблемы в полости рта (например, склонность к неприятному запаху изо рта или очень активно образуется кариес); чистят зубы на менее трех минут; при чистке зубов нужно условно разделить каждую челюсть на несколько зон и каждую зону очищать отдельно, систематично – не разносить налет по всему рту в порыве рвения; движения при чистке передней и внутренней поверхности зубов выметающие: от десны вверх на нижней челюсти и от десны вниз на верхней, жевательную поверхность зубов чистят круговыми движениями, после чистки зубную щетку нужно помыть с мылом и поставить сушиться; менять зубную щетку необходимо один раз в два-три месяца, покупать щетки из искусственной щетины необходимо средней жесткости (если стоматолог не прописал что-то иное); очень распространены электрические и ультразвуковые щетки - мнения врачей о них расходятся. Хотя бы один раз в день перед сном необходимо чистить зубы флоссом (зубной нитью). Для еще лучшей очистки межзубных промежутков и валика десны, окружающего зуб, от мелких пищевых частиц также применяют ирригаторы , которые напором импульсно подают тоненькую струйку воды, которой можно все вымыть. Хорошо профилактирует образование зубных отложений чистка языка зубной щеткой или специальной ложкой движениями от дальних участков к кончику; прочищают спинку языка и боковые поверхности.
Цели: рассмотреть роль микрофлоры в возникновении и развитии кариеса; изучить методы забора материала при кариесе
Знать: факторы, способствующие развитию кариеса, основных представителей кариесогенной микрофлоры, микробиологические методы изучения микрофлоры при кариесе.
Уметь: забирать материал для следования микрофлоры при кариесе.
Обоснование темы: микроорганизмы – резиденты полости рта играют ведущую роль в развитии кариеса.
Вопросы для самоподготовки:
1. Зубная бляшка, механизм ее формирования, локализация. Роль биосинтеза глюканов. Адгезия и коагрегация бактерий.
2. Факторы, способствующие развитию кариеса. Роль резидентной микрофлоры в развитии кариеса.
3. Микрофлора при кариесе. Кариесогенные виды микробов: микроаэрофильные стрептококки, актиномицеты, лактобактерии.
4. Патогенез кариеса. Значение процессов гликолиза и фосфорилирования в деминерализации эмали. Профилактика кариеса.
5. Микробиологические методы изучения микрофлоры при кариесе и его осложнениях.
ПЛАН
Программа:
1. Механизм образования и локализация зубной бляшки.
2. Факторы, способствующие развитию кариеса. Патогенез кариеса.
3. Изучение свойств кариесогенных видов микроорганизмов и их антагонистов.
4. Профилактика кариеса.
5. Исследование микрофлоры при кариесе.
Демонстрация:
1. Мазки кариесогенных видов микроорганизмов и их антагонистов.
Задание студентам:
1. Разобрать механизмы формирования зубной бляшки и зарисовать в виде схемы.
2. Микроскопировать и зарисовать мазки кариесогенных видов микроорганизмов и их антагонистов.
Информационный материал
Зубная бляшка, механизм ее формирования, локализация. Роль биосинтеза гликанов. Адгезия и коагрегация бактерий.
Ключевым механизмом возникновения и развития кариеса зубов и заболеваний пародонта является образование зубной бляшки. Зубная бляшка - это скопления бактерий в матриксе органических веществ, главным образом протеинов и полисахаридов, приносимых туда слюной и продуцируемых самими микроорганизмами. Бляшки плотно прикрепляются к поверхности зубов. Зубная бляшка обычно является результатом структурных изменений зубного налета, состоящего из микроорганизмов с незначительным включением бесструктурного вещества органической природы и имеющего пористую структуру. Накопление в налете конечных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов и минеральных солей замедляет диффузию слюны и жидких компонентов пищи внутрь, так как исчезает пористость зубного налета. В итоге возникает новое образование - зубная бляшка, удалить которую можно только насильственно и то не полностью.
В формировании зубного налета можно выделить несколько механизмов:
1. Осаждение гликопротеинов слюны, формирующих пелликулу с последующей специфической адгезией к ней бактерий.
2. Адгезия к эмали эпителиальных клеток, инвазированных бактериями, с последующим ростом микроколоний.
3. Преципитация внеклеточных гликанов, продуцируемых S. mutans и S. sanguis.
4. Агглютинация бактерий антителами с последующей фиксацией на поверхности эмали. Известно, что бактерии в зубной бляшке покрыты иммуноглобулинами классов А и G.
Процесс бляшкообразования начинается после чистки зубов с образования на поверхности зуба пленки – пелликулы. Главные составляющие этой пленки - компоненты слюны и десневой жидкости, такие как протеины (альбумины, лизоцим), гликопротеины (лактоферрин, IgA, IgG, амилаза), фосфопротеины и липиды. Бактерии колонизируют пелликулу в течение первых 2-4 часов после чистки. В этот период бактерии слабо связаны с пленкой и могут быстро удаляться током слюны. После первичной колонизации наиболее активные виды начинают быстро расти, образуя микроколонии, которые внедряются во внеклеточный матрикс. Затем начинается процесс агрегации бактерий и на этой стадии подключаются составные компоненты слюны. Первые микробные клетки оседают в углублениях на зубной поверхности, где происходит их размножение, после чего они вначале заполняют все углубления, а затем переходят на гладкую поверхность зуба. Многие микробные клетки сами неспособны прикрепляться непосредственно к эмали, но могут оседать на поверхности других бактерий, уже адгезировавшихся, т.е. идет процесс коагрегации. Примером коагрегации также является синтез S. mutans внеклеточных полисахаридов – гликанов – из сахарозы. Эти полисахариды способствуют прикреплению бактерий к эмали зуба и стабилизируют матрикс бляшки.
Процесс адгезии происходит очень быстро: через 5 минут количество бактериальных клеток на 1 см 2 увеличивается с 10 3 до 10 5 -10 6 . В дальнейшем скорость адгезии снижается и в течение примерно 8 часов остается стабильной. Через 1-2 дня количество прикрепившихся бактерий вновь увеличивается, достигая концентрации 10 7 -10 8 . Таким образом, формируется зубной налет. Далее происходят его структурные изменения и формирование зубной бляшки.
Если говорить о смене микробной популяции, то первичными бактериями, которые прикрепляются к эмали зуба, являются стрептококки (S. mutans и S. sanguis). Кроме того, в формировании «ранней» зубной бляшки (первые 1-4 часа) принимают участие нейссерии, вейллонеллы, дифтероиды. Далее формируется так называемая динамичная бляшка (до 4-5 дней). На этом этапе происходит снижение количества грамположительных кокков и увеличение грамотрицательных палочек (лептотрихий, фузобактерий) и кокков (вейллонелл). На 6-7 день формируется зрелая зубная бляшка. В ней преобладают анаэробные палочки. Подобная бляшка может длительное время оставаться равновесной.
Таким образом, при образовании бляшек вначале превалирует аэробная и факультативно-анаэробная микрофлора, которая резко снижает окислительно-восстановительный потенциал в данной области, создавая тем самым условия для развития строгих анаэробов.
Различают над- и поддесневые бляшки. Первые имеют патогенетическое значение при развитии кариеса зубов, вторые - при развитии патологических процессов в пародонте. Микрофлора бляшек на зубах верхней и нижней челюстей различается по составу: на бляшках зубов верхней челюсти чаще обитают стрептококки и лактобациллы, на бляшках нижней - вейллонеллы и нитевидные бактерии. Актиномицеты выделяются из бляшек на обеих челюстях в одинаковом количестве. Возможно, что такое распределение микрофлоры объясняется различными значениями рН среды.
Понятие о биопленках
В настоящее время ученые рассматривают зубной налет как биопленку. Биопленки (биологические пленки) – это организованные сообщества микробов, формирующиеся в условиях текучих сред.
Основными свойствами биопленки являются: 1) взаимодействующая общность разных типов микроорганизмов (микробиоценоз) с симбиотическими связями; 2) микроорганизмы образуют микроколонии; 3) микроколонии окружены защитным матриксом, пронизанным каналами, по которым циркулируют питательные вещества, продукты жизнедеятельности, ферменты, метаболиты и кислород; 4) микроорганизмы имеют определенную систему связи; 5) микроорганизмы в биопленке устойчивы к антибиотикам, антимикробным средствам и реакции организма хозяина.
Исследования, проведенные на биопленках в их естественном состоянии, показали, что существуют большие различия в поведении бактерий в лабораторной культуре и в их естественных экосистемах. К примеру, бактерия в биопленке вырабатывает такие вещества, которые она не продуцирует, будучи в культуре. Кроме того, матрикс, окружающий микроколонии, служит защитным барьером. Это помогает понять, почему антимикробные средства как общего действия, так и применяемые местно, не всегда дают успешные результаты, даже тогда, когда они нацелены на конкретный вид микроорганизмов.
Питательные вещества для роста бактерий, по-видимому, поступают извне. Флора назубного налета - это энергичная экологическая система, хорошо адаптированная к окружающей микрофлоре.
Микрофлора быстро восстанавливается после чистки зубов, проявляя высокую метаболическую скорость, особенно в присутствии углеводистой пищи.
В зависимости от частоты приема пищи и времени ее нахождения в полости рта, а также от воздействия ингибиторов, скорость роста бактерий может быть и предельно малой. В назубном налете - большинство бактерий кислотообразующие, протеолитических бактерий слаба.
Caries. Funny bacteria and tooth
Значительная часть бактерий, особенно кариесогенных, способна синтезировать йодофильные полисахариды.
Анаэробы, составляющие другую группу бактерий назубного налета, утилизируют пищевые протеины и аминокислоты. Они расщепляют коллаген.
К этой группе отнесены пептострептококки, ристеллы, фузиформы, вибрионы, вейлонеллы, нейссерии, рамибактерии и катенобактерии, а также спирохеты. В некариозном назубном налете большую часть (25-30%) составляют Veilonella Neisseria и незначительную - спирохеты (5-6%).
В кариозном назубном налете главными протеолитическими бактериями являются ристеллы, составляющие свыше 30% общего числа микроорганизмов этой группы.
Кроме упомянутой выше микрофлоры, в назубном налете обнаружены и другие виды, в частности дрожжеподобные грибы, дифтероиды, стафилококки.
В меньшем количестве выявлены Str. mutans, sanguis, salivarius и энтерококки, незначительно содержание лактобацилл, актиномицет, вейлонелл, бактероидов и фузобактерий.
Кроме того, были определены спирохеты. Ritz (1963) с помощью флюоресцентного метода в однодневном назубном налете обнаружил в большом количестве нокардии. Последние отнесены к аэробам и, по мнению автора, играют важную роль в инициации образования зубной бляшки.
Кроме нокардий, на ранней стадии образования назубного налета в нем присутствуют также нейссерии. В отличие от стрептококков, нейссериям присущ замедленный рост. Horikava и соавторы (1978) выделили 217 штаммов нейссерий из назубного налета человека.
Эти штаммы в соответствии с биологическими характеристиками были разделены на 6 групп. В 86% случаев обнаружена Neisseria sicca, которая продуцирует полисахариды, и Neisseria subflava, не синтезирующая их.
В интенсивно развивающемся назубном налете доминируют Neisseria sicca, в случаях медленного его развития - Neisseria subflava.
В назубном налете, взятом с пришеечной области зубов и маргинального края десны, Halhoul и Calvin (1975) также обнаружили вирусоподобные частицы, связанные с микроорганизмами полости рта; частицы имели различные размеры, форму и диаметр. Авторы полагают, что эти частицы могут быть разновидностью бактериофага.
На всех этапах развития назубного налета в нем преобладают стрептококки. На ранних стадиях развития стрептококки находятся в ассоциации с аэробными и факультативными кокками, а также с короткими палочками.
На более поздних стадиях его развития эта ассоциация сокращена только в поверхностном слое, так как в глубжележащих слоях, кроме стрептококков, обнаружены разнообразные анаэробные микроорганизмы, многие из которых имеют нитевидную форму.