4.2.4 Механизм кариесостатического действия фтора

4.2.4.1 Твердые ткани зуба. В настоя­щее время механизм кариесостатическо­го действия фторидов изучен недостаточ­но Поскольку в большинстве работ ис­следовался механизм взаимодействия фтора с зубной эмалью, приведенные сведения основываются на результатах этих исследований Характер и механизм взаимодействия фтора с эмалью можно считать аналогичным характеру и меха­низму взаимодействия фтора с дентином и цементом

Противокариозное действие фтора на твердые ткани зуба основывается на двух принципиально различных меха­низмах уменьшении в результате воз­действия соединений фтора кислотной растворимости эмали и угнетении про­цесса деминерализации или наоборот, стимулировании процесса реминера-лизации твердых тканей

концентрации и значения рН растворов на поверхности зуба образуется осадок CaF раз­личной толщины, который затем покрывает­ся белками и фосфатами слюны Незначитель­ное количество фтора из кальций-фторидно-го слоя продолжает диффундировать в эмаль

В случае, если кальций-фторидный слой по­крывается налетом, в котором происходят ак­тивные процессы метаболизма, в результате воздействия образовавшихся в налете органи­ческих кислот защитный белково-фосфатный слой растворяется и происходит интенсивное высвобождение фторида кальция Высвобож­денные ионы фтора переносятся слюной, на­капливаются в зубном налете или в эмали (в виде фторидного гидроксилапатита) После удаления налета или увеличения значения рН, вследствие проявления слюной буферных свойств, истощенный слой CaF вновь покры­вается белками и фосфатами слюны

Уменьшение кислотной растворимости происходит вследствие прочного свя­зывания ионов фтора в кристалличес­кую решетку твердых тканей зубов Не­органическая часть твердых тканей зубов состоит, в основном, из нестехиомет-рического апатита Многие кристаллы твердых тканей зуба имеют различные де­фекты строения Оба обстоятельства спо­собствуют повышению кислотной раство­римости эмали В результате воздействия соединений фтора в период созревания и развития эмали увеличивается прочность ее кристаллической решетки и снижает­ся растворимость апатитов в кислотах В этих случаях иногда говорят об улучше­нии кристаллического строения,т е большей упорядоченности кристаллов в кристаллической решетке и увеличении их размеров. При этом ионы фтора не только занимают вакантные связи в кри­сталлической решетке, но также замеща­ются гидроксильными ионами ОН Поэтому кариесостатическое действие фтора взаимосвязано с образованием фто-рапатита в период образования и мине­рализации твердых тканей, уменьшением растворимости в кислотах Долгое время считалось аксиомой, что интенсивное от­ложение фтора в период формирования и развития эмали обеспечивает наиболее высокую кариесо статическую эффектив­ность Позже было установлено, что лишь около 10% гидроксильных ионов апати­тов замещаются ионами фтора Следова­тельно, образование фторапатитов в пе­риод развития зуба для механизма карие­состатического действия фтора не имеет решающего значения Отложение боль­шей части фтора из твердых тканей зу­бов на поверхности или во внутренних слоях эмали происходит уже в прорезав­шихся зубах во время вторичного созре­вания эмали и при проведении местных мероприятий фтористой профилактики На этом этапе развития зуба путем мест­

ной аппликации высоких концентраций фторидов пытались способствовать пре­образованию гидроксилапатита во фтора-патит Оказалось, что концентрация ионов фтора в поверхностных слоях зуба не со­размерна достигнутому при этом карие-состатическому эффекту

Основным результатом кариесостати­ческого действия фтора считается по­давление процесса деминерализации или активирование реминерализации твердых тканей зуба В полости рта по­верхность зуба постоянно подвергается разным воздействиям Сразу после про­резывания поверхность зуба с большей или меньшей плотностью покрывается различными микроорганизмами, метабо­лическая активность которых при нали­чии соответствующего субстрата может приводить к снижению уровня рН и вследствие этого к индукции процесса де­минерализации Периоды деминерализа­ции могут сменяться периодами ремине­рализации, если в результате передачи слю­ной (клиренс) продуктов метаболизма микроорганизмов и субстрата, значение рН возрастает

Упрощенно можна сформулировать, что на поверхности зуба наблюдается динамическое равновесие, которое мо­жет смещаться в одну из сторон (рис

|4-12)

Наличие ионов фтора на поверхности зуба в жидкой фазе между кристаллами призмы эмали и вокруг них оказывает существенное воздействие на процессы деминерализации эмали. В процессе деминерализации ионы фтора, адсор­бированные на поверхности кристалла эмали, защищают кристалл, придавая ему свойства фторапатита Вследствие этого растворимость кристалла в кислотах уменьшается Предполагается, что по­верхность кристалла эмали частично по-

101

Рис. 4-12. На поверхности зуба наблюдается равновесие между процессами де- и реминерали-зации. При приеме пищи (субстрата) в зубном налете образуются органические кислоты, сме­щающие равновесие в сторону процессов деминерализации. Вследствие проявления буфер­ных свойств слюны и насыщения ее соединениями фосфора и кальция равновесие восстанав­ливается Процессы деминерализации твердых тканей зуба подавляются и происходит реминерализация деминерализованных участков.

крыта слоем фторида кальция, прояв­ляющим сходные защитные свойства. При увеличении уровня рН из-за меньшей растворимости в кислотах первым в оса­док выпадает фторапатит При дальней­шем возрастании значения рН осаждают­ся гидроксилапатит и другие формы апа­титов.

Наличие фторидов в поверхностных слоях эмали способствует сокращению периода деминерализации, так как раство­рившиеся ранее неорганические веще­ства осаждаются вновь. Увеличение на поверхности зуба фторапатита повыша­ет устойчивость тканей к кариозным по­ражениям.

При длительной и/или интенсивной деминерализации и кратковременном пе­

риоде реминерализации утрачиваются неорганические вещества твердых тканей зубов и в результате этого образуются начальные кариозные поражения (белые пятна). Если после соответствующих ги­гиенических мероприятий в полости рта налет исчезает, а вследствие изменения режима питания в полость рта поступает преимущественно некариесогенная пи­ща, начальное кариозное поражение да­лее не прогрессирует. Интенсивность по­терь неорганических веществ на поверх­ности зуба уменьшается и возможно осаждение гидроксилапатита и фторапа­тита из слюны (реминерализация). Таким образом может произойти регресс ранних кариозных поражений и даже их исчез­новение (рис. 4-13).

102

Рис. 4-13. По результатам исследований, про­веденных в группе детей, установлено, что из 184 щечных поверхностей зубов 72 были по­ражены начальными кариозными поражени­ями (белые пятна) Контрольное исследование 37 поражений через 7 лет выявило их реми-нерализацию и увеличение количества здоро­вых щечных поверхностей (по backer-dirks 1966)

Реминерализация твердых тканей зуба с полным восстановлением утраченных прежде минеральных веществ проис­ходит крайне редко.

f,

Гистологически диагностируют демине-рализованные и пористые участки эмали различной интенсивности. Они являют­ся проявлениями неактивных, частично реминерализованных поражений, кото­рые в результате отложения различных эндогенных красителей (продукты пита­ния, чай) могут окрашиваться в коричне­вый цвет. Соединения фтора также при­нимают активное участие в процессах реминерализации. При реминерализации лроисходит образование новых кристал-^в эмали, которые в присутствии ионов фтора, по сравнению с обычными крис-ч^ллами, становятся более прочными.

Ионы фтора способствуют росту частич­но деминерализованных кристаллов эма­ли В результате этого образуется фтора­патит или фторидный гидроксилапатит. Поэтому начальные поражения с ремине-рализованной поверхностью обладают повышенной резистентностью к дальней­шим кариозным воздействиям.

Для оказания действенного влияния на процессы реминерализации обычной физиологической концентрации фтори­дов в слюне (0,01-0,05 млн ') недостаточ­но. Влияние на рост кристаллов эмали начинает проявляться лишь с концентра­ции ионов фтора в перенасыщенном гид-роксилапатитами растворе слюны 0,1 млн ' F . Достаточная для оказания воз­действия на течение реминерализации концентрация фтора в слюне достигает­ся в результате регулярного применения фторсодержащих соединений низкой кон­центрации (фторсодержащих зубных паст, таблеток, растворов для полоскания) или накопления фторидов, из которого на протяжении длительного времени спо­собны высвобождаться ионы фтора (каль-ций-фторидный слой).

Если концентрация апплицированньис фторсодержащих средств очень высо­кая (гели, лаки), то происходят процессы реминерализации периферических участ­ков поражений, так как вследствие отло­жения в поверхностных слоях эмали фто­ра преимущественно в виде фторида кальция, диффузия неорганических ве­ществ из слюны во внутренние области поражения затруднена. В дальнейшем, диффундирование фтора может происхо­дить и во внутренние участки пораженной эмали с последующим его отложением

После аппликации средств фтористой профилактики низкой концентрации в исследованиях in vitro обнаружено, что процессы реминерализации происходят главным образом внутри кариозного по­ражения.

103

В исследованиях in vivo при тех же ус­ловиях (употребление фторированной питьевой воды) полная реминерализация начальных кариозных поражений не об­наружена. Результаты новейших исследо­ваний свидетельствуют, что при благопри­ятных кариесогенных условиях, развитие кариозного поражения не замедляется. Таким образом, устранение зубного налета и переход к правильному, сбалан­сированному режиму питания по-прежне­му остаются основными мероприятиями противокариозной профилактики.

Максимальное профилактическое про-тивокариозное действие фтора прояв­ляется при низком или среднем уров­не кариозной активности.

В комплексе слюна и фториды состав­ляют важный естественный защитный противокариозный механизм, так как в результате их совместного воздействия твердые ткани зуба приобретают адап­тационные свойства против влияния кариесогенных факторов. Если в резуль­тате постоянных кариозных воздействий эти адаптационные свойства умень­шаются, образуются кариозные полости, что влечет за собой проведение соот­ветствующих терапевтических мероприя­тий.

4.2.4.2 Зубной налет. Кариесостати-ческое действие фторидов не ограничи­вается твердыми тканями зуба. Фториды могут влиять на адгезию к поверхности зуба бактерий зубного налета, процессы их роста и метаболизма.

С возрастанием концентрации фто­ра сначала возникают нарушения процес­сов метаболизма микроорганизмов, за­тем происходит задержка их роста и в дальнейшем гибель. Концентрация фто­ра, способная вызвать гибель микроорга­низмов в зубном налете полости рта че­ловека, не достигается никогда.

104

Воздействие фторсодержащих соеди­нений разных концентраций угнетает рост различных видов бактерий зубного налета Определяющими факторами в бактериостатическом действии фтора яв­ляются уровень рН окружающей среды и присутствие различных катионов. В то время как рост некоторых штаммов стреп­тококков угнетается при значении рН 7,0 и концентрации фтора 100-200 мкг/мл, примененных в виде суспензий, то при значении рН 5,5-6,0 для прекращения роста бактерий достаточна концентрация фтора 15 мкг/мл. Для угнетения роста лактобацилл при нейтральном значении рН концентрация фтора должна сос­тавлять 6000 мкл/мл, при рН 4,4 - 100 мкл/мл. Для достижения бактерицидно­го действия концентрация фтора должна быть в 30 раз выше.

Предполагается определенная взаимо­зависимость между кислотной резистент-ностью бактерий и их устойчивостью к фтору. Чем больше их резистентность к кислотам, тем ниже профилактический эффект фторидов Это утверждение в рав­ной степени относится к бактериям, у которых угаекислотный метаболизм от­сутствует или выражен в незначительной степени (некоторые штаммы актиномице-тов). Кроме ионов фтора, бактериостати-ческим действием обладают также раз­личные катионы. Так, по отношению к многочисленным микроорганизмам, ионы таких тяжелых металлов, как оло­ва, меди и ртути, проявляют токсическое воздействие

Многие виды микроорганизмов, пер­воначально обладающие чувствительно­стью к ионам фтора, со временем адап­тируются к воздействию их высоких кон­центраций При отсутствии контактов с фторидами это свойство теряется. Адап­тация и связанная с нейрезистентность к фтору делают возможным выживание и рост микроорганизмов в физиологичес­

ких условиях полости рта человека так-эке и при регулярном применении фтори­дов. При этом изменяется их метаболи­ческая активность, понижается способ­ность к переработке низкомолекулярных углеводов. Снижение уровня рН в зубном налете после попадания углеводов в по­лость рта менее длительное и интенсив­ное Это, в свою очередь, приводит к тому, что такие резистентные к кислотам мик­роорганизмы, как Str mulans и лактоба-циллы по сравнению с другими, менее кари есо генными микроорганизмами, те­ряют свои свойства. Способность к раз­множению при воздействии фторсодер­жащих препаратов у них в значительной степени снижена.

Таким образом, в обычных физиологи­ческих условиях фторсодержащие со­единения в незначительной степени влияют на бактерии зубного налета, но, воздействуя на процессы метаболизма зубного налета, могут изменять его мик­робный состав.

•^г

Фтор оказывает влияние на различные стадии метаболизма бактерий зубного налета, особенно на обмен углеводов и, в частности, процессы гликолиза При этом происходит угнетение активности фер­мента энолазы. Под воздействием энола-зы 2-фосфоэнолглицерат превращается в фосфоэнолпируват. Активность энолазы зависит от наличия свободного магния. Ионы фтора связываются с магнием, что приводит к угнетению активности эно­лазы.

Фтор также замедляет процессы транспортировки глюкозы в бактери­альные клетки. Проникание глюкозы в клетку стрептококка может осуществ­ляться двумя путями. Посредством сис­темы фосфоэнолпируват-фосфотранс-феразы (ФЭП-ФТФ) образуется глюкоза-6-Р, проникающая внутрь клетки При

этом из фосфоэнолпирувата образуется активированный фосфат

При низком значении рН (<6,0) в ус­ловиях интенсивного роста клеток и из­бытке субстрата глюкоза поступает в клет­ку по т н. протонному транспортному пути; в этом случае вышеописанный ме­ханизм не действует. Протонная транс­портировка глюкозы-6-Р осуществляется посредством электронно-химического протонного градиента. Активность мем­бранной АТФазы, проявляющаяся увели­ченным выбросом протонов,и конечно­го продукта гликолиза - молочной кисло­ты, приводят к избытку протонов во внеклеточном пространстве и недостатку их внутри клетки. В результате возника­ет градиент протонных концентраций, яв­ляющийся движущей силой, способству­ющей поступлению глюкозы в клетку.

Как уже упоминалось, фториды угне­тают образование фосфоэнолпирувата. При низком значении рН во внеклеточ­ном пространстве ионы фтора соединя­ются с протоном и в виде HF проникают внутрь клетки. Значение протонного гра­диента снижается и в результате умень­шается транспортный поток глюкозы. Вследствие диссоциации HF во внутри­клеточном пространстве происходит сни­жение значения рН Поскольку фермен­ты гликолиза проявляют наибольшую ак­тивность в щелочной среде, снижение рН угнетает метаболизм бактерий.

Фториды замедляют образование ли-потеихоновой кислоты, отрицательно влияя на способность бактерий к адгезии на поверхности зуба.

Фтор оказывает косвенное угнетаю­щее действие на внутриклеточный син­тез полисахаридов, поскольку в связи с прекращением функционирования меха­низма ФЭП-ФТФ замедляется образова­ние необходимой для синтеза полисаха-Ридов глюкозы или этот процесс не про­исходит. На распад внутриклеточных

105

резервных углеводов фтор не влияет. Не доказано также его угнетающее воздей­ствие на синтез внеклеточных углеводов или на участвующие в этом синтезе мем­бранные глюкозилтрансферазы.