Механизм кариесо статического действия фтора

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 реминерализации твердых тканей.

Уменьшение кислотной растворимости происходит вследствие прочного связывания ионов фтора в кристаллическую решетку твердых тканей зубов. Неорганическая часть твердых тканей зубов состоит, в основном, из нестехиометрического 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 фторапатита 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 кариесостатическую 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 местной аппликации высоких концентраций фторидов пытались способствовать преобразованию гидроксилапатита во фторапатит. Оказалось, что концентрация ионов фтора в поверхностных слоях зуба не соразмерна достигнутому при этом кариесостатическому 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.

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 покрыта слоем фторида кальция, проявляющим сходные защитные свойства. 1ри 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 еминерализации и кратковременном периоде 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.

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

Гистологически диагностируют деминерализованные и пористые участки эмали различной интенсивности. Они являются проявлениями неактивных, частично ре минерализованных 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 происходит образование новых кристаллов эмали, которые в присутствии ионов фтора, по сравнению с обычными кристаллами, становятся более прочными.

Ионы фтора способствуют росту частично деминерализованных кристаллов эмали. В результате этого образуется фторапатит или фторидный гидроксилапатит. Поэтому начальные поражения с реминерализованной 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 млн1) недостаточно. Влияние на рост кристаллов эмали начинает проявляться лишь с концентрации ионов фтора в перенасыщенном гидроксилапатитами растворе слюны 0,1 млн1 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 (кальций-фторидный слой).

Если концентрация апплицированных 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.

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 противокариозное 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.

Зубной налет. Кариесостатическое 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.

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, j 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 резистентностыо 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 углекислотный метаболизм отсутствует или выражен в незначительной степени (некоторые штаммы актиномицетов). Кроме ионов фтора, бактериостатическим 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 ней резистентность к фтору делают возможным выживание и рост микроорганизмов в физиологических условиях полости рта человека также и при регулярном применении фторитов. 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. mutans и лактобациллы по сравнению с другими, менее кариесогенными 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.

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 энолазы 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 глкжоза-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 липотеихоновой 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 полисахаридов глюкозы или этот процесс не происходит. На распад внутриклеточных резервных углеводов фтор не влияет. Не доказано также его угнетающее воздействие на синтез внеклеточных углеводов или на участвующие в этом синтезе мембранные глюкозилтрансферазы.

Эффективность фторсодержащих кариесостатических препаратов

Противокариозная профилактическая эффективность действия фтора изучалась многими исследователями. Эффективность воздействия средств местной фтористой профилактики на различные поверхности зуба неодинакова: она более высокая на гладких открытых поверхностях и более низкая на гладких поверхностях в апроксимальных областях. На участках естественных углублений и фиссур противокариозное влияние фторсодержащих препаратов местной профилактики минимальное.

Кариесостатическое действие фтористых препаратов системной профилактики в период созревания и развития зубов менее эффективно, чем противокариозная защита уже сформированных зубов, осуществляемая путем частого и регулярного местного применения фторидов.

Степень противокариозного профилактического воздействия зависит от способа введения фтора и частоты его применения. До настоящего времени однозначно не установлена зависимость между значениями концентраций фтора (например, в зубной пасте) и уровнем снижения кариеса. Чем дольше проводятся мероприятия фтористой противокариозной профилактики, тем выше эффект их действия. Они также существенно отличаются между собой по уровню эффективности.

Так, при применении фторсодержащих таблеток в контрольных исследованиях уровень снижения кариеса составлял от 28 до 61%, что объясняется разным состоянием гигиены полости рта испытуемых. В большинстве исследований по оценке эффективности искусственного фторирования питьевой воды отмечалось снижение заболеваемости кариесом на 50-60%. Подобные данные получены в результате исследований применения фторированной поваренной соли. Следует отметить, что даже ребенок, не питающийся больше грудным молоком, потребляет 1,4 г соли на 1000 ккал продуктов питания (US Health and Nutrition Survey).

При полоскании фторсодержащими растворами (фторид натрия, фторид олова, аминофторид) кариесостатический эффект оценивается на уровне 20-45%. Протовокариозное действие фторсодержащих зубных паст в различных исследованиях оценивают по-разному. При нерегулярном применении зубных паст уровень снижения кариеса не превышает 20%. Аппликация на поверхности зубов растворов и гелей с высоким содержанием фторидов в зависимости от вида препаратов и частоты их применения приводит к различным результатам.

Установлено, что уровень снижения кариеса при аппликации фторсодержащими растворами колеблется от 3 до 48%. Правильное использование этих высококонцентрированных растворов способствует достижению более значительного кариесостатического действия. Прием препаратов 2-4 раза в день снижает поражаемость кариесом на 20-40%. Использование фторсодержащих лаков, в зависимости от частоты аппликации, снижает уровень кариеса на 20-75%.

Фторирование[править | править исходный текст]

Фтор имеет очень сильно выраженный противокариозный эффект, который объясняется замещением гидроксильной группы (OH-) гидроксиапатита эмали на фтор (F-). Некоторые авторы приводят данные о том, что фтор также подавляет кислотообразующие бактерии. Наиболее выраженный эффект наблюдается при оптимальном его поступлении в организм в период развития, минерализации и последующего созревания зубов, то есть в детском возрасте. Самым радикальным и эффективным методом считается фторирование воды (до концентрации 1 мг/л), что приводит к снижению кариеса на 30-50 %.^[19] ВОЗ^[20] рекомендовала провести фторирование воды во всех странах. Хотя надо учитывать, что высокое количество фтора (больше чем 1 мг/л) может привести к флюорозу.

Наряду с введением фтора внутрь применяют также местные аппликации фтора 1-2 % фторидом натрия или фторидом олова, нанесением фторсодержащих лаков (фторлак).

Исследование на животных, проведенное в 1991 году организацией National Toxicology Program, утверждало, что фтор повышает риск возникновения остеосаркомы у крыс-самцов. В том же году ученые National Cancer Institute обнаружили рост случаев заболевания у мужчин моложе 20 лет, проживающих в районах, где производится фторирование воды. В 2001 году Elise Bassin (Harvard School of Dental Medicine) провела исследование заболеваемости остеосаркомой среди детей в возрасте до 20 лет. Среди мальчиков, употреблявших воду с содержанием фтора от 30 до 90 % от нормативов Center for Desease Control and Prevention риск возникновения остеосаркомы в 5 раз превышал аналогичный показатель у контрольной группы, употреблявшей нефторированную воду. При уровне фторирования 100 % и выше этот показатель увеличивался до 7 раз. Наибольшая взаимосвязь этих факторов наблюдалась у мальчиков в возрасте от 6 до 8 лет. Это исследование под давлением её научного руководителя Chester Douglass (издателя журнала по вопросам фторирования, спонсируемого компанией Colgate, производящей фторсодержащие зубные пасты) не было опубликовано до 2005 года.^[21]

Фторирование воды в России защищают Ю. А. Рахманин (академик РАЕН, МСА, РАВН, МАИ, член-корреспондент РАМН) и А. П. Маслюков (академик РАВН)^[22].