Цемент химический состав биологическая роль изменения при патологии
Обновлено: 24.04.2024
Физико-химические и метаболические параметры ротовой жидкости и слюны как индикаторы состояния организма (обзор литературы)
Изучение свойств слюны и ротовой жидкости (РЖ) вызывает интерес не только у стоматологов, но и у врачей других специальностей. Эти биологические жидкости представляют собой среды, в которых органы полости рта находятся на протяжении всей жизни и которые являются факторами поддержания гомеостаза.
Цель настоящего обзора — представить современные данные о взаимосвязи слюны, ротовой жидкости, полости рта с физиологическими и патологическими процессами в организме.
Полость рта (ПР) рассматривается как комплексная экологическая система, в которой внешние факторы (социальные, индивидуальные, биологические) теснейшим образом взаимодействуют с внутренними (слизистая оболочка, пародонт, бактериальное сообщество, локальная иммунная система, слюна) [34, 64, 68]. Множественность функций слюны обусловлена как ее жидкостными характеристиками, так и ее специфическими компонентами, без которых продолжительное функционирование ПР было бы невозможным [67]. В последние годы отмечен значительный рост интереса к разработке методов диагностики различных заболеваний путем анализа ротовой жидкости (РЖ) и слюны [32, 65, 69]. Например, тест слюны на ВИЧ официально используется в клиниках США, его стоимость в 20 раз ниже, чем анализ крови.
Исследование слюны по многим клинико-биохимическим показателям имеет преимущества по сравнению с рутинными методами лабораторной диагностики крови. Этот получаемый без инвазивных вмешательств биоматериал широко используется не только в клинической практике, но и при гигиенических, токсикологических, иммунологических исследованиях, а также для изучения фармакодинамики лекарственных средств и в специальных научных целях [38]. Слюна используется для анализа на содержание в ней лекарственных средств, гормонов, токсинов, эндогенных и экзогенных компонентов крови [9]. Например, показана [50] однотипная динамика содержания глюкозы в крови и ротовой жидкости, что позволяет использовать определение глюкозы в ротовой жидкости при проведении глюкозотолерантного теста для выявления нарушения толерантности к углеводам у детей. В слюне определяется более 30 ферментов.
На протяжении многих лет в медицине изучается возможность диагностики различных заболеваний по оценке морфологии фигур кристаллизации, которая возникает в результате изменения состава различных биологических жидкостей. Известны два способа получения кристаллических структур: метод высушивания биологической жидкости на подложке и метод тезиграфии. Разрабатываются и новые методические подходы с алгоритмом описания вариантов микрокристаллических агрегатов смешанной слюны и анализом получаемых результатов в виде компьютерного видеоряда и методами многомерной статистики [16]. Следует отметить, что и в норме кристаллические агрегаты ротовой жидкости вариабельны [6].
1. Ротовая жидкость, смешанная слюна, чистая слюна. Ротовая жидкость (РЖ), или полная слюна состоит из смешанной слюны и органических примесей (микробных и эпителиальных клеток, остатков пищи и т. д.). Смешанная слюна (полная слюна без примесей, которые можно удалить при помощи центрифугирования, или смесь чистой слюны из всех источников) — это биологическая жидкость, в состав которой входят белки, ферменты, гормоны, липиды, углеводы и минеральные компоненты из слюнных желез, сыворотки крови и тканей полости рта. Чистая слюна — жидкость, продуцируемая и секретируемая в полость рта тремя парами больших и множеством мелких слюнных желез [47].
2. Функции смешанной слюны. Минерализующая функция слюны является ее важнейшей физиологической функцией, зависящей от состава и физико-биохимических свойств этой биологической жидкости [8]. Слюна — биологическая жидкость, которая постоянно находится в полости рта, участвуя в пищеварении, выполняя бактерицидную роль, осуществляя механическую очистку (самоочищение) и защиту поверхности зубов и слизистой оболочки от бактериальных и химических воздействий, а также ряд других функций. Существует предположение, что слюна контролирует скорость образования «зубного камня» [40].
В ряде исследований подчеркивается гомеостатическая роль РЖ в процессах жизнедеятельности организма в норме и патологии [21, 47]. Важным компонентом местного гомеостаза является кислотно-основное равновесие полости рта. Оно обеспечивает нормальное протекание многих биохимических процессов (ре- и деминерализации эмали зубов, налета и камнеобразования, жизнедеятельности ротовой микрофлоры) [27, 49]. После постановки в полость рта металлических конструкций протезов у большинства пациентов происходит снижение pH ротовой жидкости [28].
Ротовая жидкость включает в себя секреты трех пар больших (околоушных, поднижнечелюстных, подъязычных) и малых слюнных желез, разбросанных по внутренней поверхности губ, щек, мягкого и твердого неба, а также содержимое зубо-десневых бороздок, эпителиальные клетки, бактерии, лейкоциты (главным образом из зубо-десневых бороздок), а иногда и остатки пищи, кровь и вирусы [53].
Состав и свойства РЖ зависят от функционирования гематосаливарного барьера. Это имеет значение для возникновения и дальнейшего течения пародонтита, кариеса зубов, болезни Шегрена, заболеваний слизистой оболочки рта и других патологических состояний. Рабочая часть гематосаливарного барьера представлена эндотелием кровеносных капилляров, миоэпителиальными, секреторными клетками и клетками выводных протоков слюнных желез [43].
В настоящее время изучение проблемы биологической роли макро- и микроэлементов в организме человека не вызывает сомнений. Они изучены как у здоровых лиц обоего пола различных возрастных категорий, так и при некоторых заболеваниях [13, 15, 22]. Установлено, что отклонения в поступлении в организм макро- и микроэлементов и нарушение их соотношений в рационе питания непосредственно сказываются на деятельности организма, могут снижать его сопротивляемость, а следовательно, и способность к адаптации [15].
3. Состав слюны. Некоторые авторы [29] считают, что основной функцией слюны является защита целостности тканей полости рта, а не участие в пищеварительном процессе, как полагали ранее. В последние годы показано [55], что РЖ содержит не только мощную ферментную систему антибактериальной и антирадикальной защиты, но и ряд неферментных факторов, поступающих в РЖ из крови.
4. Биохимические свойства ротовой жидкости. В слюне больных ишемическим инсультом в остром периоде заболевания формируется комплекс изменений, характерный для гипоксического поражения, — депрессия ферментов антиоксидантной защиты и активация гликогенолиза [51].
Отмечено благоприятное воздействие жевательных резинок с сахарозаменителями на биофизические и биохимические свойства слюны (повышение активности лизоцима, кислой и щелочной фосфатаз, концентрации кальция) [57].
У человека в состоянии покоя белковый состав смешанной слюны постоянен в интервале часы — месяцы [14]. У детей с ортодонтическими пластинками наблюдается уменьшение объема секреции слюны, сдвиг pH в кислую сторону, увеличение количества белка, уменьшение содержания хлоридов и активности щелочной фосфатазы. Активность протективных ферментов (каталазы, глутатионредуктазы, церулоплазмина) ингибируется противовоспалительными средствами и не всегда восстанавливается спустя 30-40 минут [2].
Лизоцим (мурамидаза) — один из наиболее изученных ферментов организма, фактор его неспецифической защиты. Амилаза — кальцийсодержащий металлофермент, который может влиять на адгезию бактерий к зубам и другим поверхностям.
Кислой и щелочной фосфатазам принадлежит ведущая роль в регуляции минерального обмена. Кальций и фосфор принимают активное участие в процессах минерализации и деминерализации и поддержании постоянства тканей зубов [53].
Слюна также содержит несколько весьма эффективных буферных систем, которые помогают поддерживать pH при воздействии кислых продуктов питания. В норме pH слюны варьируется в пределах 5,6-8,0, причем значение pH тем выше, чем интенсивнее деятельность железы [38]. При проглатывании кислых продуктов буферные свойства слюны способствуют нейтрализации кислоты в пищеводе и предупреждают изжогу [66].
5. Микрофлора полости рта и смешанной слюны — наиболее информативный показатель состояния как организма в целом, так и полости рта. С момента появления ребенка на свет микробы начинают поселяться в полости рта. После прорезывания зубов микроорганизмы колонизируются на поверхности эмали. По данным ряда авторов, во рту присутствует более 500 разновидностей микробов, которые формируют в нем биопленку. Однако большинство микробов безопасны для организма [53].
6. Иммуноглобулины слюны и другие противомикробные компоненты. Слюнной секрет, подобно слезной жидкости и другим продуктам, содержит противомикробные компоненты (лизоцим, лактоферрин, пероксидаза и гистамины), которые могут угнетать прямым воздействием многие виды микробов, а гистамины обладают еще и противогрибковым действием [29]. Поэтому при нарушении процесса выделения слюны входные ворота открыты для проникновения в организм человека различного вида патогенов. Так, у пациентов с врожденными расщелинами верхней губы и неба выявлены существенные отклонения от нормы ряда показателей гомеостаза и факторов защиты полости рта: в слюне уровень лизоцима увеличен в 1,7-3 раза, концентрации IgA , IgG , SiA также увеличены [11]. Подчеркивается [55], что при ополаскивании ПР протективные свойства слюны снижаются.
7. Биологически активные вещества смешанной слюны — вещества слюнных желез, выполняющие регулирующие функции (вазоактивные вещества, нейротрофические факторы, фактор роста эпидермиса — молекулы протеина, вызывающие регенерацию тканей и способствующие заживлению ран). В слюне обнаружен эндотелиальный фактор роста, стимулирующий кровоснабжение, что приводит к ускорению процесса заживления [29], эритропоэтин (влияет на гемопоэз), паротин (влияет на развитие и рост мезенхимальных тканей).
8. Факторы, влияющие на скорость секреции смешанной слюны
Биологические ритмы. Характер циркадианной кривой концентрации, например, гормонов в слюне может являться показателем степени здоровья той или иной эндокринной железы, а исследование ритмологии экскреции электролитов со слюной помогает в оценке функционального состояния симпатико-адреналовой системы. Большинство исследователей, изучавших гормональный состав слюны, считают, что определение их концентраций в слюне может иметь диагностическое значение, поскольку обнаружена тесная корреляционная зависимость содержания ряда гормонов в крови и слюне, причем не только у здоровых, но и у больных людей [38].
Психические стимулы. Напряжение в системе психической адаптации в сочетании с вегетативным дисбалансом способствует нарушению регуляторных механизмов, поддерживающих гомеостаз ПР. В первую очередь это отражается на темпах секреции смешанной слюны и ее вязкости [12]. Показано [24], что скорость слюноотделения и pH ротовой жидкости явились определяющими факторами в развитии заболеваний пародонта у психически больных. Определенное значение патологии слюнных желез при стрессе имеет свободнорадикальное поражение [54].
Возраст и пол. С возрастом уровень секреции смешанной слюны снижается. Максимальные показатели секреции смешанной слюны как у мужчин, так и у женщин выявлены в возрасте от 21 года до 30 лет. Уровень секреции смешанной слюны у мужчин выше, чем у женщин [46].
9. Смешанная слюна и ротовая жидкость как субстраты для диагностики заболеваний. Вполне очевидно, что сдвиги в биохимическом составе слюны возникают прежде всего при заболеваниях слюнных желез и при различной стоматологической патологии. Имеются также многочисленные сведения об изменении состава слюны при ряде общих заболеваний и патологических состояниях, что может дать дополнительные сведения не только для диагностики заболевания, но и для его прогноза [18, 38].
Диагностика кариеса. Показано, что у молодых людей с низкой буферной емкостью слюны интенсивность кариеса выше, чем при высокой буферной емкости [36]. Наиболее информативным показателем, характеризующим состояние и динамику кислотно-основного равновесия в полости рта, является водородный показатель ( pH ), чутко реагирующий на выработку ротовой микрофлорой органических кислот (в случае ее стимуляции сахарозой) и аммиака (при стимуляции карбамидом) [52].
Диагностика заболеваний пародонта. Установлены маркеры морфологической картины ротовой жидкости при здоровом пародонте, выявлены маркеры патологических состояний при воспалении тканей пародонта и кариесе зубов [62, 63]. Профессиональная гигиена ПР вызывает повышение в РЖ содержания меди в 1,4 раза, цинка — в 2 раза, что свидетельствует об активизации окислительно-восстановительных процессов в десне, выражающейся в уменьшении воспалительных явлений [61].
Предложено оценивать интенсивность воспаления пародонта по соотношению фракций воды в РЖ [60]. Вероятно, при воспалении тканей пародонта происходит относительное перераспределение фракций свободной и связанной воды, вызванное выходом легко гидратирующихся соединений в РЖ.
Патологические процессы в пищеварительной системе вызывают изменение скорости слюноотделения, вязкости и свободнорадикального баланса ротовой жидкости, а также морфологической картины получаемых фаций, что может быть использовано в качестве объективных диагностических маркеров. Степень выраженности ксеростомии, а также морфологическая картина РЖ отражают тяжесть калькулезного холецистита у больных старших возрастных групп [1]. При язвенном дефекте слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки в кристаллограмме слюны обнаруживаются кристаллы с дефектами наполнения, в 77,4 % случаев подтверждаемые эндоскопическими и гистологическими исследованиями [10]. При язве желудка, хроническом гастрите кристаллические агрегаты образуют самостоятельные группы с новыми характеристиками, которых нет в норме, что может служить диагностическим критерием [56]. Остальные классы кристаллограм (при хроническом панкреатите, хроническом холецистите) менее информативны.
У больных хроническим активным гепатитом определяются выраженные изменения слюнных желез и слизистой оболочки рта, характеризующиеся снижением их функциональной активности, повышением вязкости слюны и изменениями ее ионного состава [5].
Установленные особенности физико-химических параметров и показателей обмена веществ в ротовой жидкости и крови при инфицировании организма вирусами гепатитов В и С, хламидиями, уреаплазмами, микоплазмами выявили общие для этих биологических жидкостей и специфические для ротовой жидкости сдвиги, что раскрывает перспективы изучения РЖ с диагностической целью и мониторинга заболеваний. В то же время подчеркивается [48], что нетрадиционная локализация изученных патогенов в РЖ и слизистой оболочке рта обусловливает необходимость эпидемиологической настороженности при работе с этой биологической средой, а также учета этого факта в социально-бытовом плане.
При хронической почечной недостаточности в терминальной стадии достоверно увеличивается содержание мочевины и креатинина, ионов хлора, общего белка в смешанной слюне, что свидетельствует в пользу того, что слюнные железы частично берут на себя выделительную функцию, утраченную почками [39].
Степень изменения уровня лактата, пировиноградной кислоты и активности супероксиддисмутазы в слюне детей позволяет диагностировать ранние проявления нейроциркуляторной дистонии [37].
Интерес представляет и диагностика психоэмоционального состояния человека по содержанию в ней кортизона (стероидного гормона, воздействующего на обмен веществ). Выявлены выраженные изменения электролитного состава смешанной слюны, ее удельного веса и вязкости, смещение кислотно-основного состояния полости рта в кислую сторону, возникающие у летчиков под воздействием факторов авиационного труда, приводящие к нарушениям самоочищения полости рта и поражению пародонта [30]. На фоне эмоционального напряжения при стоматологических заболеваниях регистрируется достоверно высокая активность альфа-амилазы, что свидетельствует о высокой чувствительности этого показателя к действию стрессогенных факторов [33]. Контроль за содержанием количества NO в слюне рекомендуется для объективной оценки выраженности психоэмоционального напряжения молодых людей при эмоциональном стрессе во время экзаменов [35], белков смешанной слюны — при депрессивных расстройствах [14].
Иммунологические показатели слюны могут быть использованы в качестве неинвазивных лабораторных методов мониторинга у детей с атопическим дерматитом в сочетании с респираторной аллергией [31].
Кристаллогенные свойства смешанной слюны использованы для ранней диагностики рака предстательной железы. Достоверность изменений в этой биологической жидкости при подозрении на злокачественный процесс и опухолевом росте в предстательной железе подтверждается кластерным и дискриминантным анализом [17].
Уровень здоровья. Уменьшение активности лизоцима и концентрации секреторного иммуноглобулина A смешанной слюны, уменьшение буферной емкости ротовой жидкости, скорости саливации изменения характеристики кривой Стефана в сторону ацидоза, высокая колонизирующая активность микрофлоры полости рта могут рассматриваться в качестве стоматологических критериев соматического здоровья, а также маркеров динамики индивидуально уровня здоровья в процессе онтогенеза [23].
10. Гипофункция слюнных желез (гипосаливация) и ксеростомия обусловлены множеством причин, среди которых можно отметить как возрастное снижение продуктивности подчелюстных и подъязычных желез, дефицит воды в организме, так и снижение жевательной активности при выборе мягкой пищи, при утрате зубов и/или использовании протезов [47].
Причины сухости полости рта. Состав и свойства слюны зависят от: общей реактивности организма, состояния центральной, вегетативной, сердечно-сосудистой, мочевыделительной, эндокринной систем, желудочно-кишечного тракта [44]. В свою очередь, хронические заболевания слюнных желез, как правило, возникают на фоне реактивно-дистрофического процесса на фоне сопутствующих заболеваний [3, 4, 20].
Лекарства. Установлено [24], что при использовании психотропных препаратов в течение нескольких лет скорость слюноотделения и pH ротовой жидкости являются определяющими факторами в развитии заболеваний пародонта.
Лучевая терапия области головы и шеи. Местные лучевые повреждения вследствие облучения здоровых тканей следует рассматривать как нарушения, развивающиеся на определенном уровне доз, превышения толерантности (переносимости) уровня доз ионизирующего излучения, недоучета индивидуальной радиочувствительности организма и тканей. Местные лучевые повреждения, как правило, возникают при локальном облучении в дозах 40-60 г, то есть превышающих толерантность органов и тканей. Такое облучение чаще всего происходит при лечении больных злокачественными новообразованиями [7].
Синдром Шегрена. Считается [26], что поражение органов пищеварения при болезни Шегрена и синдроме Шегрена является проявлением единого иммунопатологического процесса поражения эндокринных желез при этих заболеваниях. При болезни Шегрена уровень лизоцима в слюне снижается почти в 9 раз [45]. Определенную роль в этиологии болезни Шегрена играет стресс [41].
11. Виды и способы стимуляции слюноотделения
Местное стимулирование слюноотделения. Естественным стимулятором слюноотделения является прием пищи. Используются следующие виды и способы стимуляции: пищевые (например, сухари), вкусовые (0,5%-ный раствор лимонной кислоты), фармакологические (раствор пилокарпина), механические (жевание воска, парафина или безвкусной жевательной резинки). Использование жевательных резинок с сахарозаменителями стимулирует скорость слюноотделения, превышая исходный уровень через 2 минуты жевания резинки в 10-12 раз [57].
Заключение. Представленные данные со всей очевидностью демонстрируют тот факт, что количественные и качественные биофизические [19, 42, 58] и биохимические [25] показатели слюны и ротовой жидкости могут быть использованы в качестве неинвазивных лабораторных методов мониторинга динамики различных заболеваний и патологических состояний. По сравнению с другими методами лабораторной диагностики исследование слюны и ротовой жидкости обладает рядом преимуществ: простотой и удобством сбора, безболезненностью и атравматичностью этой процедуры, отсутствием риска инфицирования при получении биоматериала, возможностью многократного и нестрессогенного получения проб и др. [38, 59].
1.3. Цемент
Цемент зуба рассматривают как вариант грубоволокнистой костной ткани. В его состав входят около 70 % неорганических, 20% органических веществ и 10% приходится на воду. Из неорганических соединений преобладают гидроксиапатиты, а также соли фосфата и карбоната кальция, органические вещества представлены главным образом коллагеном, а также гликозамингликанами, липидами. В костной ткани содержится большое количество цитрата, его уровень превышает таковой в печени более, чем в двести раз.
Различают клеточный цемент, расположенный в верхушечной части корня и в области его бифуркации, и бесклеточный, покрывающий остальную часть корня. Клеточный цемент содержит цементоциты, в которых выявляются достаточно большое количество РНК, гликогена и ферментов. Это свидетельствует об интенсивных обменных процессах по сравнению с другими минерализованными тканями зуба. Бесклеточный цемент не имеет цементоцитов и состоит из коллагеновых волокон и аморфного склеивающего вещества. Цемент тесно связан с дентином.
В течение жизни постоянно происходит отложение цемента. При некоторых заболеваниях, например, пародонтите и периодонтите, а также при повышении нагрузки на зуб происходит интенсивное отложение цемента, при этом формируется гиперцементоз (анкилоз зуба).
Поскольку наиболее часто нами упоминается коллаген, белок, имеющий довольно оригинальную структуру мы считаем уместным более подробно остановиться на его строении. Из всех белков, обнаруженных у высших позвоночных, коллаген наиболее распространенный: количество его в организме составляет около одной трети всего уровня белков. Сухожилия построены из параллельных пучков молекул коллагена. В отличие от -кератинов коллаген растягивается с трудом. В настоящее время известны 19 типов коллагена, различающиеся по первичной структуре пептидных цепей, функциям и локализации в организме. Наиболее распространен 1 тип (кожа, кости, сухожилия, связки, роговица, дентин, пульпа, периодонт); 2-ой тип этого белка находится в хряще, стекловидном теле, передней части роговицы; 3-ий тип - в почках, печени, лимфатических узлах, аорте и других сосудах; 4-ый - локализуется в базальных мембранах. Отличие костного коллагена от других его видов в соединительной ткани заключается в том, что в первом имеются остатки фосфорной кислоты и дикарбоновых кислот. Характерной чертой коллагена является также то, что одну треть всех его аминокислотных остатков составляет глицин, а одну четвертую часть и более - пролин, гидроксипролин и гидроксилизин. Исключительно высокое содержание в коллагене таких аминокислот, которые нарушают -спиральную структуру, дает основание предполагать, что коллаген не образует классическую альфа-спираль. В коллагене каждые три полипептидных цепи скручены и образуют тройную спираль (Рис. 4), при этом под влиянием регулярно располагающихся остатков пролина и оксипролина цепь принимает форму как бы ломаной спирали; это обусловливается жесткостью R-групп пролина, а также тем обстоятельством, что пептидные связи, в образовании которых участвуют пролин и оксипролин, не могут образовать водородных связей. NH-группы пептидных связей, в образовании которых участвуют остатки глицина, образуют межцепочечные водородные связи, которые также способствуют сохранению прочности структуры коллагена и делают ее устойчивой к растягиванию. Каждая полипептидная цепь коллагена имеет молекулярную массу 120000 и содержит около 1000 аминокислотных остатков. Полная трехспиральная единица называется тропоколлагеном. Тропоколлагеновые единицы уложены в волокнах коллагена в сухожилиях ступенчатым образом, чем и объясняется характерное для фибрилл коллагена расстояние между повторяющимися единицами (в зависимости от степени гидратации 600-700 А).
Рис. 4. Схема строения молекулы коллагена.
Прочность коллагеновых волокон (нить сечением около 1 мм выдержавает нагрузку более 10 кг) во многом достигается за счет дополнительных ковалентных «сшивок» между молекулами тропоколллагена. Установлено, что в образовании «сшивок» участвуют главным образом, остатки лизина и гидроксилизина.
Биосинтез данного протеина, осуществляемый в остео-, хондро- и фибробластах, протекает весьма сложно. Сначала его цепи синтезируются на полисомах в виде предшественников, образуя проколлаген. Затем пептидные цепочки посттрансляционно гидроксилируются и гликозилируются. Гидроксилирование проколлагена осуществляется с участием фермента протоколлаген-гидроксилазы, который в качестве кофермента использует витамин С (аскорбиновую кислоту). Негидроксилированный белок плохо секретируется из клеток, а если секретируется, то сразу же атакуется коллагеназой. Следовательно при гиповитаминозах С и Р содержание коллагена в тканях уменьшается, что в конечном итоге приводит к остепорозу.
Выделяют два пути распада коллагена - специфический и неспецифический. В первом случае коллаген разрушается коллагеназой на два фрагмента, которые в дальнейшем гидролизуются лизосомальными протеазами. Во втором - протеин денатурируется продуктами свободнорадикального окисления липидов, а затем подвергается действию протеаз. Продукты специфического распада коллагена стимулируют образование новых остео-, хондро-, фибробластов, то есть обусловливают регенерацию на клеточном уровне.
В костной ткани, разновидностью которой является цемент, содержится до 1% белков, регулирующих остеогенез. К ним относятся морфогены, митогены, факторы хемотаксиса и хемоаттракции.
Морфогены – это гликопротеиды, выделяющиеся из разрушающейся костной ткани и действующие на полипотентные клетки, вызывая в нужном направлении их дифференцировку. Важнейший из них – морфогенетический белок кости, состоящий из четырех субъединиц с общей молекулярной массой 75,5 кДа. Остеогенез под влиянием этого белка протекает по энхондальному типу, т.е. сначала образуется хрящ, а из него затем кость. Следует отметить, что этот протеин получен в чистом виде (США, 1983) и применяется при плохой регенерации кости. Выделен, но мало изучен фактор Тильманна (Мr=500-1000 Да), который быстро вызывает интрамембранозный остеогенез (без образования хряща), но в малом объеме. Так развивается кость нижней челюсти. Из дентина также получен морфогенетический фактор (белок), стимулирующий рост дентина. В эмали морфогенов не обнаружено.
Митогены – чаще всего гликофосфопротеиды – действуют на преддифференцированные клетки, сохранившие способность к делению, увеличивают их митотическую активность. В основе биохимического механизма действия лежит инициация репликации ДНК. Из кости выделено несколько таких факторов (костно-экстрагируемый фактор роста, фактор роста скелета). В дентине и эмали митогенов пока не обнаружено.
Факторы хемотаксиса и хемоаттракции – это гликопротеиды, определяющие движение и прикрепление новообразованных структур под действием морфо- и митогенов. Наиболее известны из них: фибронектин, остеонектин и остекальцин. За счет первого осуществляется взаимодействие между клетками и субстратами, этот белок способствует прикреплению ткани десны к челюсти. Остеонектин (кислый белок, богатый цистеином), являясь продуктом остеобластов, определяет миграцию преостеобластов и фиксацию апатитов на коллагене, то есть при его помощи происходит связывание минерального компонента с коллагеном. Остеокальцин – белок, маркирующий участки кости, которые должны подвергаться резорбции (распаду). Этот протеин содержит -карбоксиглутаминовую кислоту и является витамин-К-зависимым, он вырабатывается в старом участке кости, к которому прикрепляется остеокласт и происходит разрушение этого участка. Остеокальцин принадлежит к группе, так называемых, гла-белков, являющихся инициаторами минерализации и создающими ядра кристаллизации. В эмали аналогичные функции выполняют амелогенины.
Морфогены, митогены, факторы хемотаксиса и хемоаттракции выполняют важную биологическую функцию, объединяя процесс деструкции и новообразования ткани. Разрушаясь, клетки выделяют их в среду, где воздействуя на разные стадии дифференцировки, эти факторы вызывают образование новых тканей.
Обнаружены соединения, действие которых противоположно влиянию морфо- и митогенов, называющиеся кейлонами. Они прочно связываются с морфо-, митогенами и препятствуют регенерации кости. В связи с этим возникает важная проблема разработки приемов регуляции синтеза морфо-, митогенов, факторов хемотаксиса. Известно, что синтез морфогенов кости активируется активными формами витамина D – кальцитриолами и тирокальцитонином, а подавляется глюкокортикостероидами (ГКС) и половыми гормонами. Следовательно, применение ГКС уменьшает регенерационные возможности кости и способствует развитию остеопороза. Осложнения течения консолидации переломов возможно в тех случаях, когда уже больному проводили курс лечения ГКС или анаболическими стероидами. Кроме того, длительное использование последних может спровоцировать перелом, так как масса мышц будет сопровождаться уменьшением прочности скелета. Также необходимо отметить, что скорость и полнота замещения дефекта при костной пластике определяется количеством морфогенов в подсаженной ткани. Поэтому, чем старше возраст донора, тем меньше вероятность успешного замещения дефекта. Кость, взятая у молодых доноров, будет замещаться плохо, если им проводили лечение ГКС и анаболическими гормонами.
83. Особенности химического состава и обменных процессов цемента. Клеточный и бесклеточный цемент. Характеристика органических и минеральных компонентов цемента.
Цемент зуба - обызвествленная ткань зуба, сходная с костной, но, в отличие от нее, лишенная сосудов и не подверженная постоянной перестройке. Цемент покрывает корни и шейку зуба. По данным большинства исследователей, он в 60-70% частично заходит на эмаль (так называемый коронковый цемент), в 10% не доходит до нее (рис. На-в).
Согласно сведениям, полученным в последние годы, непосредственный контакт эмали с цементом встречается значительно чаще, чем считали ранее, а область, наблюдаемая в 10% зубов на светооптическом уровне в виде зазора между цементом и эмалью, в действительности покрыта очень тонким слоем цемента.
Толщина слоя цемента минимальна в области шейки зуба (20-50 мкм) и максимальна у верхушки корня (100-1500 мкм и более, толще в молярах).
Вследствие продолжающегося в течение всей жизни непрерывного ритмического отложения цемента на поверхности корня зуба толщина его слоя утраивается с 20 до 60-70 лет. Прочность полностью обызвествленного цемента несколько ниже, чем расположенного под ним дентина. Он является наименее минерализованной из твердых тканей зуба, но все же содержит больше неорганических веществ (около 60%, преимущественно гидроксиапатита), чем костная ткань (порядка 50%).
Функции цемента зубов:
1) входит в состав поддерживающего аппарата зуба, обеспечивая прикрепление к зубу волокон периодонтальной связки;
2) защищает дентин корня от повреждающих воздействий;
3) выполняет репаративные функции при образовании так называемых резорбционных лакун и при переломе корня зуба;
4) откладываясь в области краев новообразованных волокон регенерирующей периодонтальной связки после ее повреждения, способствует восстановлению ее прикрепления к корню зуба;
5) откладываясь в области верхушки корня, обеспечивает сохранение общей длины зуба, компенсирующее стирание эмали в результате ее изнашивания (пассивное прорезывание).
Строение цемента зубов
Цемент состоит из клеток (присутствуют не везде) и обызвествленного межклеточного вещества (матрикса), включающего коллагеновые волокна и основное вещество. Его питание осуществляется диффузно со стороны периодонтальной связки. Цемент подразделяется на бесклеточный (первичный) и клеточный (вторичный).
Бесклеточный (первичный) цемент образуется первым в ходе развития и покрывает поверхность корней зуба в виде слоя незначительной (30-230 мкм) толщины минимальной в области цементо-эмалевой границы и максимальной у верхушки зуба. Он является единственным слоем цемента, покрывающим шейку зуба, а в некоторых зубах (например, нижних передних резцах) он почти целиком покрывает и корень. Бесклеточный цемент не содержит клеток и состоит из обызвествленного межклеточного вещества, включающего плотно расположенные коллагеновые волокна и основное вещество. На его поверхности располагается слой необызвествленного органического материала прецемент (цементоид) толщиной 0,25-5,0 мкм, который содержит коллагеновые фибриллы. В нем выявляется исчерченность, направленная перпендикулярно поверхности корня (образована вплетающимися в цемент волокнами периодонтальной связки), а также слоистость, параллельная поверхности корня зуба (вследствие периодичности отложения самого цемента). Линии роста в бесклеточном цементе располагаются близко друг к другу, а его граница с дентином выражена нечетко.
Клеточный (вторичный) цемент покрывает апикальную треть корня и область бифуркации корней многокорневых зубов. Он располагается поверх бесклеточного цемента, однако иногда (в отсутствие последнего) непосредственно прилежит к дентину. Граница между ними (в отличие от таковой с бесклеточным цементом) выражена отчетливо. Толщина слоя клеточного цемента варьирует в широких пределах (100-1500 мкм) и наиболее значительна в молярах.
Клеточный (вторичный) цемент состоит из клеток (цементоцитов и цементобластов) и обызвествленного межклеточного вещества.
Цементоциты лежат в особых полостях внутри цемента лакунах и построению сходны с остеоцитами. Между их плазмолеммой и обызвествленной стенкой лакуны находится перицементоцитарное пространство, заполненное органическим материалом. Цементоциты представляют собой уплощенные клетки с умеренно развитыми органеллами и относительно крупным ядром.
Их многочисленные (до 30) ветвящиеся отростки диаметром около 1 мкм достигают в длину 12-15 мкм и связывают соседние клетки благодаря наличию многочисленных щелевых контактов (нексусами) и плотных соединений. Отростки ориентированы преимущественно в сторону периодонтальной связки (источника питания). Канальцы, связывающие лакуны и содержащие отростки цементоцитов, образуют непрерывную систему, которая протягивается от внутренней до наружной поверхностей слоя цемента.
Цементобласты клетки, участвующие в образовании цемента и располагающиеся на его поверхности в периферических участках периодонтальной связки вокруг корня зуба. Описание этих клеток приведено выше.
При формировании бесклеточного цемента цементобласты отодвигаются кнаружи от выработанного ими межклеточного вещества, а при образовании клеточного цемента замуровываются в нем. В последнем случае, погружаясь в цемент, эти клетки постепенно превращаются в цементоциты, уменьшаясь в объеме и утрачивая значительную часть органелл.
Межклеточное вещество клеточного цемента включает волокна и основное вещество. Волокна цемента образованы коллагеном I типа и подразделяются на "собственные", или "внутренние", т. е. образованные клетками цемента и идущие преимущественно параллельно поверхности корня зуба, и "внешние", к которым относят волокна периодонтальной связки шарпеевские волокна (ориентированы перпендикулярно поверхности корня).
Соотношение между волокнами обоих типов варьирует в широких пределах в различных участках цемента. В цементе человека и животных, подобно костной ткани, обнаруживается ряд неколлагеновых белков (сиалопротеин и остеопонтин), протеогликаны (верзикан, декорин, бигликан и люмикан), гликозаминогликаны (в бесклеточном цементе отсутствуют).
Межклеточное вещество цемента зуба человека содержит особый белок САР, который обусловливают адгезию периодонтальных фибробластов, цементный фактор роста (англ. Cementum-Derived Growth Factor CGF), обладающий выраженной митогенной активностью. Помимо этого, цемент, как и костная ткань, содержит высокие концентрации факторов роста таких, как ИФР-1, ИФР-П, ТФР-(31 и ТРФР, которые выделяются в значительных количествах, в особенности, после повреждения и способствуют регенерации этой ткани.
Роль химических элементов в жизни человека
Роль макро, микроэлементов для человеческого организма велика. Ведь они принимают активное участие во многих жизненно важных процессах. На фоне дефицита того или иного элемента человек может столкнуться с появлением определенных заболеваний. Дабы избежать этого, необходимо понимать, для чего нужны макро и микроэлементы в человеческом организме, и какое их количество должно содержаться.
Что такое макро и микроэлементы
Все полезные и необходимые для организма вещества попадают в него благодаря продуктам питания, биологическим добавкам, призванным устранить дефицит определенных веществ. Поэтому к своему рациону необходимо отнестись предельно внимательно.
Перед тем как приступить к изучению функций микро и макроэлементов необходимо понимать их определение.
Так, макроэлементами принято считать соединения химических элементов или одиночные элементы, которые содержатся в организме в большом количестве, измеряемом граммами.
А значение микроэлементов отличается от макро количественными показателями. Ведь в данном случае химические элементы содержатся преимущественно в достаточно малом количестве.
Для того чтобы организм функционировал и в его работе не происходили сбои необходимо позаботиться о регулярном достаточном поступлении в него необходимых макро и микроэлементов. Информацию относительного этого можно рассмотреть на примере таблиц. Первая таблица наглядно продемонстрирует, какая суточная норма употребления тех или иных элементов является оптимальной для человека, а также поможет определиться с выбором всевозможных источников.
Роль химических элементов
Роль микроэлементов в организме человека, как и макроэлементов очень велика.
Многие люди даже не задумываются о том, что они принимают участие во многих обменных процессах, способствуют формированию и регулируют работу таких систем, как кровеносной, нервной.
Именно от химических элементов, которые содержит первая и вторая таблица, происходят значимые для жизни человека обменные процессы, к их числу можно отнести водно-солевой и кислотно-щелочной обмен. Это лишь небольшой перечень того, что получает человек.
Биологическая роль макроэлементов заключается в следующем:
· Функции кальция заключаются в формировании костной ткани. Он принимает участие в формировании и росте зубов, отвечает за свертываемость крови. Если этот элемент не будет поступать в необходимом количестве, то привести такое изменение может к развитию рахита у детей, а также остеопороза, судорог.
· Функции калия заключаются в том, что он обеспечивает водой клетки организма, а также принимает участие в кислотно-щелочном равновесии. Благодаря калию происходит синтез белка. Дефицит калия приводит к развитию многих заболеваний. К их числу можно отнести проблемы с желудком, в частности, гастрит, язва, сбой сердечного ритма, болезни почек, паралич.
· Благодаря натрию удается держать на уровне осмотическое давление, кислотно-щелочной баланс. Ответственный натрий и за поставку нервного импульса. Недостаточное содержание натрия чревато развитием заболеваний. К их числу можно отнести судороги мышц, болезни, связанные с давлением.
· Функции магния среди всех макроэлементов наиболее обширные. Он принимает участие в процессе формирования костей, зубов, отделении желчи, работе кишечника, стабилизации нервной системы, от него зависит слаженная работа сердца. Этот элемент входит в состав жидкости, содержащейся в клетках тела. Учитывая важность этого элемента, его дефицит не останется незамеченным, ведь осложнения, вызванные этим фактом, могут сказаться на желудочно-кишечном тракте, процессах отделения желчи, появлении аритмии. Человек ощущает хроническую усталость и нередко впадает в состояние депрессии, что может сказаться на нарушении сна.
· Основной задачей фосфора является преобразование энергии, а также активное участие в формировании костной ткани. Лишив организм этого элемента можно столкнуться с некоторыми проблемами, например, нарушениями в формировании и росте кости, развитием остеопороза, депрессивного состояния. Дабы избежать всего этого, необходимо регулярно пополнять запасы фосфора.
· Благодаря железу происходят окислительные процессы, ведь он входит в цитохромы. Нехватка железа может сказаться на замедлении роста, истощении организма, а также спровоцировать развитие анемии.
Биологическая роль химических элементов заключается в участии каждого из них в естественных процессах организма. Недостаточное их поступление может привести к сбою в работе всего организма. Роль микроэлементов для каждого человека неоценима, поэтому необходимо придерживаться суточной нормы их потребления, которую содержит приведенная выше таблица.
Так, микроэлементы в организме человека отвечают за следующее:
· Йод необходим для щитовидки. Недостаточное его поступление приведет к проблемам с развитием нервной системы, гипотиреоза.
· Такой элемент, как кремний, обеспечивает формирование костной ткани и мышц, а также входит в состав крови. Нехватка кремния может привести к чрезмерной слабости кости, в результате чего увеличивается вероятность получения травм. От дефицита страдает кишечник, желудок.
· Цинк приводит к скорейшему заживлению ран, восстановлению травмированных участков кожи, входит в состав большинства ферментов. О его нехватке свидетельствует изменения вкуса, восстановления поврежденного участка кожи на протяжении длительного времени.
· Роль фтора заключается в принятии участия в процессах формирования зубной эмали, костной ткани. Его нехватка приводит к поражению зубной эмали кариесом, затруднениям, возникшим в процессе минерализации.
· Селен обеспечивает стойкую иммунную систему, принимает участие в функционировании щитовидки. Говорить о том, что в организме селен присутствует в недостающем количестве можно в случае, когда прослеживаются проблемы с ростом, формированием костной ткани, развивается анемия.
· С помощью меди становится возможным перемещение электронов, ферментный катализ. Если содержание меди недостаточное, то может развиться анемия.
· Хром принимает активное участие в обмене углеводов в организме. Его нехватка сказывается на изменении уровня сахара в крови, что нередко становится причиной развития диабета.
· Молибден способствует переносу электронов. Без него возрастает вероятность поражения зубной эмали кариесом, появления нарушений со стороны нервной системы.
· Роль магния заключается в принятии активного участия в механизме ферментного катализа.
Микро, макроэлементы, поступающие в организм вместе с продуктами, биологически активными добавками жизненно необходимы для человека, и свидетельствуют об их важности проблемы, заболевания, возникающие в результате их дефицита. Для того чтобы восстановить их баланс необходимо правильно подбирать питание, отдав предпочтение тем продуктам, которые содержат необходимый элемент.
Читайте также: