Біохімія сполучної тканини: будова, властивості, функції, регуляція, патологія

 

БІОХІМІЯ СПОЛУЧНОЇ ТКАНИНИ: БУДОВА, ВЛАСТИВОСТІ, ФУНКЦІЇ, РЕГУЛЯЦІЯ, ПАТОЛОГІЯ. БІОХІМІЯ ТКАНИН ЗУБА: БУДОВА, ВЛАСТИВОСТІ, ФУНКЦІЇ, РЕГУЛЯЦІЯ, ПАТОЛОГІЯ. БІОХІМІЯ nСЛИНИ: ПОХОДЖЕННЯ, ФУНКЦІЇ, ХІМІЧНИЙ СКЛАД.

РЕГУЛЯЦІЯ І ПАТОЛОГІЯ nСЛИНОВИДІЛЕННЯ

 

КОЛАГЕН, nЕЛАСТИН
nІ ПРОТЕОГЛІКАНИ СПОЛУЧНОЇ ТКАНИНИ

Електроннограма nз колагеновими та еластичними волокнами

 

Загальна nхарактеристика

 

Сполучна тканина надзвичайно поширена в організмі. Вона є у nвсіх органах і служить основою для їх утворення та виправлення пошко­джень. До nсполучнотканинних утворень відносять шкіру, підшкірну жирову тканину, кістки, nзуби, фасції, строму паренхіматозних внутрішніх органів, нейроглію, стінки nвеликих кровоносних судин тощо.

Усі різновиди сполучної тканини містять клітини, волокнисті nструктури і основну міжклітинну речовину (рис.).

 

http://www.youtube.com/watch?v=WNd6H7l4sOI

 

Волокна побудовані із фібрилярних білків колагену і еластину, nа вуглеводно-білкові комплекси, протеоглі­кани, утворюють основну міжклітинну nречовину. Вуглеводними компонентами протеогліканів є гетерополісахариди nглікозаміноглікани (стара назва мукополісахариди). Основні низькомолекулярні nкомпоненти сполучної тканини – вода й іони натрію. Вміст волокнистих структур, основної речовини й води nнеоднаковий у різних видах сполучної тканини. В середньому частка основної nміжклітинної речовини в організмі складає 20 % маси тіла, а вся сполучна nтканина – близько 50 % маси тіла. З віком у сполучній тканині зменшується вміст nводи і глікозаміно­гліканів, а зростає вміст колагену; одно­час­но змінюються nфі­зико-хімічні властивості ­волокон.

Макромолекули, із яких побудовані волокнисті структури, і nосновна речовина сполучної тканини, синтезуєються в клітинах (фіб­робластах, nхондробластах тощо). Після виходу із клітин в міжклітинний простір окремі nмакромолекули внаслі­док міжмолекулярної взаємодії утворюють складніші nструктури (комплекси про­теогліканів, волокна, агрегати протео­гліканів, nглікопротеїнів і волокнистих елементів). Розпад макромолекул відбувається під nдією ферментів лізосом (протеїназ, глікозидаз, сульфатаз). Швидкість оновлення nдля глікозаміногліканів складає декілька днів чи тижнів, а для колагену – nдекілька місяців.

В основі ряду спадкових захворювань (мукополісахаридозів) nлежить відсутність чи недостатня активність різних ферментів, які розщеплюють nокремі глікозаміноглікани; останні накопичуються в сполучній тканині. Інші nспадкові хвороби, досить рідкісні, зумовлені порушеннями утворення колагенових nволокон, дефектами в їх структурі (синдром Марфана, Елерса-Данлоса, nнезавершений остеогенез). При недостатності в організмі вітаміну С також nпорушується формування колагенових волокон, проявляються клінічні симптоми nцинги. Та значно поширенішими є системні хвороби сполучної тканини n(колагенози), які розвиваються внаслідок ­автоімунних порушень і nхарактеризуються пошкодженнями як волокнис­тих структур, так і основної nміжклітинної речовини, клітин і мікроцир­куляторного русла.

 

Структура nколагену

 

Фібрилярний білок колаген – найпоширеніший nбілок в організмі людини. На його частку припадає 25-33 % усього білка, тобто nприблизно 6 % маси тіла. Молекула колагену n(іноді її називають тропоколагеном) має довжину близь­ко 300 нм, товщину – 1,5 nнм, молекулярну масу приблизно 300 000 дальтон, вона побудована з трьох nполіпептидних лан­цюгів, що мають форму лівозакрученої спіралі з трьома nамінокислотними залишками на один виток, тобто відрізняється від альфа‑спіралі nглобулярних білків. Три лівоспіральних лан­цюги разом закручуються у праву nспіраль, як кабель (рис. ).

 

 

Кожний ланцюг містить приблизно n1000 амінокислотних залишків, з яких 33 % nстановить гліцин, близько 21 % – пролін і оксипролін, 11 % – nаланін і тільки приблизно 35 % – усі інші амінокислоти. Послідовність амінокислот у nланцюзі досить регулярно повторюється: майже у кожному 3-му положенні nзнаходиться залишок гліцину, часто зустрічаються трипептидні фрагменти – nгліцин-Х-пролін, гліцин-Х-оксипролін, гліцин-пролін-окси­пролін, де Х – інші nамінокислоти. Оксипролін, за винятком колагену і nеластину, дуже рідко зустрічається в інших білках. Колаген містить ще одну nрідкісну амінокислоту – оксилізин.

Колаген – складний білок, nглікопротеїн, в якому до частини залишків оксилізину поліпептидного ланцюга n0-глікозидним зв’язком приєднуються вуглеводи – моносахарид галактоза або nдисахарид галактозилглюкоза.

В організмі людини відкрито 12 типів колагенів, які nвідрізняються первинною структурою, набором ланцюгів у молекулі, вмістом nвуглеводів, органною та тканинною локалізаціями. Перші n4 типи більше поширені (табл. ), а інші знайдені в невеликих кількостях і ще nмало вивчені.

Надзвичайно високий вміст у nколагені гліцину – амінокислоти, в якій відсутня R-група, й nімінокислот (проліну та оксипроліну), які утворюють вигини в поліпептидних nланцюгах, що зумовлює унікальну структуру молекули колагену – триланцюгову nспіраль. Між ланцюгами за рахунок СО- і NН-груп пептидних зв’язків, а також ОН-групи оксипроліну, nвиникають водневі зв’язки, які стабілізують спіраль. Молекули колагену (тропоколагену) розташовуються регулярним nчином у поздовжньому і поперечному напрямках і утворюють фібрили, з яких nпослідовно формуються пучки фібрил, волокна і пучки волокон. Молекули в nпаралельних ланцюжках фібрили зміщені одна відносно одної приблизно на 1/4 nдовжини (64 нм). Цим зумовлюється характерна для колагенових фібрил поперечна nпосмугованість з періодом повторюваності 64 нм.

У колагенових фібрилах утворюються поперечні ковалентні nзшиви. Спосіб їх виникнення такий. Спочатку мідьвмісний фермент лізил­оксидаза nкаталізує реакцію окиснювального дезамінування залишків лізину й оксилізину з nутворенням альдегідних форм – аллізину і оксиаллізину. Останні взаємодіють між nсобою або з іншими залишками лізину чи оксиаллізину, утворюючи поперечні зшиви nдекількох типів (рис. ). Поперечні зв’язки зшивають як попіпептидні ланцюги у nмолекулі тропоколагену, так і розміщені поряд у фібрилах молекули.

 

При рідкісній спадковій хворобі (синдром Елерса-Данлоса, тип V) внаслідок nвідсутності чи зниженої активності лізилоксидази в колагенових фібрилах nзменшене число поперечних зв’язків і механічні властивості волокон погіршені.

Колагенові фібрили різними способами організовані у волокнах nсполучної тканини, залежно від їх біологічної функції.

Зокрема, у сухожиллях фібрили розміщені у вигляді nпоперечно-зв’язаних пучків колагену типу І, які надзвичайно міцні і практично nне розтягуються.

При кип’ятінні у воді нерозчинних колагенових волокон nотримують розчин желатини. Деякі ковалентні зв’язки колагену гідролізуються, в nрезультаті чого утворюється суміш розчинних поліпептидів, які можуть nперетравлюватись протеолітичними ферментами шлунково-кишкового тракту. nКатаболізм тканинного колагену починається з дії специфічних колагеназ, які nрозщеплюють певні пептидні зв’язки у всіх 3 ланцюгах тропоколагену. Утворені nполіпептиди розчинні у воді і гідролізуються тканинними протеїназами до nамінокислот. Про інтенсивність розпаду колагену судять на основі вмісту nвільного оксипроліну в крові і сечі. Підвищений розпад колагену при деяких nураженнях сполучної тканини, суглобів і кісток супроводжується збільшенням nсекреції оксипроліну.

 

Біосинтез nколагену

 

Поліпептидні ланцюги молекул колагену nсинтезуються на рибосомах, зв’язаних із мембранами ендоплазматичного nретикулума, в клітинах фібробластичного ряду сполучної тканини. Спочатку nсинтезуються високомолекулярні попередники (проколагени), які мають додаткові nпептидні послідовності з обох кінців ланцюга. Амінокислотний склад цих ділянок n(пропептидів) відрізняється від складу основного ланцюга. Зокрема, вони містять залишки цистеїну. Одночасно з ростом nполіпептидного ланцюга відбувається реакція гідроксилювання деяких залишків nпроліну і лізину, яку каталізують, відповідно, пролін- і лізингідроксилаза. Для nдії ферментів необхідні як субстрати молекулярний кисень і альфа-кетоглутарова кислота, nа як кофактори – іон Fe²⁺ і аскорбінова кислота. При недостатності в nорганізмі вітаміну С гальмуються гідроксилювання і утворення поперечних nзв’язків, а в результаті погіршуються механічні властивості колагенових nволокон. Аналогічні зміни спостерігаються при спадковому дефіциті nлізингідроксилази (синдром Елерса-Данлоса, тип VІ).

Після гідроксилювання до частини залишків оксилізину і nоксипроліну приєднуються галактоза і глюкоза. Реакцію глікозилювання ката­лізують nвідповідні глікозилтрансферази в канальцях гранулярної ендо­плазматичної сітки, nкуди потрапляють поліпептидні ланцюги проколагену. Після гідроксилювання і nглікозилювання поліпептидні ланцюги формують триланцюгову спіраль, чому сприяє nутворення дисульфідних зв’язків між ланцюгами на С-кінцях. Проколаген nсекретується в складі міхурців із клітини в міжклітинний простір, де під дією nпротеолітичних ферментів (проколагенпептидаз) відщеплюються кінцеві пропептиди. nУтворені молекули тропоколагену формують фібрили, які прошиваються поперечними nковалентними зв’язками. В структурну організацію колагенових волокон вносять nвклад зв’язані з колагеном протеоглікани. Із кожним колагеновим мономером nзв’язується за рахунок електростатичної взаємодії від 2 до 5 полісахаридних nланцюгів. Протеоглікани, вірогідно, захищають колаген від дії колагеназ і nпротеаз.

Інтенсивний синтез колагену має місце під час загоювання ран. nШвидкість загоювання гальмується при недостатності в організмі аскорбінової nкислоти, заліза, низькому парціальному тиску кисню в рані. Усі перераховані nфактори потрібні для активності пролін- і лізингідроксилаз. Надмірне утворення nколагенових фібрил спостерігається при ряді захворювань сполучної тканини n(прогресуючому системному склерозі, склеродермії, поліміозиті), фіброзі легень, nцирозі печінки. З віком змінюється співвідношення типів колагенів в тканинах, nзбільшується число поперечних зшивок, лабільні зшивки замінюються стабільними, nщо робить колагенові фібрили жорсткішими і крихкішими. Причиною вікових nструктурних змін колагену, вірогідно, є зміни вмісту ферментів, необхідних для nсинтезу поліпептидних ланцюгів, їх модифікації, утворення поперечних зв’язків. nСтруктурні зміни колагену призводять до зменшення еластичності шкіри, nкровоносних судин, збільшення ламкості кісток, погіршення механічних nвластивостей сухожилків і хрящів.

 

Еластин

 

Білок еластин – основний складник еластичних волокон, яких nбагато у зв’язках, стінках великих артерій, легенях. Його молекули містять nприблизно 800 амінокислотних залишків, мають глобулярну форму, діаметр – n2,8 нм. Вони об’єднуються у волокнисті тяжі за допомогою жорстких поперечних nзшивок. У склад волокон входять глікопротеїни, які впливають на просторову nорганізацію молекул еластину у волокнах.

Як і колаген, еластин містить багато гліцину і аланіну, трохи nменше проліну, більше валіну; відсутні оксилізин, цистеїн. Поліпептидний ланцюг nскладається із багатих залишками глі­цину спіральних ділянок, розділених nкоротшими, які містять залишки лізину й аланіну. Са­ме залишки лізину беруть nучасть в утворенні поперечних ковалентних зв’язків. Для цього 3 залишки лізину nокиснюються ферментативним шляхом до альдегідів (аллізинів), а потім nконденсуються з четвертим залишком лізину: утворюються гетероциклічні сполуки, nякі називаються десмозином чи ізодесмозином (рис.).

Ці нестандартні амінокислоти відкриваються у гідролізаті nеластину. В утворенні десмозину і ізодесмозину беруть участь залишки лізинів з n2, 3 чи 4 різних поліпептидних ланцюгів (молекул еластину), зшиваючи їх у nсіткову структуру, здатну зворотно розтягуватись у всіх напрямках у два і nбільше раз. Розтягнення забезпечується збільшенням довжини спіральних ділянок nполіпептидних ланцюгів, яка при знятті навантаження повертається до вихідної nвеличини. Еластинові волокна, хоч набагато слабші за колагенові, досить міцні nна розрив завдяки ковалентному характеру зв’язків. З віком еластичність їх знижується.

 

Структура nі функції протеогліканів

 

Основну міжклітинну речовину nсполучної тканини утворюють протеоглікани, що складаються з невеликої білкової nчастини, до якої ковалентними зв’язками приєднані полісахаридні ланцюги n(декілька десятків, а інколи більше 100). Молекулярна nмаса протеогліканів може досягати десятків мільйонів. На відміну від nглікопротеїнів, у протеогліканах основна частина маси припадає на вуглеводну nчастину (до 93-97 %).

Глікозаміноглікани (або кислі мукополісахариди) – це nполісахариди, які побудовані з великої кількості однакових дисахаридних nодиниць. Ос­кільки до складу дисахаридних одиниць входять два різні мономери, nглікозаміноглікани відносяться до гетерополісахаридів. Звичайно дисахаридна nодиниця складається з аміноцукру (N-ацетилглюкозаміну чи N-ацетилгалактозаміну) nй уронової кислоти (глюкуронової чи ідуронової). До аміноцукрів в 4-чи 6-му nположенні часто приєднаний залишок сульфату.

Відомі 7 типів глікозаміногліканів (табл. ), які nвідрізняються за мономерами, типом глікозидних зв’язків, а також за кількістю і nмісцем приєднання сульфатних груп.

На рис. показаний як приклад фрагмент гіалуронової кислоти.

До складу кератансульфату замість уронової кислоти входить nгалактоза. Із усіх типів тільки гіалуронова кислота не містить залишків nсульфатів. У гепарині частина глюкозамінних залишків містить N-сульфатні групи, nа не N-ацетильні. Гепарансульфат має менше, ніж гепарин, N- і О-сульфатних nгруп. Крім того, в гепарансульфаті переважає глюкуронова кислота, а в гепарині – nідуронова.

Кількість дисахаридних одиниць і, відповідно, молекулярна nмаса різних глікозаміногліканів різна. Найбільші молекули гіалуронової кислоти n(молекулярна маса 10⁵-10⁷).

Завдяки наявності негативно заряджених при фізіологічних nзначеннях рН карбоксильних груп і сульфогруп усі глікозаміноглікани є nполіаніонами, що має важливе значення для їх функцій. Зокрема, вони зв’язують nта утримують катіони натрію. Глікозаміноглікани добре розчинні у воді з nутворенням в’язких розчинів. Величина в’язкості залежить від форми і розмірів nмолекул. Найбільша в’язкість характерна для розчинів гіалуронової кислоти, nдовгі ланцюги якої укладаються неупорядкованим чином і займають великий nпростір, заповнений, в основному, молекулами води. Високий вміст гіалуронової nкислоти знайдено в склоподібному тілі ока, слизовій тканині пупкового канатика nзародка, синовіальній рідині. Желеподібна структура розчину гіалуронової nкислоти забезпечує функцію синові­альної рідини у суглобах як мастила, що nзменшує тертя суглобових поверхонь. В’язкість синовіальної рідини у пацієнтів з nревматизмом чи артритом низька, що пов’язано з деполімеризацією гіалуронової nкислоти.

Гепарин відрізняється від інших глікозаміногліканів за nлокалізацією в тканинах та функціями.

Синтезується він тканинними базофілами (інакше огрядними nклітинами) і знаходиться в гранулах. Ці клітини часто локалізуються за ходом nкровоносних судин мікроциркуляторного русла. Під час дегрануляції тканинні nбазофіли викидають гепарин у міжклітинний простір. Гепарин бере участь в nрегулюванні коагуляції крові. Він підвищує звільнення в плазму ферменту nліпопротеїнліпази, зв’язаної з стінками капілярів, і, таким чином, сприяє nгідролізу тригліцеридів хіломікронів і ЛПДНГ. Антикоагуляційний ефект гепарину nполягає в посиленні дії інгібітора факторів коагуляції антитромбіну ІІІ. nГепарин використовується в клінічній практиці як антикоагулянт.

Основну міжклітинну речовину складають nпротеогліканові агрегати з гіалуронової кислоти, низькомолекулярних білків і nвеликої кількості мономерних субодиниць протеогліканів. На частку останніх припадає до 99 % маси nагрегатів. Мономери протеогліканів побудовані з білка (так званого n”корового”) і ковалентно зв’язаних із ним полісахаридних ланцюгів nсульфатованих глікозаміногліканів. Молекули хондроїтинсульфатів приєднані nО-глікозидним зв’язком між ксилозою і серином полі­пептидного ланцюга. Ксилоза не входить до дисахаридних одиниць, а виконує фун­к­цію nдодаткового складника, який зв’язує полісахарид із білком. Інші nглікозаміноглікани можуть приєднуватись глікозидними зв’язками між nN-ацетилглюкозаміном чи N-ацетилгалактозаміном і серином чи аспарагіном nполіпептиду. В типовому протеоглікані хрящової тканини до білка приєднано nприблизно 150 молекул хондроїтинсульфатів і кератансульфатів (рис. ).

Протеоглікани різних тканин (шкіри, хрящів, сухожиль, nзв’язок, кісток, стінок судин, внутрішніх органів) розрізняються молекулярною nмасою, розмірами, набором глікозаміногліканів, відносним вмістом білка.

Протеогліканові мономери за допомогою низькомолекулярних nбілків нековалентно приєднуються до гіалуронової кислоти, утворюючи nпротеогліканові агрегати. Їх структура нагадує гілочку ялини (або щітку для nпляшок). Перпендикулярно до нитки гіалуронової кислоти і вздовж усієї нитки nрівномірно розміщені протеогліканові мономери. Довжина nмолекули гіалуронової кислоти може бути різною (від 450 до 4200 нм) і до неї nможе приєднуватись понад 100 протеогліканових мономе­рів. Усі складники протео­гліканових nагрегатів утримуються разом зв’язками різ­них типів: іонними, водневими, ­дисульфідними.

Полісахаридні ланцюги глікозаміногліканів у протеогліканових nагрегатах внаслідок гідратації і відштовхування однойменно заряджених груп nвитягнуті й розміщені не впритул один до одного. При зовнішньому тиску молекули nводи частково видавлюються з проміжків і полісахаридні ланцюги зближуються. У nміру зближення опір тиску зростає, а при знятті тиску відновлюються форма і nоб’єм гідратованих агрегатів. Таким чином, якщо колагенові волокна надають nміцності хрящам та іншим різновидам сполучної тканини, то основна міжклітинна nречовина (желеподібна структура із протеогліканів) забезпечує тургор, nпружно-еластичні властивості. Крім того, протеоглікани обмежують дифузію, nпереміщення через сполучну тканину молекул, які мають розмі­ри альбумінів чи nімуноглобулінів. Гідроліз гіалуронової кислоти під дією гіалуронідази збільшує nпроникність міжклітинної речовини. Багато патогенних мікроорганізмів виділяють nгіалуронідазу, що допомагає їм рухатись у ­тканинах.

Із віком у хрящовій тканині знижується кількість nпротеогліканів, зростає вміст колагенових волокон, які можуть затримувати солі nкальцію і звапнюватися. Усі ці зміни викликають зменшення ступеня гідратації nпротеогліканів і втрату пружності хрящової тканини.

 

Обмін nпротеогліканів

 

Синтез протеогліканів подібний до синтезу nглікопротеїнів. Спочатку n”коровий” білок синтезується на рибосомах, зв’язаних з nендоплазматичним ретикулом (ЕР). До nполіпептидного ланцюга в ЕР послідовно під дією специфічних глікозилтрансфераз nприєднуються моносахаридні залишки. Процес продовжується в апараті Гольджі. nПісля утворення полісахаридного ланцюга певної довжини відбувається приєднання nзалишків сірчаної кислоти до моносахаридів. Реакція каталізується nсульфотрансферазами, а донором служить 3-фосфоаденозин-5-фосфосульфат (ФАФС). nМолекули протеогліканів потрапляють у гранули і секретуються з клітин. У nміжклітинному просторі відбувається об’єднання складників протеогліканових ­агрегатів, nа також взаємодія їх із колагеновими волокнами.

На nобмін протеогліканів і колагену в сполучній тканині впливають ряд гормонів. nТак, гормон росту стимулює синтез протеогліканів і колагену. Дія його nопосередковується соматомединами. Синтез глікозаміногліканів знижується при nнедостатності інсуліну. Глюкокортикоїди пригнічують синтез протеогліканів і nколагену у сполучній тканині, кістках, шкірі, а також підвищують катаболізм nбілків у цих тканинах. Тому при гіперфункції кори надниркових залоз nспостерігаються потовщення шкіри та кровоносних судин, остеопороз. На nклітинному рівні гормон росту стимулює проліферацію фібробластів, а nглюкокортикоїди гальмують.

У тканинах організму протеоглікани постійно оновлюються. nРозпад відбувається в лізосомах, куди протеоглікани потрапляють шляхом nендоцитозу. Білкова частина розщеплюється катепсинами, а вуглеводна – сп­ецифічними nглікозидазами. Гіалуронідаза ссавців гідролізує альфа-1,4-глікозидні зв’язки nміж дисахаридними одиницями в гіалуроновій кислоті, а також у nхондроітинсульфатах, з утворенням тетрасахаридів, які під дією інших глікозидаз nрозпадаються до моносахаридів. Від сульфатованих моносахаридів спочатку nусувається під дією сульфатаз сульфат. На рис. показана схема розпаду nхондроїтинсульфату.

Генетично nзумовлена недостатність навіть однієї лізосомальної глікозидази викликає nаномальне накопичення в клітинах субстратів і виникнення багатьох клінічних nознак. Продукти nнеповного розщеплення глікозаміногліканів у підвищеній кількості виводяться з nсечею. Ці спадкові хвороби називаються мукополісахаридозами. Відомо понад 8 nтипів мукополісахаридозів із різними клінічними ознаками: малорухомі суглоби, nдеформації скелета, мутна рогівка ока, низький ріст, затримка розумового nрозвитку (табл. ).

Діагностика nокремих типів грунтується на ідентифікації метаболітів у сечі та виявленні nдефектів ферментів у культурі фібробластів. Мукополісахаридози можна nдіагностувати і під час вагітності шляхом визначення активності відповідних nферментів у клітинах амніотичної рідини. Розробляють методи замінної терапії nмукополісахаридозів nферментами.

Мукополісахаридоз І типу (синдром nГурлера) Хлопчику 3 роки

Мукополісахаридоз II типу (синдром nХантера) Хлопчику 7 років

Хвороба Гоше – спадкове захворювання nз групи сфінголіпідозів, зумовлене нестачею лізосомального ферменту — nглюкоцереброзидази

 

Порівняльна nхарактеристика біохімічного складу тканин зуба.

Зуб побудований з трьох шарів кальцифікованої тканини: емалі, дентину та nцементу. Порожнина зуба заповнена пульпою. Пульпа оточена дентином – основною nкальцифікованою тканиною. На виступаючій частині зуба дентин покритий емаллю. nЗанурені в щелепу корені зубів покриті цементом.

Рис. n1 Поздовжній розріз зуба (схема)

1 – фізіологочна ясенна кишеня; 2 – епітелій; 3 – сполучнотканинна

підкладка ясен; 4 – кругова зв’язка зуба; 5 – простори для кісткового

мозку; 6 – пульпа з судинами та нервами; 7 – кісткова тканина щелепи;

8 – звязок з судинами периодонта; 9 – нерв; 10 – артерія; 11 – вени; 12 –

нижньощелепний канал; 13 – апікальний отвір; 14 – периодонт; 15,18 –

дентин; 16 – цемент; 17 – кругова зв’зка; 19 – емаль.

 

http://www.youtube.com/watch?v=48wLYSm-EDY&feature=related

Ці складові частини зуба відрізняються між собою за  хімічним nскладом, особливостями обміну речовин і, відповідно, функціональним nпризначенням. Основними компонентами тканин є вода, органічні сполуки, nнеорганічні сполуки та мінеральні компоненти, вміст яких в тканинах зуба nнаведено в таблиці:

 

 

Органічні nкомпоненти зуба

Органічні компоненти зуба – це білки, вуглеводи, ліпіди, нуклеїнові nкислоти, вітаміни, ферменти, гормони, органічні кислоти.

Основу органічних сполук зуба, безсумнівно, складають білки, які поділяються nна розчинні та нерозчинні білки.

Розчинні білки тканин зуба: альбуміни, глобуліни, глікопротеїни, nпротеоглікани, ферменти, фосфопротеїни. Розчинні (неколагенові) білки nхарактеризуються високою метаболічною активністю, виконують ферментну (каталітичну), nзахисну, транспортну та ряд інших функцій. Найвищий вміст альбумінів і nглобулінів – в пульпі. Пульпа є багатою на ферменти гліколізу, циклу nтрикарбонових кислот, дихального ланцюга, пептозофосфатного шляху розщеплення nвуглеводів, біосинтезу білка і нуклеїнових кислот. До розчинних nбілків-ферментів належать два важливих ферменти пульпи – лужна та кисла nфосфатаза, які приймають безпосередню участь в мінеральному обміні тканин зуба.

Лужна фосфатаза – каталізує перенесення залишків фосфорної кислоти (фосфат-аніонів) nвід фосфорних ефірів глюкози на органічний матрикс. Тобто, фермент приймає nучасть в утворенні ядер кристалізації і, тим самим, сприяє мінералізації тканин nзуба.

Кисла фосфатаза – має протилежний, демінералізуючий ефект. Вона належить nдо лізосомальних кислих гідролаз, які посилюють розчинення  n(“розсмоктування”) як мінеральних так і органічних структур тканин зуба. nЧасткова  резорбція тканин зуба є нормальним фізіологічним процесом, але nособливо вона зростає при патологічних процесах.  

Важливу групу розчинних білків складають глікопротеїни. Глікопротеїни є nбілково-вуглеводними комплексами, які містять від 3-5 до декількох сотень nмоносахаридних залишків та можуть формувати від 1 до 10-15 олігосахаридних nланцюгів. Звичайно вміст вуглеводних компонентів в молекулі глікопротеїнів nрідко перевищуе 30% маси всієї молекули. До складу глікопротеїнів входить: nглюкоза, галактоза, маноза, фукоза, N-ацетилглюкозамін, N-ацетилнейрамінова (сіалова) кислота, які не мають nрегулярного повтору (дисахаридних одиниць). Сіалові кислоти є специфічним nкомпонентом групи глікопротеїнів – сіалопротеїнів, вміст яких є особливо nвисоким в дентині.

Одним з важливих глікопротеїнів тканин зуба та кісткової тканини є nфібронектин. Фібронектин синтезується клітинами та секретується в міжклітинний nпростір. Він має властивості “липкого“ білка. Зв’язуючись з вуглеводними nгрупами сіалогліколіпідів на поверхні плазматичних мембран, він забеспечує nвзаємодію клітин між собою та компонентами міжклітинного матриксу. Взаємодіючи nз колагеновими фібрилами, фібронектин забезпечує утворення перицелюлярного nматриксу. Для кожної сполуки, з якою він зв’язується, фібронектин має свій, nспецифічний центр зв’язування.

Вміст розчинних білків в тканинах зуба є меншим у порівнянні з вмістом nнерозчинних білків. Однак тканини зуба є виключно чутливими до зменшення вмісту nсаме розчинних білків. Зокрема, при карієсі, в першу чергу порушується обмін nнеколагенових білків.

Нерозчинні білки тканин зуба представлені переважно двома білками – це nколаген та специфічний білок емалі, який не розчиняється в ЕДТА n(етилендиамінотетраоцтовій кислоті) та НСl (соляній кислоті). Завдяки nнадзвичайно високій стійкості, цей білок емалі виконує роль скелета всієї nструктури емалі, утворюючи каркас – “корону” на поверхні зуба.

Колаген – особливості будови, роль в мінералізації зуба. Колаген є nосновним фібрилярним білком сполучної тканини та головним нерозчинним білком в nтканинах зуба. Його вміст складає біля третини всіх білків організму. Найбільше nколагену в сухожиллях, зв’язках, шкірі (видублена шкіра одягу – це практично n100% колаген), хрящах, кістковій тканині та тканинах зуба.

 

Вуглеводи nорганічного матриксу зуба.

До складу органічного матриксу зуба входять різні вуглеводи: nмоносахариди, дисахариди та полісахариди. В тканинах зуба виявлено nмоносахариди: глюкозу, галактозу, мальтозу, фруктозу, ксилозу та дисахарид – nсахарозу. Надзвичайно важливими вуглеводними компанентами органічного матриксу nє гомо- та гетерополісахариди: глікоген, глікозаміноглікани (гіалуронова nкислота, хондроїтинсульфати) та їх комплекси з білками: протеоглікани та nглікопротеїни.

Гомополісахарид – глікоген виконує три основних функції в тканинах зуба. nПо перше, він є основним джерелом енергії для процесів формування ядер nкристалізації і локалізується в місцях утворення центрів кристалізації. Вміст nглікогену в тканині є прямо пропорційним до інтенсивності процесів nмінералізації, оскільки характерною особливістю тканин зуба є переважання nанаеробних процесів енергоутворення – глікогенолізу та гліколізу. Навіть за умови nдостатньої забезпеченості киснем, 80% енергетичних потреб тканин зуба nпокривається за рахунок анаеробного гліколізу, а відповідно і розщеплення nглікогену.

По друге, глікоген є джерелом фосфорних ефірів глюкози – субстратів nлужної фосфатази, ферменту, який відщеплює іони фосфорної nкислоти          (фосфат-іони) від nглюкозомонофосфатів і переносить їх на білкові матриці, тобто ініціює утворення nнеорганічної матриці зуба.

Крім того, глікоген також є джерелом глюкози, яка перетворюється в N– ацетилглюкозамін, N-ацетилгалактозамін, глюкуронову nкислоту та інші похідні, які беруть участь в синтезі гетерополісахаридів – nактивних компонентів  та регуляторів мінерального обміну в тканинах зуба.

Гетерополісахариди органічного матриксу представлені глікозаміногліканами n(мукополісахаридами): гіалуроновою кислотою та хондроітин-6-сульфатом.  nПереважна кількість глікозаміногліканів знаходиться в зв’язаному з білками nстані, утворюючи комплекси різного ступеня складності, які суттєво різняться за nвмістом білка та полісахаридів. Розрізняють два види таких комплексів – nглікопротеїни (в комплексі значно переважає білковий компонент) і nпротеоглікани, які містять 5-10% білка і 90-95% полісахаридів.

Обов’язковим компонентом тканин зуба є цитрат (лимонна кислота).  nВміст цитрату в слині складає 0,2% , а в дентині та емалі – до 1,0%. Цитрат, nзавдяки високій здатності до комплексоутворення, зв’язує іони Са²⁺, nутворюючи розчинну транспортну форму кальцію. Крім тканин зуба він забезпечує nоптимальний вміст кальцію в сироватці крові та слині,  тим самим регулюючи nшвидкість процесів мінералізації та демінералізації. Вміст цитрату, як і вміст nкальцію, в крові і тканинах регулюється гормонами паращитовидної залози. nВведення паратгормону збільшує як вміст кальцію так і вміст цитрату. Механізм nпідвищення вмісту цитрату може полягати в інгібуванні ізоцитратдегідрогенази в nциклі трикарбонових кислот та зменшеному його використанні клітинами.

Вміст ліпідів в тканинах зуба коливається в межах 0,2 – 0,6%. nФосфоліпіди, які несуть негативний заряд, можуть зв’язувати іони Са²⁺ nта інші катіони, і, таким чином, приймати участь в утворенні ядер nкристалізації. Ліпіді можуть виконувати роль стабілізатора аморфного фосфату nкальцію.

Нуклеїнові кислоти містяться переважно в пульпі зуба. Значне збільшення nвмісту нуклеїнових кислот і, зокрема, РНК спостерігається в остеобластах та nодонтобластах в період мінералізації та ремінералізації зуба і пов’язано з nпідвищенням синтезу білків цими клітинами.

 

Характеристика nмінерального матрикса зуба.

Мінеральну основу тканин зуба складають кристали різних апатитів. nОсновним є гідроксиапатит Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂  та nвосьмикальцієвий фосфат  Ca₈H₂(PO₄)₆ · 5H₂O. Інші види апатитів, що присутні в nтканинах зуба наведені в таблиці:

Таблиця.  Склад апатитів тканин зуба.

Схематична nбудова (архітектоніка) основного гідроксиапатиту представлена на рисунку.

Рис. n3 Архітектоніка будови гідроксиапатиту.

Окремі види апатиту розрізняються за хімічними та фізичними властивостями n– міцністю,  здатністю розчинятися (руйнуватися) під дією органічних nкислот, а їх співвідношення в тканинах зуба обумовлюється характером nхарчування, забезпеченістю організму мікроелементами та ін.

Хімічні та фізичні властивості апатитів суттєво змінюються при включенні nдо їхнього складу таких елементів як  Sr²⁺  та  F₂. Зокрема, стронцій активно конкурує nз кальцієм за місце зв’язування в кристалічній решітці гідроксиапатиту. Хоча Ca²⁺  і Sr²⁺  мають подібні хімічні nвластивості, заміна кальцію на стронцій змінює архітектоніку гідроксиапатиту. nСтронцієвий апатит є менш стійким і легше руйнується під дією органічних nкислот, що веде до підвищення ламкості зуба. Підвищений вміст стронцію в nхарчових продуктах сприяє збільшенню вмісту стронцієвого апатиту та підвищує nступінь ризику розвитку карієсу. Особливо небезпечним є надходження в організм nрадіоактивного стронцію, який, включаючись в структуру апатитів, може викликати nлокальне променеве ураження тканин.

Стронцій можна витіснити зі складу апатитів великою кількістю кальцію. nВстановлено, що п’ятикратне збільшення кальцію в дієті веде до зменшення nвключення стронцію на 50%. Тому у випадках попадання радіоактивного стронцію в nорганізм доцільно вживати їжу, збагачену кальцієм.

Карбонатний апатит, як і стронцієвий, має більш високу розчинність в nкислому середовищі у порівнянні з гідроксиапатитом. Посиленому утворенню nкарбонатного апатиту сприяють вуглеводні харчові продукти, особливо при їх nтривалому перебуванні в ротовій порожнині. Крім того, з вуглеводних продуктів nутворюється велика кількість органічних кислот, під дією цих кислот карбонатний nапатит легко руйнується.

Серед всіх апатитів найвищу стійкість має фторапатит. Утворення nфторапатиту підвищує міцність емалі, знижує її проникність та підвищує nрезистентність до карієсогенних факторів. Фторапатит в 10 разів гірше nрозчиняється в кислотах, ніж гідроксиапатит. При достатній забезпеченості фтору nрізко (в 4 рази) зменшується кількість випадків захворювання карієсу.

 

Процеси nмінералізації-демінералізіції – основа

мінерального nобміну тканин зуба.

Основу мінерального обміну тканин зуба складають три взаємозумовлених nпроцеси, які постійно протікають в тканинах зуба: мінералізація, nдемінералізація та ремінералізація.

Мінералізація тканин  зуба – це процес утворення органічної основи, nперш за все колагену, та насичення її солями кальцію. Мінералізація є nособливо  інтенсивною в період прорізування зубів та формування твердих nтканин зуба. Зуб прорізується з немінералізованою емаллю. Розрізняють дві nосновні стадії мінералізації.

Перша стадія – утворення органічної, білкової матриці. Провідну роль на nцій стадії відіграє пульпа. В клітинах пульпи – одонтобластах та фібробластах nсинтезуються та вивільняються в міжклітинний матрикс  фібрили колагену, nнеколагенові  білки-протеоглікани (остеокальцин) та глікозаміноглікани. nКолаген, протеоглікани та  глікозаміноглікани формують поверхню, на якій nформуватиметься кристалічна решітка. В цьму процесі протеоглікани відіграють nроль пластифікаторів колагену, тобто підвищують його здатність до набухання та nзбільшують загальну поверхню. Під дією лізосомальних ферментів, що nвивільняються в матрикс, гетерополісахариди протеогліканів розщеплюються з nутворенням високореактивних аніонів, які здатні зв’язувати іони  Са^{2+  n}та інші катіони.

Друга стадія – кальцифікація, відкладання апатитів на матриці. nОрієнтований ріст кристалів розпочинається в точках кристалізації або в точках nнуклеації – ділянках з високою концентрацією іонів кальцію та фосфатів. nЛокально висока концентрація цих іонів забезпечується здатністю всіх nкомпонентів органічної матриці зв’язувати кальцій і фосфати. Зокрема: в nколагені гідроксигрупи залишків серину, треоніну, тирозину, гідроксипроліну та nгідроксилізину зв’язують фосфат іони; вільні карбоксильні групи залишків nдикарбонових кислот в колагені, протеогліканах та глікопротеїнах зв’язують іони nСа²⁺; залишки  γ-карбоксиглутамінової  кислоти  nкальційзв’язуючого  білка – остеокальцину (кальпротеїну) зв’язують nіони  Са²⁺  (остеокальцин – білок з М.м. 6.500 Да містить n4 залишки γ-карбоксиглутамінової кислоти). Іони кальцію і фосфату концентруються nдовкола ядер кристалізації і утворюють перші мікрокристали.  

Існують дві теорії ініціації процесу мінералізації тканин зуба. Згідно nпершої – процес кристалізації розпочинається приєднанням фосфат-аніону до nгідроксильних груп серину та  гідроксилізину в молекулі колагену. Далі до nфосфат-аніону приєднується Са²⁺ .

Відповідно до другої теорії, ініціатором процесу мінералізації є nзв’язування  Са²⁺ з залишками   γ-карбоксиглутамінової nкислоти в молекулах остекальцину.

Скоріш за все, ці два процеси доповнюють один інший, що робить ініціацію nкристалізації швидким та ефективним процесом.

Оптимальне для мінералізації співвідношення Са²⁺/ Р в слині nскладає 1,67. Такі елементи як Mg²⁺, Mn²⁺, Zn²⁺, Cu²⁺, кремній (Si²⁺) посилюють nпроцес мінералізації. Селен (Se⁴⁺) – навпаки, сповільнює мінералізацію тканин зуба.

Демінералізація є фізіологічно зворотним процесом, який в нормі nурівноважується мінералізацією. В процесі обміну речовин в тканинах зуба має nмісце врівноважений процес кристалізації та декристалізації гідроксиапатиту, nутворюються та розриваються зв’язки з молекулами органічної субстанції. nЗрозуміло, що процес демінералізації посилюється при порушеннях синтезу nколагену та неколагенових білків, зниженні вмісту Са²⁺ в слині та nзбільшенні кислих продуктів обміну. Чутливим показником переходу nдемінералізації як фізіологічного процесу в патологічний процес є зниження в nемалі зуба коефіцієнта  Са²⁺/ Р нижче за 1,3.

Ремінералізація – включає два важливих процеси: 1) процес відновлення nушкоджених ділянок зуба; 2) іонне заміщення гідроксиапатиту в залежності від nхарактеру харчування і стану обмінних процесів в тканинах зуба. Зокрема, nнадлишкове поступання фтору та стронцію призводитиме до заміни гідроксиапатиту nна фторапатит та стронцієвий апатит, оскільки гідроксильні групи апатиту nзаміщуються на F, а nкальцій заміщується на стронцій.

 

Емаль. Особливості біохімічного складу та nобміну

речовин nв емалі.

Емаль – найбільш тверда, стійка до зношування мінералізована тканина, яка nзовні покриває коронку зуба. Емаль розміщується поверх дентину і тісно з ним nзв’язана, як структурно так і функціонально. Емаль складає 20-25% зубної nтканини, товщина її шару є максимальною в ділянці жувальних горбиків, де вона nдосягає 2,3-3,5 мм, а на латеральних поверхнях складає 1,0-1,3 мм.

http://www.youtube.com/watch?v=xRmv1Yy5N2w&feature=related

Висока твердість емалі (витримує тиск до 30 кг) зумовлюється високим nступенем мінералізації тканини. Емаль містить 96% мінеральних речовин, 1,2% nорганічних сполук та 2,3% води. Частина води знаходиться в зв’язаній формі, nформуючи гідратну оболонку кристалів, а частина – у формі вільної води – nзаповнює мікропростори.

Основним структурним компонентом емалі є емалеві призми діаметром 4-6 nмкм. Емалеві призми концентруються у пучки і утворюють S-подібні вигини. Загальна кількість nпризм в емалі коливається від 5 до 12 млн залежно від розміру зуба. Емалеві nпризми складаються із щільно упакованих кристалів, переважно, гідроксиапатиту  nCa₈H₂(PO₄)₆·5H₂O. Інші види апатитів представлені nнезначно:  кристали гідроксиапатиту в зрілій емалі приблизно в 10 разів nбільші кристалів в дентині, цементі та кістковій тканині.

В складі мінеральних речовин емалі кальцій складає 37%, а фосфор – 17%. nВластивості емалі значною мірою залежать від співвідношення Са/Р, яке nзмінюється з віком та залежать від ряду факторів. В емалі зубів дорослих осіб nспіввідношення Са/Р складає 1,67. В емалі дітей це співвідношення є нижчим. nДаний показник також зменшується при демінералізації емалі.

Органічні речовини емалі представлені білками, вуглеводами та ліпідами. nСеред білків емалі важливе місце посідають колаген та фібрилярний nкислоторозчинний кальційзв’язуючий білок – кальпротеїн. Білки емалі відіграють nважливу роль в упорядкованому розташуванні кристалічної фази та ініціації nмінералізації.

 

Обмін речовин емалі.

Емаль є аваскулярною тканиною, секреторним продуктом клітин – nамелобластів.  Амелогенез включає 3 стадії:

1. Стадія секреції та первинної мінералізації емалі. Амелобласти nвиділяють органічну основу, яка відразу зазнає первинної мінералізації. nУтворена таким чином емаль є порівняно м’якою тканиною і містить багато nорганічних сполук.

2. Стадія дозрівання (вторинної мінералізації) емалі. Протягом другої nстадії проходить подальша мінералізація (звапнення) шляхом додаткового nвключення до складу емалі мінеральних солей, а також шляхом видалення більшої nчастини органічного матриксу.

3. Стадія остаточного дозрівання (третинної мінералізації) емалі. Ця nстадія здійснюється після прорізування зубів, особливо інтенсивно протягом nпершого року. Основним джерелом іонів неорганічних речовин, які надходять в nемаль, є ротова рідина – слина. Раніше вважали, що всі речовини в емаль nпоступають згідно наступної послідовності пульпа → дентин → емаль. nНа даний час є незаперечні докази того, що основним джерелом неорганічних nсполук, які поступають в емаль, є слина,  а з дентину поступає лише їх nнезначна частина. У зв’язку з цим особливе значення для мінералізації емалі має nмінеральний склад слини, тобто наявність у ній необхідної кількості іонів nкальцію, фосфатів і фтору. Останні включаючись в кристали гідроксиапатиту, nпідвищують  їхню стійкість до дії кислоти.

Проникність емалі зубів забезпечується наявністю мікропросторів між nкристалами гідроксиапатиту, які заповнені емалевою рідиною, що є транспортним nсередовищем для іонів та невеликих молекул. Емалева рідина за складом суттєво nвідрізняється від дентинової рідини.  Мікропори емалі мають малі розміри і nне пропускають макромолекули, яких є багато в дентиновій рідині. З ротової nрідини в емаль поступають як неорганічні, так і органічні сполуки. Швидкість їх nпоступання є різною, зокрема, легко проникають в емаль: глюкоза, лимонна кислота, nнікотинамід та інші вітаміни. Одновалентні іони мають вищу проникність, ніж nдвовалентні.

Проникність емалі знижується з віком, при дії лужного середовища ротової nрідини і паратгормону. Підвищують проникність емалі – гормон кальцитонін, nкальцитріол, фермент гіалуронідаза, каротин, низькі значення pH (кисле середовище), ультразвук, nелектрофорез. Іони фтору після аплікації фториду натрію швидко проникають в nемаль і різко знижують проникність емалі. Це явище необхідно врахувати в nклініці при проведенні ремінералізації зубів.

 

Дентин. Особливості nбіохімічного складу

та nобміну речовин.

Дентин – мінералізована, безклітинна, безсудинна (звапнована) тканина nзуба, яка утворює основну його масу і за будовою займає проміжне положення між nкістковою тканиною та емаллю. Він міцніший від кістки та цементу, але в 4-5 nразів м’якший від емалі. Зрілий дентин містить 69% неорганічних речовин, 18% nорганічних та 13% води (що відповідно в 10  та в 5 разів більше ніж в nемалі). Дентин побудований з мінералізованої міжклітинної речовини пронизаної nчисельними дентиновими канальцями.

Органічний матрикс дентину становить біля 20% загальної маси і за складом nє близьким  до органічного матриксу кісткової тканини. Мінеральну основу nдентину складають кристали апатитів, які відкладаються у вигляді зерен, брилок nта кулястих утворів – калькосферитів. Кристали відкладаються між колагеновими nфібрилами, на їх поверхні та всередині самих фібрил.

 Розрізняють: первинний дентин, який утворюється в період формування nта прорізування зубів, відкладається одонтобластами і є основою цієї тканини; nвторинний дентин – регулярний або фізіологічний вторинний дентин, утворюється в nсформованому зубі після прорізування і є продовженням первинного; третинний nдентин – іррегулярний, репаративний, замісний дентин, який утворюється у nвідповідь на дію патогенних чинників і формується локально в певних ділянках nзуба.

Крім того розрізняють перитубулярний дентин та інтратубулярний дентин. nПеритубулярний – шар дентину, що оточує кожну дентинну трубочку і утворює її nстінку. Він має більш високий вміст мінеральних речовин, ніж інтратубулярний.

Дентинні канальці (трубочки) – їх кількість коливається від 30 до 75 nтисяч на 1 мм дентину. В просвіті дентинних канальців розташовані відростки nодонтобластів периферійного шару пульпи. В дентинних канальцях циркулює nдентинна рідина, що містить органічні та неорганічні сполуки, які приймають nучасть у оновленні дентину. Рідина являє собою трансудат периферійних капілярів nпульпи і за білковим складом є схожою з плазмою крові. Отже, поступання nпоживних речовин в дентин здійснюється через судини пульпи. Зсередини стінка nдентинного канальця покрита тонкою плівкою органічної речовини (мембраною nНеймана), яка містить високі концентрації глікозаміногліканів.

Завдяки надзвичайно великій кількості дентинних канальців дентин, не nзважаючи на високу міцність, має дуже високу проникність. Це визначає швидку nреакцію пульпи на ушкодження дентину. При розвитку карієсу дентинні канальці nслужать шляхами розповсюдження мікроорганізмів та запального процесу. nОбмін  речовин в дентині протікає в 15-20 разів інтенсивніше, ніж в емалі, nале повільніше, ніж в кістковій тканині.

http://www.youtube.com/watch?v=48wLYSm-EDY&feature=related

 

Пульпа n– особливості біохімічного складу та обміну.

Пульпа зуба – це сильно васкуляризована та іннервована спеціалізована nпухка волокниста сполучна тканина, яка заповнює пульпову камеру коронки та nканалу кореня. Вона складається з клітин (одонтобластів, фібробластів, nмакрофагів, дендритних клітин, лімфоцитів, тучних клітин) та міжклітинної  nречовини, а також містить волокнисті структури.

Функція клітинних елементів пульпи – одонтобластів та фібробластів n-  полягає в утворенні основної міжклітинної речовини та синтезі nколагенових фібрил. Тому клітини мають потужний білок-синтезуючий апарат і nсинтезують велику кількість колагену, протеогліканів, глікопротеїнів та інших nводорозчинних білків, зокрема, альбумінів, глобулінів, ферментів. В пульпі зуба nвиявлена висока активність ферментів вуглеводного обміну, циклу три карбонових nкислот, дихальних ферментів, лужної та кислої фосфатази, тощо. Активність nферментів пентозофосфатного шляху є особливо високою  в період активної nпродукції дентину одонтобластами.

Пульпа як сполучна тканина виконує наступні функції:

1. Пластична функція – участь в утворенні дентину.

2. Трофічна функція – добре розвинута кровоносна та лімфатична системи nзабезпечуть трофіку дентину коронки і кореня зуба.

3. nСенсорна функція – за рахунок наявності в пульпі великої кількості нервових nзакінчень сенсорні рецептори отримують і передають інформацію в центральну nнервову систему.

 

Вітаміни nв регуляції процесів мінералізації тканин зуба.

На  метаболізм  тканин зуба та процеси мінералізації значний nвплив мають вітаміни, зокрема А, С, К, Д, Е.

Вітамін А приймає участь в наступних процесах:

1. Активує синтез білків – глікопротеїнів та протеогліканів, оскільки є nкофактором     глікозил-трансфераз – ферментів, які nпереносять вуглеводні залишки від нуклеозидмоносахаридів (УДФ-глюкоза, nУДФ-галактоза, УДФ-N-ацетилгалактозамін) nна гідроксильні (-ОН) групи  серину та треоніну під час синтезу nолігосахаридних ланцюгів глікопротеїнів. Активуючи синтез протеогліканів та nглікопротеїнів, вітамін А забезпечує ефективне протікання процесу  nмінералізації тканин  зуба.

2. Забезпечує утворення активної форми сульфатів – nфосфоаденозин-фосфосульфату (ФАФС), який є джерелом сульфату для синтезу nсульфатованих глікозаміногліканів – хондроїтин-4-сульфату та nхондроїтин-6-сульфату, що беруть участь в процесі формування протеогліканових nкомплексів.

3. Глікопротеїни та протеоглікани є основними структурними компонентами nмуцинів – білків слизових утворень, які вкривають епітеліальні тканини (в тому nчислі порожнини рота), забезпечуючи їх бар’єрну функцію.

При nнедостатності вітаміну А мають місце наступні порушення:

·     nпригнічується nактивність одонтобластів та фібробластів;

·     nпорушується nкальцифікація емалі і дентину;

·     nзатримується nпрорізування зубів у дітей, неправильне їх розміщення та розвиток;

·     характерною ознакою гіповітамінозу А nє сухість слизових оболонок рота, шкіри, тріщини та ерозії в куточках губ. Як nнаслідок втрачаються бар’єрні, захисні функції слизових оболонок рота, зростає nінфекційна ураженість.

Вітамін А широко використовується в стоматологічній практиці як засіб, що nприскорює епітелізацію ерозій, нормалізує обмінні процеси в епітелії, відновлює nслизові покриви ротової порожнини.

Вітамін С – аскорбінова кислота.

Аскорбінова кислота є необхідним фактором в процесах гідроксилювання, що nкаталізуються ферментами гідроксилазами (монооксигеназами). Реакції nгідроксилювання залучені в фундаментальні процеси, які протікають в тканинах nзуба.

Перш за все, аскорбінова кислота забезпечує гідроксилювання проліну в nгідроксипролін та лізину в гідроксилізин в складі білка-колагену. Колаген стає nфункціонально активним лише після гідроксилювання, тому гіповітаміноз С nвикликає гальмування синтезу колагену (утворений колаген має меншу стабільність nта міцність), порушує формування кристалів гідроксиапатиту, гальмує процеси nмінералізації та посилює демінералізацію тканин зуба: емалі та дентину.

Крім того, зуби в лунках альвеолярного відростка фіксуються nперіодонтальною зв’язкою, яка утворена колагеновими волокнами. При скорбуті n(цинга) зниження біомеханічних властивостей періодонтальної зв’язки та інших nнавколозубних тканин веде до розхитування та випадіння зубів.

Паралельно, внаслідок посилення проникності та ламкості капілярів nрозвиваються клінічні симптоми гіповітамінозу – множинні точкові крововиливи n(петехії), розвиваються запальні процеси ясен. Прогресуючі зміни в тканинах nпорожнини рота при довготривалому гіповітамінозі викликають nрозвиток   виразкового гінгівіту.

Вітамін D. Біологічно активною формою nє вітамін D₃ – 1,25- дигідрокси-холекальциферол n(кальцитріол). Фізіологічна дія вітамін D₃ полягає в посиленні всмоктування Са²⁺ nв кишечнику шляхом стимуляції синтезу високоспецифічного Са²⁺-зв’язуючого nта Са²⁺-транспортуючого білка. Отже, кальцитріол регулює процеси кальцифікації nтканин зуба за механізмом, подібним до дії стероїдних гормонів.

Гіповітаміноз D у дітей в період формування тканин nзуба зумовлює неповноцінну мінералізацію, гіпопластичні дефекти і карієс nмолочних зубів. На стан постійних зубів у дорослих вітамін D має менший вплив, однак наслідки nгіповітамінозу в дитячому віці проявляються у дорослих у вигляді  nгіпоплазії емалі, порушенні процесів мінералізації тканин зуба, що сприяє nрозвитку карієсу.

 

Вітамін К. Хоча вітамін К більш відомий як фактор згортання крові, він nбере безпосередню (пряму) участь в процесах мінералізації тканин зуба. nПервинними центрами зв’язування Са²⁺ з білками (колагеном, nпротеогліканами, кальцій-зв’язуючим білком – кальпротеїном, або остеокальцином) nє дві карбоксильні групи залишків γ-карбоксиглутамінової кислоти. nγ-Карбоксиглутамінова кислота утворюється шляхом карбоксилювання nглутамінової кислоти в γ-положенні під дією фермента – nγ-глутамілкарбоксилази. Показано, що кофактором ферменту є вітамін К.

Недостатність вітаміну К гальмує утворення γ-карбоксиглутамінової nкислоти в молекулах кальпротеїну, а отже знижує його здатність зв’язувати іони nСа²⁺ в точках нуклеації, що в цілому гальмує мінералізацію тканин nзуба.

Вітамін Е. Біологічна дія вітаміну Е пов’язана з його антиоксидантними nвластивостями. Він інгібує вільнорадикальні реакції, гальмує перекисне nокислення вищих ненасичених жирних кислот – структурних компонентів біологічних nмембран і, тим самим, стабілізує структуру та забезпечує нормальне nфункціонування біологічних мембран клітин.

Недостатність вітаміну Е викликає депігментацію емалі, зменшує стійкість nтканин зуба, підвищує проникність капілярів ясен.

Вітамін Е використовують в лікуванні парадонтозу в формі nвнутрішньом’язевих ін’єкцій, введення в парадонтальні кишені а також для nаплікацій на ерозії виразок при захворюваннях слизової оболонки ротової nпорожнини.

http://www.youtube.com/watch?v=pq-V3fGRBBs&feature=related

Гормональна регуляція гомеостазу кальцію.

  Іони  nСа²⁺ є інтегральними компонентами багатьох біоструктур та еволюційно nпрадавніми внутрішньоклітинними месенджерами, що регулюють множинні метаболічні nпроцеси і фізіологічні функції.

  Шляхом nзміни своєї внутрішньоклітинної концентрації кальцій контролює перебіг життєво nважливих біохімічних реакцій і бере участь у реалізації ефектів більшості nфізіологічно активних сполук, які спричиняють активацію фізіологічних функцій nрізноманітних клітин, що дозволило образно назвати цей макроелемент “королем nмесенджерів” (H.Rasmussen, B.Goodman, 1977).

Розподіл кальцію nв організмі. Загальна кількість кальцію в тілі дорослої людини досягає 1кг, nблизько 99% якого локалізовано в кістках, де кальцій разом із фосфатами утворює nкристали гідроксиапатиту, що складають основу неорганічної структури скелету. nЗовнішньоклітинна концентрація іонів кальцію (Са²⁺) є величиною nпорядку 10^-3М, внутрішньоклітинна – 10^-6 – 10^-8М. nВсередині клітин кальцій локалізований  переважно в мітохондріях та nструктурах ендоплазматичного (саркоплазматичного) ретикулума. Біологічно активні сполуки (гормони, nмедіатори, лікарські засоби) спричиняють зростання концентрації іонів в nцитозолі за рахунок його входу ззовні через канали плазматичних мембран nта  вивільнення Са²⁺ із внутрішньо клітинних депо (мобілізація nвнутрішньо клітинного кальцію).

Концентрація nкальцію в плазмі крові є однією з гомеостатичних констант організму людини і nскладає в нормі 2,25-2,85 ммоль/л. Кальцій у плазмі крові знаходиться у вигляді nтрьох молекулярних форм:

в іонізованому стані (1,05-1,20 ммоль/л) – як найбільш біологічно nактивний кальцій;

у вигляді кальцію, зв’язаного з білками, переважно з сироватковим nальбуміном (приблизно половина всього кальцію плазми);

у вигляді слабо дисоціюючих солей з аніонами органічних та неорганічних nкислот, зокрема, цитратом, фосфатом тощо (близько 6% загального кальцію в nплазмі).

Гомеостаз кальцію. 

Як загальна nкількість кальцію в організмі, так і концентрація його іонізованої форми в nекстрацелюлярних просторах та в середині клітин, тобто гомеостаз кальцію nвизначається функціонуванням таких анатомо  -фізіологічних систем: 

1. Кісток скелета – резервуару кальцію.

Клітини кісткової nтканини не тільки забезпечують власне утворення кісток, але й виконують важливу nфункцію контролю кальцієвого гомеостазу в організмі:

остеобласти забезпечують як біосинтез компонентів остеоїду – органічного nматриксу кісткової тканини (містить колаген, глікопротеїни та протеоглікани), nтак і відкладання вздовж колагенових фібрил кристалів гідроксиапатиту кальцію, nтобто мінералізацію остеоїду;

остеокласти (похідні моноцитів) здійснюють резорбцію кісткової тканини та nзвільнення кальцію, що зв’язаний з органічним матриксом кісток,  а також nвихід Са²⁺ в кров.

2. Тонкої nкишки, у верхніх відділах якої здійснюється всмоктування (абсорбція та nреабсорбція) кальцію і фосфатів, які споживаються у складі продуктів харчування nабо надходять у порожнину кишечника в наслідок вивільнення цих іонів у процесі nметаболізму.

3. Нирок, nуздовж канальців яких відбувається реабсорбція іонів кальцію та фосфвтів.

У свою чергу, nефекторна функція кісток, кишечника та нирок відносно гомеостазу кальцію є nоб’єктом гуморального контролю за участю трьох фізіологічно активних сполук: nпаратгормону, кальцитріолу (вітаміну D₃) та кальцитоніну.

Паратгормон n(паратиреоїдний гормон) – сполука, що синтезується в головних і ацидофільних nклітинах паращитовидних залоз.

За хімічною nприродою є простим білком, який має один поліпептидний ланцюг, що складається з n84 амінокислотних залишків. Паратгормон синтезується на рибосомах у формі nпрепропаратгормону (115 амінокислотних залишків), який підлягає процесингу в nендоплазматичному ретикулумі та апараті Гольджі з утворенням спочатку nпропаратгормону (90 амінокислотних залишків), а потім – паратгормону.

Паратгормон має nгіперкальціємічний ефект, водночас зменшуючи концентрацію в крові фосфатів, що nє результатом його впливу на такі тканини:

– у кістковій тканині паратгормон стимулює функціональну активність nостеокластів, що призводить до резорбції як органічного матриксу, так і nнеорганічних структур кістки із вивільненням кальцію та фосфатів і виходом їх у nекстрацелюлярний простір та кров. Внутрішньоклітинними посередниками дії nпаратгормону на остеокласти виступають іони кальцію, які надходять у клітини nвнаслідок взаємодії гормону з мембранними рецепторами і, після з’єднання з nкальмодуліном, спричиняють активацію синтезу ферментів, що беруть участь у nрезорбції кісткової тканини;

– в нирках паратгормон збільшує реабсорбцію Са²⁺ в nдистальних відділах канальців та пригнічує реабсорбцію фосфатів, що може nпризводити (при аномальному зростанні кількості гормону в організмі) до nфосфатурії та гіпофосфатемії;

– в кишечнику дія паратгормону призводить до стимуляції всмоктування nСа²⁺ в кров через апікальні мембрани ентероцитів. Цей ефект гормону nпосилюється кальцитріолом, який є справжнім активатором абсорбції кальцію в nкишечнику.

Аналогічну дію до паратгормону має соматотропний гормон, який посилює nвсмоктування кальцію та фосфатів в кишечнику.

Кальцитріол n(1,25-дигідроксихолекальциферол). Кальцитріол – сполука гормонального типу дії, nщо утворюється в організмі з біологічного попередника, яким в організмі людини nта вищих тварин є жиророзчинний вітамін D₃ (холекальциіерол).

Біологічна nфункція кальцитріолу полягає в стимуляції всмоктування Са²⁺ та nфосфатів в кишечнику. Кальцитріол є єдиною природною фізіологічно активною nсполукою, ефект якої полягає в транспортуванні  Са²⁺ проти nконцентраційного градієнта, що існує на мембрані ентероцитів; тим самим nкальцитріол підтримує фізіологічні концентрації кальцію і фосфатів у плазмі nкрові, що забезпечує умови для нормальної побудови кісткової тканини та тканин nзуба.

Молекулярні nмеханізми дії кальцитріолу принципово подібні до інших стероїдних гормонів: в nцитозолі клітин кишечника гормон зв’язується з білковим рецептором і у вигляді nбілок-гормонального комплексу транслокується в ядро. В ядрі комплекс, nвзаємодіючи з ядерним хроматином та регуляторними ділянками ДНК, активує nекспресію генів, що контролюють синтез Са-зв’язуючих білків. Кальцитріолзалежні nСа-зв’язуючі білки ентероцитів і є біохімічними ефекторами, необхідними для nтранспорту кальцію в кишечнику через апікальні мембрани ентероцитів. В умовах D-авітамінозу  (клінічно nпроявляється, як рахіт) Са-зв’язуючі білки в клітинах кишечника відсутні, що nвизначає комплекс біохімічних та патофізіологічних змін, властивих цій nпатології.

Кальцитонін- nгормон, який синтезується в парафолікулярних (С-клітинах) щитовидної залози. Це nполіпептид, що складається з 32 амінокислотних залишків і синтезується у nвигляді препрокальцитоніну, який у результаті посттрансляційного процесингу nпослідовно перетворюється на прокальцитонін і кальцитонін.

На відміну від nпаратгормону та кальцитріолу, кальцитонін є гормоном гіпокальціємійної дії, що nзменшує концентрацію в плазмі крові Са²⁺ та неорганічних фосфатів. nМеханізм дії кальцитоніну полягає в пригніченні функцій остеокластів та nсповільненні їх утворення з клітин попередників. У результаті цих клітинних nефектів резорбція як органічної, так і неорганічної складової кісткового nматриксу гальмується, що призводить до зменшення надходження в кров кальцію та nфосфатів.   Фізіологічним стимулятором секреції кальцитоніну є nзростання концентрації Са²⁺ в плазмі крові.

 

Порушення кальцієвого гомеостазу

Найбільш nпоширеними клінічно окресленими порушеннями гомеостазу кальцію є патологічні nсиндроми, пов’язані з дефіциту вітаміну D₃ (які проявляються як рахіт у дітей і nрізні форми остеопорозу в дорослому та похилому віці) та захворювання, nспричинені первинною патологією паращитовидних залоз – гіпер- та nгіпопаратиреоз.

Рахіт – nзахворювання дитячогого віку, яке спричиняється зменшеним надходженням та nсинтезом в організмі вітаміну D₃. Вірогідність захворювання значно зростає в умовах nнедостатнього опромінення шкіри дитини сонячним світлом, що є необхідним для nутворення вітаміну D₃ з 7-дегідрохолестеролу. nОсновними проявами рахіту є гіпокальціємія та гіпофосфатемія, які призводять до nглибоких порушень кальцифікації кісткової тканини та спецефічних змін скелету.

Гіперпаратиреоз – nгрупа захворювань, розвиток яких пов’язаний із надлишковою секрецією nпаратгормону, аномальним збільшенням внаслідок цього концентрації кальцію в nсироватці крові і гіпофосфатемією. Первинний гіперпаратиреоз – паталогія, що nспричиняється наявністю в паращитовидних залозах гормонально активних пухлин – nаденоми, карциноми або гіперплазією залози. Провідними симптомами захворювань nцієї групи є ураження кісткової системи (проявляється демінералізацією кісток – nостеопорозом) та нирок із розвитком сечокам’яної хвороби (внаслідок відкладання nсолей та утворення каменів, що складаються з оксалату та фосфату кальцію) і nнефрокальцинозу.

 

Біохімічні nзміни в тканинах зуба при патологіях

Карієс зубів. nОдним з самих поширених захворювань зубів є карієс. Карієс зубів (Caries dentis) – це процес руйнування твердих nтканин зубів, в основі якого лежить демінералізація та їх розм’якшення з nподальшим утворенням дефекту в вигляді порожнини. В економічно розвинених nкраїнах ураженість населення карієсом складає 95-98%. Карієс, як патологічний nпроцес, є незворотнім. Зруйновані емаль та дентин не відновлюються.

 

Процес nдемінералізації емалі супроводжується зміною форми, розміру та просторової nорганізації кристалів гідроксиапатиту. До певного моменту втрата Са²⁺ nне супроводжується руйнуванням кристалічної решітки гідроксиапатиту. Але в nподальшому поряд з Са²⁺ втрачаються фосфати і кристалогідрати nруйнуються. В ділянках карієсного ураження понижується вміст кальцію, фосфору, nфтору та інших елементів.

Існує багато nтеорій, які пояснюють виникнення та розвиток цього патологічного процесу, nоскільки карієс обумовлюється комплексом ендогенних та екзогенних факторів, nзокрема:

· типом харчування;

· спадковими факторами (структура та склад тканин зуба);

· дією екстремальних чинників (впливів) на організм;

· порушеннями складу і властивостей ротової рідини, тощо.

Провідним nфактором, згідно сучасних поглядів, є зниження рН та посилене утворення nорганічних кислот в ротовій рідині, що веде до прогресуючої демінералізації nтканин зуба. Органічні кислоти утворюються внаслідок ферментативного  nрозщеплення вуглеводів під дією мікрофлори порожнини рота. Продуктами nанаеробного бродіння є органічні кислоти: молочна, піровиноградна, мурашина, nмасляна, пропінова та інші. При надлишку вуглеводів в дієті активність nферментів мікрофлори зростає та підвищується утворення  органічних кислот. nОтже вуглеводна дієта є карієсогенним фактором. Причому не стільки кількість nвуглеводів, як довгий час перебування солодких продуктів в порожнині рота є nкарієсогенним чинником.

Тому у робітників nкондитерських виробництв, які тривалий час вдихають вуглеводний пил з повітрям, nвуглеводи осідають на слизових оболонках рота та піддаються бродінню з nутворенням органічних кислот, що різко підвищує ступінь ризику розвитку nкарієсу.

Механізм nдекальцифікації апатитів під дією органічних кислот полягає в витісненні Са²⁺ nз гідроксиапатиту іонами водню, концентрація яких різко зростає при закисленні nсередовища. Реакція має наступний вигляд:

Са₁₀ n(РО₄)₆(ОН)₂ + 2Н⁺   n→    Са₉Н₂ (РО₄)₆(ОН)₂ n+ Са²⁺

Вивільнений Са^{2+ n}буде використовуватись для нейтралізації кислих продуктів, зв’язуватись з nними і виводитись з тканин. Але при цьому буде понижуватись співвідношення nСа/Р, а процеси демінералізації будуть переважати над процесами мінералізації. nКислотний некроз є професійним захворюванням у робітників хімічних підприємств.

В лікуванні nкарієсу широко використовують гліцерофосфат та глюконат кальцію, як засіб nремінералізуючої терапії та фторування, як спосіб підвищення стійкості n(резистентності) емалі. Відомо, що фторапатит є найміцнішим серед всіх видів nапатитів емалі і гірше розчиняється в органічних кислотах. При оптимальному nпоступанні фтору в тканини зуба гідроксиапатит приєднує фтор і  nперетворюється на фторапатит:

Са₁₀ n(РО₄)₆(ОН)₂  + 2F^–  →  Са₁₀ n(РО₄)₆F₂ + 2(ОН)^–

 

З метою nпрофілактики карієсу використовують різні шляхи введення фтору:

· штучне фторування питної води. Слід пам’ятати, що оптимальна для nздоров’я кількість фтору в питній воді повинна складати 0,5-1,2 мг/л;

· фторування кухонної солі;

· фторування молока;

· фторування зубних паст;

· аплікації та полоскання  зубів розчином фториду натрію (NaF).

Доросла людина на nдобу повинна отримувати 0,5-1,1 мг фтору  з харчовими продуктами та n2,2-2,5 мг фтору з питною водою,  бо саме з питної води фтор засвоюється nкраще.

Надмірне nнадходження в організм фтору призводить до розвитку флюорозу зубів. Підвищений nвміст фтору у питній воді понад 1,5 мг/л приводить до розвитку епідемічного nфлюорозу. При вмісті фтору понад 5 мг/л флюороз зубів розвивається у 100% nнаселення. Спостерігається п’ятниста “крапчата” емаль у дітей та nпористість зубів у дорослих.

 Біохімічний nмеханізм дії надлишку фтору полягає в утворенні з іонами Са²⁺ nкомплексу фториду кальцію – СаF₂,  який виводиться з тканин. В результаті nспостерігається демінералізація тканин зуба, реакція протікає згідно рівняння:

Са₁₀ n(РО₄)₆(ОН)₂  + 20F^–  →   10CаF₂ + 6РО₄ ^3- + n2(ОН)^–

 

Недостатнє поступання nкальцію за цих умов посилює токсичність фтору, а  поступання підвищених nкількостей Са²⁺ – нейтралізує токсичність фтору.

Гіперплазія – nнадлишкове утворення тканин зуба, зокрема емалі спостерігається при nнедостатньому поступанні Са²⁺ та надлишковому надходженні фтору в nтканини зуба.

Гіпоплазія – nнедорозвиток зуба та його тканин. Це захворювання пов’язане з порушенням nкальцій-фосфорного обміну. Причиною є гіпофункція паращитовидної залози, рахіт nв дитячому віці та недостатня забезпеченість вітаміном D, який регулює всмоктування Са²⁺ nв кишківнику.

Кислотний некроз – професійне nзахворювання, яке виникає у працівників хімічних підприємств. Його причиною є nпостійне вдихання парів кислот, що викликає зниження рН слини та посилює nкислотну демінералізацію тканин зуба.

 

Слина є секретом слинних залоз та важливим біологічним середовищем nпорожнини рота, а тому її властивості і хімічний склад суттєво впливають на nстан зубів та слизової оболонки порожнини рота.

http://www.youtube.com/watch?v=HUhdVaH2xMM&feature=related

Слину виділяють три великі парні залози: привушні, nпід’язикові, підщелепні та дрібні слинні залози порожнини рота. Секрет nкожної залози має свій особливий склад та властивості:

 

В порожнині рота nслина змішується і перетворюється на ротову рідину, в якій крім власне слини як nсекрету слинних залоз міститься також злущені епітеліальні клітини, лейкоцити, nбактерії, залишки їжі, тощо.

За добу в середньому виділяється 1,5-2,0 л. слини при  загальній nмасі всіх залоз – 5-6 г. Найбільшу кількість – 71% виділяють підщелепні залози, n25% – привушні дрібні слинні залози, 3-4% – під’язикові.

Швидкість nсекреції нестимульованої слини складає 0,02-0,10мл/хв.(за іншими даними n0,3-0,5мл/хв.). Стимульована слина, що nутворюється при дії подразника, виділяється зі швидкістю – 1,5-2,3мл/хв.

http://www.youtube.com/watch?v=HrFtnFudzYw&feature=related

 

Зміни біохімічного складу слини є основною причиною захворювань зубів. nЗокрема при гіпосалівації і особливо – ксеростомії (відсутність слини) швидко nрозвивається захворювання слизової оболонки рота, а через 3-5 місяців настає nмножинне ураження зубів карієсом.

http://www.youtube.com/watch?v=WB1V0knT30A&NR=1

Фізико-хімічні nвластивості слини

Змішана слина – це в’язка рідина з питомою вагою 0,001-0,017. В’язкість nслини залежить від вмісту муцину, який є основою слизових утворень і запобігає nушкодженню слизової оболонки рота і стравоходу, формує захисне покриття зубної nпеликули.

рН слини коливається від 6,4 до 7,8 залежно від гігієни ротової порожнини, nхарактеру харчування, індивідуальних особливостей метаболізму. Зсув рН слини в nкислий бік (<6,2) приводить до nдемінералізаціі емалі та розвитку карієсу. Такі умови спричиняються зокрема nнадмірним розвитком ацидофільних бактерій, що утворюють велику кількість nорганічних кислот, та рядом захворювань, які супроводжуються розвитком nтканниної гіпоксії – цукровий діабет, різного роду гемофілії, ацидурії.

Оптимальним для процесів мінералізації та ремінералізації тканин зуба є nслаболужне значення рН слини – 7,2-7,8.

 

Біохімічний nсклад слини.

Слина є складним nсекретом, в якому міститься 99% води та 1% розчинених органічних та nнеорганічних сполук.

Склад слини людини

 

Вміст nорганічних речовин у змішаній слині людини.

 

Органічні nкомпоненти слини.

 

Більшу частину білків – 2-3 г/л складає глікопротеїн-муцин, який nсинтезується в підщелепних залозах і завдяки наявності в його складі до 60% nвуглеводів надає слині густого слизового характеру. Компонентами є глюкуронова nкислота, N-ацетилглюкозамін, фруктоза, nгалактоза. Агрегати муцину утворюють надмолекулярні комплекси великих розмірів, nвони зв’язують і утримують воду, завдяки чому мають високу в’язкість.

Негативний, поліаніонний заряд вуглеводних компонентів в муцинах nобумовлює їх здатність адсорбуватись на поверхні гідроксиапатитів зубної емалі nі захищати емаль від  впливу негативних чинників – зокрема органічних nкислот.

В слині міститься велика кількість (до 10% загального вмісту білка) nферменту α-амілази (0,2- 0,5 г/л). 70% α-амілази продукується привушними nслинними залозами, решта 30% – підщелепними залозами. α-Амілаза каталізує nгідроліз полісахаридів – глікогену та крохмалю до дисахаридів (мальтози) та nзалишкових олігосахаридів і декстринів. α-Амілаза слини за властивостями nподібна до α-амілази пішлункової залози. nАктивність α-амілази змішаної  слини nв нормі складає 623±20 міжнародних одиниць.

Важливе місце у nскладному ланцюгу взаємопов’язаних процесів і численних спеціалізованих систем nзабезпечення постійності внутрішнього середовища організму займає імунна nсистема, у тісному функціональному зв’язку з якою знаходяться фактори місцевого nнеспецифічного захисту організму – лізоцим і секреторний імуноглобулін А n(sIgA).

 Лізоцим перешкоджає nвільнорадикальному окисненню, бере участь в регуляції імунних і метаболічних nпроцесів, у антигістамінних, антиантацидних, антитоксичних процесах, є nзагальною ланкою систем, які забезпечують мембраностабілізуючий ефект. Крім nтого, лізоцим перешкоджає проникненню чужорідних агентів до внутрішнього nсередовища організму шляхом стимуляції фагоцитозу, сприяє розпізнаванню nантигенів, посилює кооперативні функції Т популяцій лімфоцитів, бактеріолітичні nй антиадгезивні властивості sIgA.

 Секреторний імуноглобулін є nодним з головних факторів гуморального імунітету слизових оболонок, який nзабезпечує пригнічення адгезії і колонізації цих оболонок патогенними і nумовно)патогенними бактеріями, здатний нейтралізувати віруси, зв’язувати nтоксини, аглютинувати бактерії і зв’язуватися з різними харчовими алергеннами n]. Дефіцит лізоциму і sIgA у травному тракті призводить до зниження nантиадгезивних і біфідогенних властивостей перетравлювальних секретів, nпорушення процесів травлення, посилення активності агресивних сполук, зниження nколонізаційної резистентності слизової оболонки, створює умови для хронізації nзахворювань травної системи, формування бактеріоносійства при кишкових nінфекціях та/або їх тяжкого і тривалого перебігу.

Лізоцим (мурамідаза) слини – фермент, вміст якого складає 0,15-0,25 г/л, тобто біля 5% всіх білків слини. nОсновним джерелом є секрет підщелепних залоз, в привушних залозах його вміст nменший. Лізоцим має високі актибактеріальні властивості, оскільки руйнує nклітинну стінку бактерій. Клітини бактерій вкриті жорсткою пористою оболонкою nпептидогліканової природи – муреїном. Муреїн побудований з довгих (ниток) nланцюгів полісахаридів, що складаються з N-ацетилглюкозоміну та N-ацетилмурамової кислоти. nПолісахаридні ланцюги зшиті між собою білковими (пента- та тетра-пептидними) nфрагментами. Клітинна стінка – (муреїн) це гіганська мішковидна молекула nпептидоглікану, що охоплює всю клітину. Лізоцим розщеплює глікозидні зв’язки nміж N-ацетилглюкозаміном та N-ацетил мурамовою кислотою в nполісахаридах і клітина гине.

Серед захисних ферментів слини слід відзначити пероксидазу і каталазу. nРозрізняють лактопероксидазу і мієлопероксидазу, які продукуються відповідно nзалозами або лейкоцитами. Лактопероксидаза слини за своїми властивостями nподібна до пероксидази молока. Мієлоперосидаза продукується лейкоцитами. Обидва nферменти інгібують процеси перекисного окислення ліпідів, перериваючи nвільнорадикальні реакції, оскільки видаляють гідроперекиси з ланцюгового nпроцесу.

Ферменти: лужна фосфотаза, яка посилює процеси ремінералізації та кисла nфосфотаза, яка має демінералізуючу дію, утворюються слинними залозами, nмікроорганізмами та лейкоцитами. Вони проникають в емаль зуба і суттєво nвпливають на процеси мінералізації – демінералізації.

Активність протеолітичних ферментів у слині є низькою внаслідок високого nвмісту інгібіторів протеаз у слині. Зокрема:

_·          залози продукують nкислотостабільні інгібітори трипсиноподібних протеїназ (КСІ);

_·          з плазми поступають: nα-антитрипсин та α₂-макроглобулін;

_·          лейкоцити і мікроорганізми nтакож продукують ряд інгібіторів.

У змішаній слині визначають активність більше 100 ферментів. Крім nзазаначених, в слині присутні: гіалуронідаза, нуклеаза, уреаза, nферменти   гліколізу, переамінування, декарбоксилювання, циклу nтрикарбонових кислот, тканинного дихання, супероксиддисмутаза, нейрамінідаза, холінестереза nта інші. Тому дослідження порушень ферментативної активності слини знаходять nвсе ширше застосування в ензимодіагностиці патологічних процесів при ряді nзахворювань.

  Особливу групу білків слини представляють імуноглобуліни. nПорожнина рота має імунітет певною мірою незалежний від загальної імунної nсистеми організму. Відомо 5 класів імуноглобулінів крові: IgG, IgМ, IgA, IgD, IgE. В сироватці основним класом nімуноглобулінів є IgG, в nслині переважає секреторний IgA, який відрізняється від IgA плазми крові. Основну масу  його вмісту (до 90%) продукують nпривушні залози.

Дві 4-ланцюгові молекули IgA з’єднуються в димер за допомогою поліпептиду, так званого секреторного nкомпонента (S), і утворюють nфункціонально-активну форму – sIgA. Повний комплекс sIgA  має ряд властивостей, які визначають його здатність захищати nслизові оболонки від чужорідних агентів, що мають антигенну природу, а саме:

· високу стійкість до дії проеїназ;

· нездатність зв’язувати компоненти комплементу, що обумовлює відсутність ушкоджуючої дії nна слизові оболонки;

· здатність  передшкоджати  адгезії nмікрооганізмів та їх токсинів, а також алергенів, на епітелії і слизових nоболонках, що блокує їх проникнення у внутрішне середовище організму.

Антиадгезивні властивості sIgA обумовлюють його антибактеріальні, nантивірусні та антиалергічні властивості. Важливою є також його здатність nактивувати систему клітинного комплементу.

Низькомолекулярні органічні компоненти слини nвключають:

сечовину – 1,5-2,0 ммоль/л

залишковий азот – 7,7-14,7 ммоль/л

амінокислоти – 1,5-2,2 ммоль/л та на порядок менші nкількості глюкози, лактату, пірувату, тіоціанату, тощо.

В слині знайдено  вітаміни В, С, РР, А, Д.

Слинні залози секретують специфічний гормон – паротин. nВін знижує рівень Са²⁺ крові та посилює його надходження в тканини, nтим самим сприяє мінералізаціі зубів та кісткової тканини. Особливу групу nсполук слини складають стероїдні гормони. Зі слиною в ротову порожнину nвиділяються: глюкокортикоїди, статеві, тиреоїдні гормони, тощо. Слина містить nприблизно 10-15% гормонів від їх концентрації у крові. Тому визначення вмісту nгормонів у слині є інформативним показником стану наднирників, статевих залоз nта гонадотропної функції гіпофіза. 

Слина містить ряд білкових факторів згортання крові та фібринолізу. В nслині виявлено сполуки, які мають тромбопластичну та антигепаринову активність, nа також природні антикоагулянти – плазміноген і його активатори. У змішаній nслині активність факторів згортання крові та фібринолізу більша у порівнянні з nслиною проток, що свідчить про взаємний активуючий вплив всіх компонентів nзмішаної слини.

За нормальних фізіологічних умов активність nпрокоагулянтів вища, ніж антикоагулянтів. При ушкодженнях тканин ротової порожнини nсуттєво підвищується активність фібринолітичних ферментів. Це сприяє очищенню nслизових оболонок від фібринозного нальоту і продуктів розпаду (автолізу) nбілків.

 

Мінеральний склад слини.

 Особливістю слини є переважання вмісту К⁺ n(в 4-5 разів) та нижчий вміст Na^{+ n} (в n5-10 разів) в порівнянні з їх вмістом в плазмі крові. Вміст Са²⁺ в nзмішаній слині такий же як у крові – 0,1г/л. Слина відрізняється високим вмістом фосфату, який в 2 рази перевищує nйого вміст у крові і складає 0,1г/л.

   Таблиця. nВміст мінеральних елементів у змішаній слині людини.

 

  

Надзвичайно важливою є роль слини в підтриманні розчинних форм nкальцій-фосфатних солей в точках кристалізації.

Спеціальні пролінзбагачені білки слини забезпечують існування nкальцій-фосфатів у колоїдному стані в розчинах перенасичених гідроксиапатитом. nВони утримують іони Са²⁺ і перешкоджають неконтрольованому осадженню nкальцію з перенасичених розчинів. Саме завдяки таким білкам слини, які багаті nна пролін, тирозин та гістидин і мають високу спорідненість до nгідроксиапатитів, процес формування кристалів носить упорядкований характер.

Порушення слиновиділення.

Розлади слиновиділення проявляються у двох формах: nгіперсалівації та гіпосалівації.

 

Порушення мінералізуючої функції слини викликає демінералізацію зубів і nкісткової тканини парадонту та призводить до розвитку карієсу, гінгівіту та nпарадонтиту.

Недостатність захисної функції слини послаблює імунітет порожнини рота, nвнаслідок чого виникають: запалення слизової оболонки, множинний карієс зубів, nа також ураження тканин пародонта – утвоюються патологічні зубоясенні кишені та nспостерігається остеоліз альвеол.

Суттєву роль у механізмі виникнення остеолізу при гіпосалівації відіграє nнедостатанє виділення із слиною остеотропних факторів – паротину та калікреїну, nякі сприяють мінералізації зубів і кісткової тканини пародонта.

Недостатність nсекреції нейропептидів – фактору росту нервів та фактору росту епітелію знижує nпроліферативну активність клітин епітелію ротової порожнини і його захисну nфункцію.

Проникнення nбактерій у слинні залози на фоні зниження імунітету порожнини рота викликає nрозвиток сіалоденіту. Погано подріблена їжа при гіпосекреції слинних залоз і nнедостатньому утворенні муцину травмує слизову оболонку стравоходу і шлунку та nприводить до розвитку запальних процесів.

 

Біохімічні nдослідження слини в діагностиці захворювань.

Дослідження слини nє досить цінним неінвазивним методом оцінки загального стану організму та органів nпорожнини рота.

Аналіз змішаної nслини з успіхом використовується для імуноферментної діагностики гепатитів А, nВ, С, а також для тестування ВІЛ-інфекції.

 Зниження nактивності лізоциму в слині спостерігається у хворих на рак шлунка. Визначення a-фетопротеїну в слині nвикористовують для діагностики раку печінки. При системному червоному вовчаку nрівень специфічних IgA в слині добре корелює з його nвмістом у сироватці крові. Діагностика порфірій можлива на підставі визначення nпорфіринів у слині. У хворих на цукровий діабет досить інформативними nдіагностичними тестами є вимірювання активності цитозольних ферментів (ЛДГ, nАсАТ і АлАТ) та імунореактивного інсуліну в змішаній слині.

Існує кореляція nміж вмістом у слині і сироватці крові алкоголю, нікотину, наркотиків, nпестицидів та інших токсичних речовин.

Визначення nстероїдних та пептидних гормонів є перспективним методом діагностики дисфункцій nендокринних залоз, стресорних реакцій та циркадних ритмів.

Ферменти змішаної nслини відображають стан метаболізму органів порожнини рота. Активація nпротеолізу при пародонтиті сприяє підвищенню вмісту амінокислот у складі слини.

Пародонтит nхарактеризується підвищенням активності кислої фосфатази, катепсинів Д і В та nгіалуронідази. При цьому вміст лізоциму в слині значно зменшується. Хронічний nпаротит супроводжується збільшенням у складі ротової рідини співвідношення nальбумінів і глобулінів.

Досить nінформативним тестом клітинного ушкодження при пародонтиті є підвищення nконцентрації в ротовій рідині продуктів вільнорадикального окислення n(гідроперекиси, дієнові кон’югати, малоновий диальдегід).

Склад слини nзалежить від характеру харчування, віку, стану організму та інших факторів, що nвимагає дотримання стандартних умов забору та зберігання слини для дослідження nі клінічної оцінки її показників.