Омская государственная медицинская академия
Дроздов В.А.,
Омский региональный ЦКП СО РАН
Несмотря на огромное количество работ, посвященных изучению этиологии и патогенеза кариеса зубов, эта проблема остается до сих пор актуальной [8,12]. Согласно последним статистическим данным, полученным по результатам отчетов Министерства Здравоохранения, в нашем регионе среди стоматологической патологии кариес занимает одно из ведущих мест [9]. Известно, что кариес зубов инициируется микрофлорой зубной бляшки. Видовой состав микроорганизмов, роль которых в развитии кариозного процесса уже доказана, изучен достаточно хорошо [2]. Это, прежде всего, такие штаммы, как S. Mutants, S. Sanguis, S. Mitis, S. Salivarius, Actinomyces Viscosus. Вместе с тем на течение и прогрессирование заболевания оказывает влияние огромное количество факторов, как локальных, так и системных, на фоне изменённой или неизменённой резистентности полости рта. Все это позволяет отнести кариес к разряду мультифакториальных заболеваний.
Согласно современным представлениям в основе кариозного процесса лежит деминерализация эмали [1]. Но скорость наступления деминерализации у всех людей различна [14]. Так, для некоторых людей достаточно незначительной кариесогенной атаки, чтобы кариозный процесс реализовался. В тоже время отмечено, что некоторые люди допускают погрешности в гигиене полости рта и употребляют кариесогенные продукты, однако развития кариеса зубов при этом не происходит. [4] В этой связи мы предположили, что деминирализация эмали, а следовательно, и развитие кариозного процесса, зависят и от структуры самой зубной эмали
Цель исследования: определить физико-химические особенности интактной эмали лиц с различным уровнем резистентности к кариесу.
Для достижения цели исследования поставлены следующие задачи:
1. Определить качественный и количественный элементный состав интактной эмали кариесрезистентных и кариесподверженных лиц.
2. Изучить кристалло-химические особенности строения гидроксиапатита интактной эмали лиц с различным уровнем резистентности.
3. Определить текстуру интактной эмали кариесрезистентных и кариесподверженных лиц (пористость, удельный объём пор, распределение пор по поверхности).
Материалы и методы исследования. В соответствии с поставленными задачами нами проведено исследование 300 образцов эмали интактных премоляров верхних челюстей у кариесрезистентных и кариесподверженных лиц. Зубы удалялись по ортодонтическим показаниям у лиц в возрасте 15-25 лет, постоянно проживающих в городе Омске. Как следует из амбулаторных карт, все эти люди были практически здоровы, среди перенесенных заболеваний в анамнезе отмечались лишь инфекционные: ветряная оспа, дизентерия, острые респираторные заболевания вирусной этиологии, грипп. Набор материала производился на базе лечебно-профилактических учреждений г. Омска: ГКСП №1, Городской детской стоматологической поликлиники №1, стоматологических отделений городских многопрофильных поликлиник, а также некоторых частных стоматологических клиник
г. Омска.
C целью сохранения зуба как объекта лабораторного исследования производилось щадящее удаление, со стремлением не допустить нарушения целостности поверхностного слоя эмали при наложении и фиксации щечек щипцов на коронковую часть зуба. После удаления зубы промывались проточной водой, освобождались от мягких тканей и хранились в 0,9% изотоническом растворе NaCl в стеклянной таре с притёртой крышкой при температуре не выше -10°С. При этом тара для хранения была индивидуальной для каждого отдельного зуба. На склянки наклеивались этикетки, на которых были указаны фамилия и инициалы, паспортные данные и уровень резистентности пациента к кариесу, а также показания к удалению и дата его проведения.
Свежеудаленные зубы перед исследованием подвергались специальной подготовке, которая заключалась в разделении коронковой и корневой частей алмазным диском. После этого выделялся чистый препарат эмали путем механического освобождения последней от подлежащих тканей (дентин, пульпа). Морфологические характеристики зубной эмали изучали в Омском региональном научном центре коллективного пользования на базе Омского научного центра СО РАН и «НИИ проблем переработки углеводородов» (директор – чл.-корр. РАН В.А. Лихолобов). Нами был проведен анализ качественного элементного состава интактной зубной эмали кариесрезистентных и кариесподверженных лиц с применением атомно-эмиссионной спектроскопии и индуктивно связанной плазмы на ICP-спектрометре «Оптима 3000». Удельный объем пор, средний размер пор и распределение пор по размерам исследовали адсорбционно-капиллярным и ртутно-порометрическими методами [3, 16].
Результаты исследования. В ходе исследования было выявлено, что эмаль кариесрезистентных и кариесподверженных лиц не отличается по качественному элементному составу, однако количество тех или иных элементов в пределах каждого уровня различно. Для относительной оценки содержания элементов в эмали зубов лиц с различным уровнем резистентности к кариесу нами была введена условная четырёхбалльная шкала обозначений. Суть её состоит в следующем: наибольшая степень включения того или иного элемента в эмаль зубов оценивалась нами в 4 балла, наименьшая - в 1 балл. Между этими двумя значениями существовало два промежуточных, которые оценивались в 2 и 3 балла. Следует признать, что наибольшую балльную оценку содержания элементов имели образцы эмали кариесрезистентных лиц (рисунок).
.jpg)
А образцы эмали кариесподверженных лиц, напротив, имели достаточно низкие относительные концентрации изучаемых элементов по предложенной нами системе (рисунок).
Так как известно, что основой кристаллических призм зубной эмали является фаза состава Са10±n(РО4)6±n(ОН)2-x , причём существуют различия в строении её кристаллической структуры и текстуры, мы предположили, что эмаль кариесрезистентных и кариесподверженных лиц имеет свою кристалло-химическую формулу, отражающую строение гидроксиапатита [7,11,12,16,17]. Для подтверждения или опровержения этой гипотезы образцы интактной эмали лиц с различным уровнем устойчивости к кариесу были изучены с помощью метода рентгенофазового анализа. В результате проведённого исследования выяснилось, что приповерхностный слой эмали толщиной 1,2-1,5 мм интактных зубов, удаленных по ортодонтическим показаниям у лиц с различным уровнем резистентности к кариесу, содержит кристаллиты со структурой, близкой к структуре гидроксиапатита Ca10(PO4)6(OH)2. Таким образом, установлено, что интактная эмаль кариесрезистентных и кариесподверженных лиц не имеет существенных отличий в строении кристаллов гидроксиаппатита. Но различие свойств эмали у лиц с различным уровнем резистентности, возможно, может быть обусловлено разницей в текстуре вещества при одинаковой кристаллической решётке. То есть, при наличии фазы гидроксиапатита определённого состава реализуется различная упаковка кристаллов в эмали, что должно определять разную пористость исследуемых образцов. Основные текстурные характеристики образцов зубной эмали: площадь удельной поверхности, удельный объем пор, средний размер пор и распределение пор по размерам исследовали адсорбционно-капиллярным и ртутно-порометрическими методами. В настоящее время эти методы являются наиболее распространенными при исследовании пористых материалов различной природы и происхождения. [3]
В ходе проведённых исследований было установлено, что интактная эмаль зубов кариесрезистентных и кариесподверженных лиц относится к малопористым объектам с суммарной пористостью 4-6% и имеет определённые различия по своим текстурным характеристикам. Установлено, что суммарная пористость и удельная поверхность исследуемых образцов интактной эмали отличается и достаточно закономерно увеличивается от кариесрезистентных людей к кариесподверженным. Изменение суммарной пористости образцов обусловлено, прежде всего, увеличением количества мезопор без существенного изменения их эффективного размера. В то же время увеличение удельной поверхности образцов определяется уменьшением средних размеров кристаллитов фазы гидроксиапатита. В таблице представлены основные текстурные характеристики ис-следуемых образцов зубной эмали лиц различных возрастных групп. Прежде всего, отметим, что полученные значения удельной поверхности и удельного объема мезопор в образцах достаточно малы. Так, площади удельной поверхности имеют значения на уровне ~ 1 м2/г, а значения удельного объема пор находятся в интервале 0,004-0,007 см3/г. Это указывает, что по данным адсорбции исследуемые объекты являются грубодисперсными и малопористыми веществами (таблица).
Значения удельной поверхности (SБЭТ), удельного объёма пор (Vs), среднего размера пор (Dпор.) и среднего размера частиц (Dчаст.) образцов зубной эмали кариесрезистных и кариесподверженных лиц
Видно, что средние величины площади удельной поверхности меньше в образцах эмали кариесподверженных лиц. Так, если для образцов эмали кариесрезистентных лиц значение площади удельной поверхности пор соответствует 1,30±0,11 м2/г, то для эмали кариесподверженных лиц показатель этого значения равен 0,79±0,09 м2/г. Аналогично снижаются и средние значения удельного объема пор, которые составляют 0,007 ± 0,001 смз/г и 0,004 ± 0,001 смз/г соответственно. В то же время рассчитанные величины среднего размера пор практически не меняются с учетом статистических разбросов и соответствуют величине примерно 20 ± 5 нм.
На основании полученных данных можно заключить, что для образцов интактной эмали кариесрезистентных лиц характерно образование более мелких кристаллитов (более высокая удельная поверхность), вероятно более разориентированных в пространстве, то есть хуже упорядоченных, чем в образцах эмали кариесподверженных лиц. Это приводит к увеличению мезопористости в образцах эмали кариесрезистентных лиц , обусловленной, по-видимому, прежде всего пространством между кристаллитами (межкристаллическая пористость). Причем, так как размер пор не увеличивается (Dпор. ~20 ± 5 нм), то увеличение пористости связано с увеличением числа таких пор. Важно отметить, что, так как значение удельного объема мезопор в образцах интактной эмали очень низкое, то количество таких мезопор крайне мало и их образование следует, по-видимому, рассматривать как результат формирования (по каким-либо причинам) “дефектных областей” в целом в упорядоченной кристаллической структуре эмали. Существенно то, что по данным многих авторов, развитие начальных стадий кариеса характеризуется именно увеличением в приповерхностных слоях межкристаллических пространств за счет частичного растворения кристаллов в областях границ призм и даже в их сердцевине [1,5,15]. В результате пораженная эмаль имеет значительно меньшие размеры, чем интактная. Полученные нами результаты указывают, что образцы интактной эмали, различной по уровню резистентности к кариесу, имеют разные предпосылки для возможной деминерализации, обусловленные различием их мезотекстуры.
Выводы
Проведённые исследования позволили установить, что качественный элементный состав эмали кариесрезистентных и кариесподваерженных лиц одинаков, однако меняется количественное содержание тех или иных элементов в пределах каждого уровня.
Эмаль зубов лиц с различным уровнем резистентности к кариесу имеет одинаковую структуру гидроксиапатита, соответствующую формуле Ca10(PO4)6(OH)2
Эмаль зубов кариесрезистентных и кариесподверженных лиц имеет различия в текстурных характеристиках, а именно в удельной поверхности и удельном объеме пор. Образцы зубной эмали кариесподверженных лиц имеет более неоднородную, более пористую текстуру в отличие от образцов эмали зубов кариесрезистентных лиц. Такие показатели, как суммарная пористость и удельная поверхность исследуемых образцов интактной эмали у лиц с различным уровнем резистентности к кариесу отличаются и достаточно закономерно уменьшаются от кариесрезистентных к кариесподверженным образцам.
Рецензенты:
Скрипкина Г.И., д.м.н., доцент, заведующая кафедрой детской стоматологии ГБОУ ВПО «Омская государственная медицинская академия» МЗ РФ, г. Омск;
Недосеко В.Б., д.м.н., профессор, профессор кафедры терапевтической стоматологии ГБОУ ВПО «Омская государственная медицинская академия» МЗ РФ, г. Омск.
Список литературы:
1.Боровский Е.В. Биология полости рта / Е.В. Боровский В.К. Леонтьев. – М.: Медицина, 1991. – 302 с.
2.К характеристике микробной флоры при кариесе зубов / В.Ф. Кустикова, Е.А. Земская, Л.В. Морозова // География кариеса зубов.- М., 1966.- С.176-187.
3.Горбунова И.Л., Дроздов В.А., Недосеко В.Б., Гуляева Т.И. Исследование текстуры зубной эмали лиц с различным уровнем резистентности к кариесу адсорбционно-структурным методом. - Омский научный вестник.- Омск, март 2000г. - С.142-145.
4.Недосеко В.Б. Резистентность зубов в проблеме кариеса: Дис. д-ра мед.наук. - Омск, 1987. - 541с.
5.Новик И.О. О содержании микроэлементов в интактных и кариозных зубах / И.О. Но- вик // Труды IV Всесоюзного съезда стоматологов. – М., 1964. – С. 146.
6.Результаты исследования морфологического строения, химического состава и параметров кристаллической решётки апатитов твёрдых тканей зубов / А.В. Цимбалистов [и др.] // Институт стоматологии. – 2004. – № 2 (23). – С. 60-63.
7.Савранский Ф.З. Физико-химические и структурные особенности строения эмали зуба человека, изученные методом электронного парамагнитного резонанса / Ф.З. Савранский // Новое в терапевтической, детской и хирургической стоматологии. – М., 2004. – С. 78-79.
8.Стоматологическая заболеваемость населения России / под ред. Э.М. Кузьминой. – М. : Информэлектро, 1999. – 228 с.
9.Территориальный орган Федеральной службы государственной статистики Омской области [Электронный ресурс].
10.Antonakos A. Micro-Raman and FTIR studies of synthetic and natural apatites / A. Antonakos, E. Liarokapis, T. Leventeuri // Biomaterials. – 2007. – Vol. 28. – P. 3043-3054.
11.Assessment of enamel chemistry composition and its relationship with caries susceptibility / L.K.A. Rodrigues [et al.] // Progress in Biomedical Optics and Imaging - Proceedings of SPIE. – 2005. – Vol. 5687, № 28. – P. 132-139.
12.Chen M. Oral health status by social group / M. Chen, R. Andersen // Comparing oral health care system: a second International Collaborative Study. – Geneva, 1997. – P. 149-163.
13.Comparative tem study of dental tissue hydroxyapatite with chemically obtained apatite / C. Stefanov [et al.] // Romanian in Biotechnological Letters. Printed in Rumania. All rights reserved. Original paper. – 2010. – Vol. 15, № 3. – Р.117-125.
14.Doméjean-Orliaguet S. Caries risk assessment in an educational environment / S. Doméjean-Orliaguet, S.A. Gansky, J.D. Featherstone // J. of dental education. – 2006. – Vol. 70, № 12. – P. 1346-1354.
15.Electron spin relaxation of radicals in irradiated tooth enamel and synthetic hydroxyapatite / H. Sato [et al.] // Radiation Measurement. – 2007. – Vol. 42. – P. 997–1004.
16.FT- Raman investigation of human dental enamel surfaces [Electronic resourse] / Mihály J. [et al.]//J.of Raman Spectroscopy. – 2009.
17.Shellis R.P. Apparent solubility distributions of hydroxyapatite and enamel apatite / R.P. Shellis, R.M. Wilson // J. of Colloid and Interface Science. – 2004. – Vol. 278. – P. 325-33.
Статья предоставлена журналом "Современные проблемы науки и образования"