Изучение процессов адсорбции сахарозы из растворов в полости рта
Aннотация
В работе рассматривается основной этиологический фактор развития кариеса - углеводы, поступающие с пищей и растворами, изучается явление адсорбции и десорбции сахарозы из растворов, описана методика забора проб с поверхности зубов и слизистой оболочки полости рта, методика гидролитического расщепления сахарозы Percheron, определение концентрации сахарозы фотометрическим методом, методика определения электропроводности тканей зуба. В исследовании приняли участие 50 пациентов разного пола и возраста. Предварительно нами оценивалась индивидуальная гигиена полости рта с помощью определения индексов гигиены. В работе представлены результаты распределения сахарозы на слизистой оболочке полости рта и зубов. Контрольная группа пациентов не употребляла сахарозу. Забор проб с поверхности слизистой оболочки полости рта и зубов проводился натощак либо спустя 2 часа после еды. Во второй группе забор проб осуществлялся после употребления растворов сахара. Полученные результаты измерений позволили нам создать основу для развития доступных и простых методов профилактики кариеса.
Ключевые слова: кариес, углеводы, адсорбция, концентрация сахарозы, фотометрический метод, электропроводность тканей зуба
Введение Еще в 1981 году всемирная организация здравоохранения определила, что наряду с ожидаемой продолжительностью жизни и общими заболеваниями одним из показателей здоровья и качества жизни являются стоматологические заболевания. Лидирующее место среди стоматологических болезней принадлежит кариесу [Янушевич, 2017]. Ведущей теорией развития кариозного процесса является деминерализация твердых тканей зуба под действием органических кислот (молочной, пировиноградной, муравьиной, пропипоновой и др.), конечных продуктов метаболизма микроорганизмов ротовой полости (преимущественно стрептококков - Str. Mutans, Str. Sanguis, Str. Salinarius). Для этих микроорганизмов характерно анаэробное брожение [Царев, 2016]. По данным Росстата, употребление сахара в России с 1960 года ежегодно росло. Лидерами по данным Росстата на 2018 год стали Курская и Липецкая области - 55,0 кг, Воронежская область - 52 кг, Белгородская - 47 кг. Нет сахара - нет кариеса, сахар - это ведущий фактор риска развития кариеса [FDI World Dental Federation. 2016]. Основной источник питания кариесогенной флоры в полости рта - углеводы, попадающие с пищей и жидкостями (хлебопекарные изделия, конфеты, соки, газированные напитки). Особую опасность представляют липкие углеводы, сахара. В литературе имеются данные, что в случае задержки твердой пищи в полости рта (межзубные промежутки, несостоятельные пломбы, кариозные полости, ортопедические конструкции) она еще какое-то время будет источником развития кариесогенного потенциала [Янушевич, 2016]. Интересным представляется вопрос возможности фиксации углеводов, поступивших в ротовую полость в форме жидкости (сладкий чай, газированная вода, соки). Фиссуры являются анатомическими образованиями, которые после прорезывания зубов первыми поражаются кариесом [Заборская, 2017]. Это анатомически предрасположенная форма поражения твердых тканей зубов и самая начальная [Леонтьев, 2016]. Причиной этого является затрудненная самоочищаемость, а также очищаемость специальными средствами гигиены полости рта, их недостаточная степень минерализации (ввиду того, что этот процесс длительный и зависит от ряда местных факторов) и сложная анатомическая форма, способствующая накоплению в них микробного и пищевого детрита [Васильев, 2020]. Целью исследования явилось определение возможности адсорбции углеводов из растворов к слизистой оболочке полости рта и эмали зубов с интактной эмалью, завершенной минерализацией. Материалы и методы Объектами исследованиями in vivo явились слизистая поверхность щек, спинка языка и интактная эмаль зубов (жевательная поверхность моляров нижней челюсти и вестибулярная поверхность центральных резцов верхней челюсти). Выбор перечисленных поверхностей зубов обоснован тем, что ввиду их расположения не составляло сложностей в сборе материала, а также тем, что площадь их поверхности достаточна для фиксации фильтров-адсорберов. При отборе образцов проводилась диагностика полости рта, определение основных индексов КПУ-0-1, индекс гигиены 2,0-2,5, при зондировании жевательной поверхности моляров зонд не застревал в фиссурах, фиссуры не были пигментированы, а вестибулярная поверхность резцов не имела трещин, пятен, значение электропроводности тканей зуба не превышало 0,0-0,2 мкА). Для этого использовался аппарат ДЕНТЭСТ (фирмы Геософт-ДЕНТ). Суть методики заключается в расположении в полости рта электродов: пассивного (стоматологическое зеркало, закрепленное в держателе, располагается на внутренней поверхности щеки/губы пациента), активного - микрошприц, закрепленный в держателе, содержит раствор электролита (10% хлористый кальций). Чувствительность метода составляет 0,05 мкА, точность - 0,1 мкА [Макарова, 2018]. На тщательно высушенную поверхность зуба устанавливается кончик иглы микрошприца, на краю которой сформирована микрокапля электролита. При замыкании цепи снимались показатели на мониторе прибора [Леонтьев и др., 2019]. Забор материалов проводился на базе ООО «Семейная стоматология». Лабораторные этапы экспериментов проводились на кафедре кафедры общей хи- мии ИФХиБ НИУ БелГУ. В эксперименте приняли участие 50 пациентов разного пола и возраста с индексом гигиены, не превышающим 1,5, первая часть эксперимента заключалась в получении образцов со слизистой оболочки (щеки и языка), вторая - с поверхности интактных зубов, предварительно очищенных. Взаимодействие сахарозы из растворов изучали на примере приготовленного 2 % и 10 %-го раствора из кускового сахара, ГОСТ 33222-2015. Забор образцов со слизистой оболочки полости рта и поверхности зубов проводился, основываясь на законах адсорбции и десорбции. Адсорбция (лат. ad - на, при, в; sorbeo - поглощаю) представляет собой процесс увеличения концентрации растворѐнного вещества у поверхности раздела двух фаз (твѐрдая фаза - жидкость). В нашем случае твердой фазой является поверхность зубов и слизистая оболочка полости рта [Емельянов и др., 2016]. Для исследования адсорбции растворов сахара к слизистой оболочке полости рта использовали методику аппликаций. Первая группа - после контакта с раствором сахарозы. Вторая группа измерений - контрольная (сбор проб до контакта с сахарозой - натощак либо спустя 2 часа после приема пищи и чистки зубов). Для этого полоскали рот 2% и 10% раствором сахарозы в течение 3 минут. После сплевывания остатков жидкости закладывались ватные валики в подъязычную область и в области выводных протоков на слизистой верхней челюсти с целью предупреждения попадания порции слюны на фильтры. На слизистую поверхность щек и спинку языка пинцетом наносили по 3 сухих фильтра- адсорбера известного диаметра, заранее приготовленных. Спустя 3 минуты их собирали в пластмассовые пробирки с закручивающейся крышкой. Хранили не более суток. Концентрацию сахарозы определяли в лаборатории фотометрическим методом прибором «Specord 200». Как показал результат эксперимента, десорбировать сахарозу со слизистой оболочки возможно на сухой фильтр, так как щека и язык еще долго остаются влажными, фильтр сразу к ним фиксируется. При получении образцов с поверхности зубов мы столкнулись с проблемой осуществления этого процесса, так как поверхность зубов достаточно быстро пересыхает (независимо от того, изолирован он был от слюны и полости рта валиками или коффердамом), и зафиксировать сухие фильтры-адсорберы на их поверхности не предоставляется возможным, а в случае попадания на поверхность зубов слюны результаты будут не достоверными. Полученные лабораторные показатели собранных проб сухими фильтрами оказались не информативными. Однако нам удалось модифицировать методику забора образцов с поверхности зуба. Использовались фильтры, предварительно смоченные в дистиллированной воде. Стерильным шприцем для инъекций на зуб наливали раствор сахарозы в течение 3 минут, попеременно собирая излишки слюноотсосом. По истечении времени зуб высушивали пустером до появления матовости, затем на жевательную поверхность моляров и вестибулярную поверхность резцов пинцетом накладывали заранее приготовленные фильтры из фильтровальной бумаги, самостоятельно подготовленные, известного диаметра, смоченные в дистиллированной воде. С одной поверхности снимали не более и не менее 10 фильтров (см. рис. 1). Анализ проводили на каждом зубе однократно. Рис. 1. Методика забора материала с поверхности зуба Fig. 1. Method of taking material from the tooth surface Использованные фильтры помещались в пластмассовые пробирки с закручивающейся крышкой. Хранились в сухом прохладном месте не более суток. Транспортировались в лабораторию, где фотометрически определяли концентрацию сахарозы прибором «Specord 200». Образцы проходили ряд химических реакций по модифицированной методике Percheron, суть которой заключается в гидролитическом расщеплении сахарозы и качественной реакции освободившейся фруктозы. Для количественного определения сахарозы использовали реактивы: 0,1 м HCl, конц. HCl х. ч., тиобарбитуровая кислота. Готовый раствор помещали в кюветку и измеряли в спектрофотометре [Федоровский, 2017]. Рассчитывали концентрацию сахарозы по построенному в интересующем диапазоне калибровочному графику. Результаты исследования Полученные показатели представлены в таблице. Концентрация сахарозы, мкг/мл Sucrose concentration, mcg/ml Таблица Table Спинка языка n = 50 Щека n = 50 Вестибулярная поверхность 11,21 зуба n = 50 Жевательная поверхность моляра n = 50 Группа № 1 137 ± 60 90 ± 30 14,8 ± 2 40 ± 5 Группа № 2 (контрольная) 0 0 0 0 Обсуждение Из таблицы видно, что адсорбируется сахароза в большей степени на поверхности слизистой оболочки полости рта, преимущественно на поверхности спинки языка, ввиду особенности его анатомического строения (сосочки и наличие мягкого зубного налета на них). Что касается адсорбции сахарозы на эмали зубов, то она достоверно мала и, вероятно, связана в большей степени с анатомическим рельефом поверхности. Следует заметить, что жевательная поверхность моляров значительно более рельефна, чем вестибулярная поверхность резцов, и концентрация сахарозы меньше. Выводы Проведенное исследование в группе пациентов с достаточно хорошим стоматологическим статусом, высоким уровнем гигиены полости рта доказывает, что в полости рта происходит фиксация углеводов, сахарозы из растворов. Преимущественно явление адсорбции наблюдается на поверхности слизистой оболочки (в большей степени на спинке языка). Адсорбция сахарозы на поверхности зубов, в особенности на анатомически рельефных участках (жевательная поверхность), по-нашему мнению, связана с механической фиксацией углеводов, однако это не преуменьшает роли сахарозы в развитии кариозного процесса в фиссурах - местах, наиболее подверженных риску кариозного процесса. Широкая распространенность фиссурного кариеса по-прежнему остается актуальной проблемой в стоматологии на сегодняшний день. Полученные данные могут служить основанием для разработки доступных и простых методов утилизации сахарозы из полости рта (со слизистой оболочки, с поверхности зубов), профилактики рисков развития кариеса путем разработки гигиенических мероприятий и культуры питания.
Список литературы
Васильев В.И. 2020. Профилактика стоматологических заболеваний. Учебное пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. Москва: Юрайт, 386 с.
Емельянов В.В., Максимова Н.Е., Мочульская Н.Н.. 2016. Биохимия : [учеб. пособие]; М-во образования и науки Российской Федерации, Урал. федер. ун-т. – Екатеринбург: Изд-во Уральского ун-та, 132 с.
Заборская А.Р. 2017. Влияние профилактических мероприятий на созревание эмали зубов у детей: автореф. дис. канд. мед. наук. Москва 142 с.
Леонтьев В.К. Эмаль как биокибернетическая система. Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2016. 72 с.
Леонтьев В.К., Цимбалистов А.В., Борозенцева В.А., Мишина Н.С., Борозенцев В.Ю. 2019. Электропроводность эмали интактных зубов и краевая проницаемость пломб при лечении кариеса. Научные ведомости Белгородского государственного университета. 42 (3), 342–349 с.
Макарова Н.Е. 2018 .Совершенствование методов диагностики и лечения очаговой деминерализации эмали зубов: автореф. дис. канд. мед. наук. Москва. 132 с.
Федоровский Н.Н. 2017. Фотометрические методы анализа: учебное пособие. Москва: Флинта, 72 с.
Царев В.Н. 2016. Микробиология, вирусология и иммунология полости рта: учебник. ПМГМУ им. И.М. Сеченова; М.: ГЭОТАР Медиа, 576 с.
Янушевич О.О., Кисельникова Л.П., Топольницкий О.З. 2017. Детская стоматология. Москва: ГЭОТАР-Медиа, 744 с.
Янушевич О.О., Максимовский Ю.М., Максимовская Л.Н., Орехова Л.Ю. 2016.
Терапевтическая стоматология: учебник. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ГЭОТАР Медиа, 760 с.
FDI World Dental Federation. 2016. What it the issue, 4.