CC BY
433
29. AmidP.K., Shulman A.G., Lichtenstein I.L. Open “tensionfree” repair of inguinal hernias: the Lichtenstein technique // European Journal Surgery. — 1996. — Vol. 162. — P.447-453.
30. Condon R.E., Jacobs M.D. Mesh repair of inguinal hernias
— redux // European Journal Surgery. — 1998. — Vol. 125. — P.42-52.
31. Danielsson P., Isacson S., Hansen M.V. Randomized study of Lichtenstein compared with Shouldice inguinal hernia repair by surgeons in training // European Journal Surgery
— 1999. — Vol. 165, №3. — P’29-34.
32. Jacobs O.D., Gottlieb S., et al. Which type of hernia repair is best? // European Journal Surgery. — 2004. — Vol. 350. — P. 1895-1897.
33. Johansson B., Hallerback B., Glise H., et al. Laparoscopic mesh versus open preperitoneal mesh versus conventional technique for inguinal hernia repair: arandomized multicenter trial (SCUR Hernia Repair Study) // Ann. Surg. — 1999. — Vol. 230. — P. 225-231.
34. JuulP., Christensen K. Randomized clinical trial of laparoscopic versus open inguinal hernia repair // Br. J. Surg. — 1999. — Vol. 86. — P.316-319.
35. Macintyre I.M.C. Inguinal hernia repair // J.R.Coll. Surg. Edinb. — 2001. — Vol. 46. — P349-353.
36. Mike S.L., Liem M.D. Comparison of conventional anterior surgery and laparoscopic surgery for inguinal — hernia repair // New England Journal of Medicine. — 1997. — Vol. 336. — P. 1541 -1547.
37. NeumayerL., Giobbie-HurderA, Jonasson O.V. Open mesh versus laparoscpic mesh repair of inguinal hernia //New En-
gland Journal ofMedicine. — 2004. — Vol. 356. — P.2451-2460.
38. Prior M.J., Williams E. V., Shukla H.S., et al. Prospective randomized controlled trial comparing Lichtenstein with modified Bassini renair of inguinal hernia // J.R.Coll Surg Edinb. — 1998. — Vol. 43. — P.82-86.
39. Ridings P-, Evans D.S. The transabdominal pre-peritoneal (TAPP) inguinal hernia repair: a trip along the learning curve // New England Journal of Medicine. — 2000. — Vol. 215. — P.543-552.
40. Roland W., Wim C.J., Luijendiik M.D. A comparison of suture repair with mesh repair for incisional hernia // New England Journal of Medicine. — 2000. — Vol. 172. — P1543-1552.
41. Rutkow I.M., Robbins A. W. Demographic, classificatory, and socioeconomic aspects of hernia repair in the United States // Surg Clin North Am. — 1993. — Vol. 73. — P.413-426.
42. Shahid Majeed, Khalid. Method Repair of inguinal hernias with Lichtenstein technique // New England Journal of Medicine. — 2005. — Vol. 422. — P2323-2329.
43. Sculpher M.J., FeichterA., Shulman A.G. Old and new ways to repair inguinal hernias // New England Journal of Medicine. — 1997. — Vol. 336. — P. 1596-1597.
44. Wellwood J., Sculpher M.J., Stoker D., et al. Randomised controlled trial of laparoscopic versus open mesh repair for inguinal hernia: outcome and cost // New England Journal ofMedicine. — 1998. — Vol. 317. — P.103-110.
45. Zieren J., Zieren H.U., Jacobi C.A., et al. Prospective randomized study comparing laparoscopic and open tension free hernia repair with Shouldice’s operation // Am. J. Surg. -1998. — Vol. 175. — P.330-333.
© СИМОНОВА К.К. - 2006
БИОХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПАТОГЕНЕЗА И ПРОФИЛАКТИКИ КАРИЕСА ЗУБОВ
К.К. Симонова
(Иркутский государственный медицинский университет, ректор — д.м.н., проф. И.В. Малов, кафедра биологической
химии, зав. — д.м.н., проф. В.И. Кулинский)
Резюме. Рассмотрены и проанализированы биохимические аспекты патогенеза и профилактики кариеса зубов. На основе ингибирования ферментов обмена углеводов окисленным глутатионом предложена гипотеза о возможности его использования для профилактики кариеса.
Ключевые слова. Микробный метаболизм сахарозы, кариес зубов, окисленный глутатион (СББС).
Кариес — это патологический процесс, проявляющийся после прорезывания зубов, при котором происходит деминерализация и размягчение твёрдых тканей зуба с последующим образованием полости.
Лечение кариеса — оперативное. Оно представляет собой полное иссечение пораженных тканей с последующим замещением дефекта пломбировочным материалом. Однако это не останавливает кариозный процесс и довольно часто возникают рецидивы, что в конечном итоге ведёт к утрате зуба — к безвозвратной потере органа [3,10]. Поэтому необходима профилактика кариеса — важная и очень трудная задача, касающаяся практически любого человека.
Тот факт, что при наличии огромного количества научных исследований до настоящего времени дискутируются некоторые механизмы кариозного процесса и его профилактики, указывает на его сложность. Высокая специфичность эмали зуба, не имеющей в своём составе ни сосудов, ни нервов, не позволяет провести аналогии с патологией любого другого органа или ткани [3].
Роль микробного метаболизма в патогенезе кариеса
Ещё в глубокой древности предпринимались попытки выявить причину разрушения зубов. В I веке н.э. древнеримский врач Скиброний высказал предположение, что причина кариеса зубов в «дурных соках» и связывал это заболевание с патологическим состоянием
печени, желудка, селезёнки и других органов. В XVII веке возникла химическая теория, в соответствии с которой разрушение зубов объясняли действием кислот, попадающих в полость рта. К тому времени относится фраза, что «где нет кислот, там нет и кариеса зубов». Обнаружение в полости рта и разрушенных тканях зуба обилия микроорганизмов позволило трактовать кариес как гнилостный процесс, вызываемый находящимися в полости рта микробами. Эти данные обобщил В. Миллер в книге «Микроорганизмы полости рта человека» (1884): «Разрушение зуба является химико-паразитарным процессом, состоящим из двух разнообразных стадий: декальцинации, или размягчения тканей, и разрушения размягченных остатков. Кислоты, которые вызывают обезыствляющий эффект, происходят главным образом от частиц, содержащих крахмал, и сахаросодержащих субстанций, располагающихся в ре-тенционных пунктах и подвергающихся ферментации» (цит. по [1]) .
Следует отметить, что химико-паразитарная теория, получив ряд новых данных в процессе клинико-лабораторных исследований, приобрела законченную форму и в современной трактовке полнее раскрывает процесс возникновения и течения кариозного процесса [1,3]. В настоящее время возникновение кариеса зубов связывают с локальным изменением pH на поверхности зуба под зубным налётом.
Зубная бляшка начинает расти уже через 2 ч после чистки зубов. В течение суток в налёте преобладает кокковая флора, а затем она меняется. Первоначально образованный налёт содержит анаэробные микроорганизмы, более зрелый — аэробные и анаэробные. Индивидуальные колебания велики, но более 70% колоний составляют стрептококки, 15% — вейлонеллы и нейссе-рии и 15% — вся остальная микрофлора [9]. В 50-х годах Orlander и соавт. доказали, что у молодых крыс, содержащихся на кариесогенном рационе, но в стерильных условиях, кариес не возникал, тогда как у животных контрольной группы зубы были поражены (цит. по [1]). В настоящее время признано, что без микроорганизмов кариес не возникает.
Накопились данные, свидетельствующие о том, что в этиологии кариеса зубов ведущую роль играют оральные стрептококки группы Streptococcus mutans. Впервые
S. mutans был выделен от больного кариесом в 1924 г. Дж. Кларком. Но прошло много лет, прежде чем его роль в этиологии кариеса была достаточно обоснована. Этот стрептококк обнаруживается в зубных бляшках, в слюне, в испражнениях и в крови. S. mutans отличается от других стрептококков по морфологии колоний, его способности ферментировать маннит, сорбит; некоторым другим биохимическим признакам (ферментирует рамнозу и салицин; не образует перекиси водорода, дает положительную реакцию Фогеса-Проскауэра); способностью клеток прилипать к гладкой поверхности в присутствии сахарозы и антигенными свойствами. Изучение других свойств S. mutans показало, что существует несколько видов кариесогенных стрептококков: S. mutans, S. macacae, S. sobrinus, S. rattus, S. fems, S. cricetus. Детальные таксономические исследования четко показали, что каждый из них представлен отдельным видом. Тем не менее, в основном это S. mutans и S. sobrinus, которые выделяют не только у человека, они также вызывают кариес и у животных, таких как хомяки, крысы и обезьяны [9]. Кариес у человека вызывают и другие бактерии — лактобациллы и актиномицеты.
Кариес протекает стадийно, ферментативная деятельность бактерий зубной бляшки приводит к образованию органических кислот, вызывая локальное снижение pH, и начинается деминерализация (обратимый процесс), затем нарушаются микроскопические связи и появляются щели вдоль эмалевых призм, идет образование полости и вовлечение нижележащих тканей зуба. Параллельно с этими стадиями доминирующая бактериальная флора подвергается изменениям, демонстрируя феномен, известный как «микробиологическая последовательность» [3].
Во время стадий развития кариеса баланс между аутохтонной транзиторной флорой на поверхности зуба (супрагингивальный налет) и облигатной флорой ведет к началу деминерализации эмали зуба. Растет количество таких микроорганизмов как S. mutans и Lactobacillus, что наверняка связано с понижением pH (до 5,0-4,5), а количество S. sanguis и A. naeslundii, наоборот, уменьшается. Когда белый налет уже образовался, преобладают S. mutans, далее идет колонизация видами Lactobacillus [9].
Патогенность S. mutans связана, прежде всего, с его способностью прикрепляться к гладкой поверхности зубов и формировать кариесогенные бляшки. Это свой-
ство опосредуется синтезом полимеров из сахарозы, которая присутствует в пище. У S. mutans обнаружен фермент глюкозилтрансфераза, которая расщепляет сахарозу на фруктозу и глюкозу и осуществляет синтез глюкановых полимеров. Образующийся при этом нерастворимый глюкан играет ключевую роль в прикреплении и агрегации S. mutans и в формировании зубных бляшек. Глюкозилтрансфераза обладает двумя активностями: декстраназы и мутансинтетазы. Оба фермента необходимы для синтеза глюкана из сахарозы. На клеточной стенке S. mutans имеются рецепторы полисахаридной и белковой природы, с которыми соединяется глюкозилтрансфераза. Этот фермент не только обеспечивает синтез глюкана из сахарозы, но и служит посредником, с помощью которого нерастворимый глюкан прикрепляется к поверхности клеток стрептококка. В дополнение к глюканам S. mutans синтезируют из сахарозы фруктаны с помощью особого фермента — фрук-тозилтрансферазы. Фруктаны, как и глюканы, участвуют в формировании зубной бляшки, которая состоит из полисахаридного матрикса, связанного с различными видами бактерий. Благодаря образованию глюканов и фруктанов, S. mutans вызывает межклеточную агрегацию как самого S. mutans, так и других видов бактерий, колонизирующих бляшки (Neisseria, Nocardia, Actinomyces viscosus, Candida) [3].
После прикрепления бактерий к поверхности зуба процессы их жизнедеятельности оказываются зависимыми от окружающих условий и приспособляемости микроорганизмов к этим условиям. Нормальный рост и жизнедеятельность микроорганизмов зависят от наличия питательного субстрата, рН среды, насыщенности кислородом ферментных систем. Продукты метаболизма одного вида микроорганизмов могут негативно влиять на другой вид. Например, определённые виды стрептококков выделяют вещества, препятствующие росту Actinobacillus actinomycetem comitans [5].
В одном из последних исследований были обнаружены существенные различия между микробиологическим составом зубного налета и налетом на корне зуба. Это было выявлено в мазках нижележащего слоя — в кариозном дентине. В основном в зараженном дентине было выявлено большое количество лактобацилл и пле-оморфных Гр (+) палочек. Недавно опубликованные исследования показали, что бактерии, покрывающие корень зуба при кариесе, сходны с теми, которые ассоциированы с гингивитом, с преобладанием видов Actinomyces и различных других Гр (+) и Гр (—), они впоследствии способствуют образованию кариеса корня зуба. Дальнейшие исследования налетов поверхности корня зуба обнаружили большое количество A. naeslundii и других видов Actinomyces. Хотя Гр (+) бактерии были представлены примерно в 90%, в налете были найдены и Гр (—) анаэробы, такие как Prevotella, Selenomonas, Bacteroides [3].
Однако кислота, вырабатываемая микроорганизмами, может и не приводить к кариесу. Растворение зубной эмали и дентина происходит в условиях, когда по тем или иным причинам естественные буферы, присутствующие в слюне, не обеспечивают должной нейтрализации бактериальных кислот. Ферментные системы бактерий способствуют минерализации зубной бляшки.
У бактерий обмен сахарозы имеет свои особенности. Он идет по пути молочнокислого брожения до пи-ровиноградной кислоты, а затем конкурируют два альтернативных пути использования последней (рис. 1): первый — это восстановления лактатдегидрогеназой (ЛДГ) в молочную кислоту (этот путь идентичен гликолизу у человека и других животных), а второй — распад на уксусную и муравьиную кислоту при помощи пируватформатлиазы (ПФЛ). ЛДГ бактерий активируется высокими концентрациями фруктозо-1,6-бисфос-фата, а ПФЛ ингибируется высокими концентрациями глицеральдегид-3-фосфата. Это объясняет преимущественное образование молочной кислоты при избыточном поступлении углеводов. При недостатке углеводов происходит индукция синтеза ПФЛ, и ПВК превращается в ацетат и муравьиную кислоту, а не в лактат
УКСУСНАЯ И МУРАВЬИНАЯ КИСЛОТЫ
Рис. 1. Микробный метаболизм сахарозы.
Второй особенностью метаболизма сахарозы бактериями полости рта является их способность при избытке углеводов синтезировать гликоген. Механизм синтеза и распада гликогена бактериями подобен таковым у животных за исключением того, что для синтеза используется не УДФ-производные глюкозы, а АДФ-про-изводные. Наиболее «преуспевают» в этом отношении стрептококки. Такой микроорганизм зубного налета как Streptococcus mitis может синтезировать гликоген в количестве до 37% от своей сухой массы. Гликоген используется этими бактериями для поддержки жизнеобеспечения в отсутствии углеводов [10].
Биохимические аспекты фторидной профилактики кариеса
Сегодня с целью профилактики кариеса наиболее широко применяются средства гигиены на основе растворимых солей фтора. Механизм противокариозно-го действия фторидов реализуется повышением устойчивости эмали зубов к растворяющему действию кислот [4,6]. Анализируя клиническую литературу, нетрудно убедиться, что противокариозная эффективность большинства зубных паст, используемых в режиме «ежедневная двукратная чистка зубов», — не превышает 25-30% снижения риска кариеса. Сегодня широко распространена точка зрения, что все разрешенные к применению в средствах гигиены источники фтора в равной степени эффективны для защиты зубов [4], однако информация о свойствах органических солей фтора, а также данные клинических исследований о про-тивокариозной эффективности аминофторидов демон-
стрируют их более высокий потенциал в сравнении с неорганическими солями фтора [12,15,16].
Были проведены сравнительные клинические испытания эффективности двух зубных паст, одна из которых содержала аминофторид (зубная паста «R.O.C.S. school»), другая — фторид натрия, при этом в концентрации на 70% более высокой. Исследование проводилось двойным слепым методом. Для определения структурно-функциональной кариесрезистентности эмали и реминерализующей способности ротовой жидкости при применении исследуемых зубных паст применялся КОСРЭ-тест (клиническая оценка скорости реминерализации эмали). Процесс деминерализации оценивали по интенсивности окрашивания протравленного участка эмали. Скорость реминерализации эмали контролировали ежедневно, окрашивая метиленовым синим участок зуба, подвергавшийся протравливанию, до полного исчезновения окрашивания. В группе детей, использовавших пасту, содержащую ами-нофторид, повышение кислотоустойчивости зубов зафиксировано у абсолютного большинства испытуемых (92%). Среднее значение индекса деминерализации зубов, в начале исследования составившее 2,96, в течение одного месяца применения пасты понизилось до 1,36. В среднем значения индекса деминерализации понизились на 56%, а сроки восстановления зубов (реминерализации) сократились с 2,6 суток до 1,5 дней.
Такие результаты можно связать с механизмом действия аминофторида, создающего на поверхности зубов, в отличие от других солей
фтора, высокостабильную пленку, устойчивую к растворяющему действию кислоты.
Использованная в группе сравнения зубная паста известной мировой марки из фторида натрия за аналогичный период не показала значимых изменений этих показателей. У 88% детей не зафиксировано никаких изменений кислоторезистентности зубов. Однако, несмотря на то, что зубные пасты с аминофторидом являются высокоэффективным средством повышения кислотоустойчивости зубов, при неблагоприятном исходном состоянии зубов их эффективность недостаточна [7]. Эти данные согласуются с меньшей противока-риозной эффективностью зубных паст с аминофтори-дом для лиц с дестабилизированным течением кариеса, где авторы указывают на необходимость изменения профилактической схемы [11].
Следовательно, назревает проблема поиска альтернативного средства профилактики кариеса зубов, которое будет ингибировать первичное поражение и препятствовать усугублению уже имеющихся кариозных поражений зубов.
Потенциальная альтернатива фторидам Основным запускающим моментом кариозного поражения зубов является выработка из сахарозы органических кислот микроорганизмами полости рта вследствие течения реакций молочнокислого брожения. Поэтому целесообразно и заманчиво вместо увеличения устойчивости эмали к кислотам снизить накопление этих кислот. Возможно, процесс деминерализации эмали можно уменьшить, если ингибировать течение ре-
[10]
ГЛЮКОЗА------► ГЛЮКОЗА-6-ФОСФАТ
САХАРОЗА.
It
ФРУКТОЗА----► ФРКУТОЗА-6-ФОСФАТ
МОЛОЧНАЯ ЛДГ ПИРОВИНОГРАДНАЯ
КИСЛОТА м---------------- КИСЛОТА
акций брожения в полости рта. Полезно было бы одновременно ингибировать ферменты обмена гликогена, так как он, как уже упоминалось, используется кариесогенной флорой для поддержки жизнеобеспечения в отсутствии сахарозы. Таким, давно доказанным влиянием на ферменты гликолиза и ферменты обмена гликогена, обладает окисленный глутатион (СББС).
СББС обладает выраженным влиянием на активность многих ферментов. Он тормозит активность ферментов обмена гликогена (фосфатаза фосфорилазы, гликогенсинтаза Б, противоветвящий фермент), гликолиза/брожения (гексокиназа, фосфофруктокиназа и Ь-пируваткиназа), тиолсульфидного обмена (ТПОР), гуанилилциклазу и бактериальную ацетаттиокиназу; активирует фосфорилазу, ферменты глюконеогенеза (пируваткарбоксилаза, фруктозодифосфатаза, глюкозо-6-фосфатаза) [2]. БН-группы в белках необходимы и для активности рецепторов гормонов и мембран [5,8,13,14].
БН НБ БН ББИ ББ
Рис.2. Схема тиол-дисульфидного обмена.
Механизм действия СББС связан с ковалентной модификацией ферментов: с их обратимым Б-тиолиро-
ванием и образованием смешанных дисульфидов или в последующем S-S связей [5]. Образование S-S связей в белках может быстро происходить при помощи тиол-дисульфидного обмена. Это реализуется при участии глутатиона, существующего и в мономерной тиольной (GSH), и в димерной дисульфидной (GSSG) формах, — и происходит по схеме (рис. 2).
Окисление тиолов приводит к нарушению нативной структуры белков и утрате ими биологической активности [5,8,13,14].
Если будет доказана эффективность воздействия GSSG на жизнедеятельность кариесогенной флоры in vitro, а также в ротовой полости, то GSSG можно будет использовать для предотвращения возникновения кариозных поражений зубов, например, включив GSSG в состав ж:евательных резинок, пастилок, леденцов.
Таким образом, кариес зубов — повсеместно распространённое заболевание, ведущее в конечном итоге к потере органа (зуба). Хирургическое лечение не исключает возможности возникновения рецидивов. Фторсодержащие препараты, являющиеся основным средством профилактики, к сожалению, не дают желаемых результатов при неблагоприятном исходном состоянии зубов. Сформулирована гипотеза о возможном использовании окисленного глутатиона для уменьшения образования органических кислот и в результате для профилактики кариеса.
БЕЛОК + GSSG о БЕЛОК + GSH о БЕЛОК + 2GSH / \ / \ \/
BIOCHEMICAL ASPECTS OF PATHOGENESIS AND PROPHYLACXIS OF DENTAL CARIES
K.K. Simonova (Irkutsk State Medical University)
Biochemical aspects of pathogenesis and prevention of dental caries were considered and analyzed. On the basis of the inhibition of the carbohydrates metabolism enzymes by oxidized glutathione the hypothesis of possibility to use it for caries prevention has been proposed.
ЛИТЕРАТУРА
1. Боровский Е.В., Максимовский В. С., Максимовская Л.Н. Терапевтическая стоматология. — М.: Медицина, 2001.
- С.736.
2. Колесниченко Л. С. Регуляция катехоламинами и цАМФ ферментов обмена тиолов и дисульфидов в норме, при стрессе и усиленной пролиферации: Дисс. на соиска-ние^ученри^степени доктора мед. наук. — Красноярск,
3. Коротяев А.И., Бабичев С.А. Медицинская микробиология, иммунология и вирусология. — СПб.: Специальная литература.1998. — С.59.
4. Кузьмина Э.М. Профилактика стоматологических заболеваний. — М., 2001.
5. Кулинский В.И., Колесниченко Л. С. Биологическая роль глутатиона // Успехи современной биологии. — 1990. — Т. 110, вып. 1 (4). — С.23-24.
6. Луцкая И. Влияние фторсодержащих зубных паст на кислотоустойчивость эмали // Клиническая имплантология и стоматология — электронная версия — № 3.
7. Сарап Л.Р., Терентьева Н.В. Сравнительные клинические исследования зубных паст, содержащих аминоф-торид и фторид натрия. — Internet:// www. glavmed. ru/ action-08/sub-/id-2 f6i8/index.html.
8. Торчинский Ю.М. Сульфгидрильные и дисульфидные группы белков. — М., 1971.
9. ЦаревВ.Н., УшаковР.В., Давыдова М.М. Лекции по клинической микробиологии для студентов стоматологических факультетов.— Иркутск, 1996. — 86 с.
10. Явербаум П.М., Васильев В.Г. Биохимия челюстно-лицевой области: Учеб.-методич. пособие для студентов, интернов, ординаторов стоматологического фак-та. — 2-е изд. — Иркутск: ИГМУ, 2002. — С.85-88.
11. Brambilla Е., et al. Caries-preventive effect of topical amine fluoride in children with high and low salivary levels of mutans streptococci // Caries Res. — 1999. — vol. 33. — P.423-427.
12. Cahen, et al. Comparative unsupervised clinical trial on caries inhibition effect ofmonofluorophosphate and amine fluoride dentifrices after 3 years in Strasbourg, France // Community Dent. Oral Epidemiol. — 1982. — Vol. 10. — P.238-241.
13. Jocelyn Р.С. Biochemistry of the SH group. — L. — N.Y., 1972.
14. Friedman M. The chemistry and biochemistry of the sulfhy-dryl_group in amino acids, peptides and proteins. — Oxf. -
15. Lussi A., Hellwi? Е. Erosive potential of oral care products // Caries Res. — 2001. — Vol. 35, Suppl. 1. — P.52-56.
16. Petzold M. The influence of different fluoride compounds and treatment conditions on dental enamel: a descriptive in vitro study of the CaF precipitation and microstructure // Caries Res. — 2001. — Ш.3£ — P45-51.
