Ю.А. Ипполитов1, Я.А. Плотникова1, П.В. Середин2, Е.А. Лещёва1, Е.О. Алёшина1 Аннотация. Профилактика кариеса зубов является важнейшим научным направлением. Как известно причины развития кариозного процесса многообразны и требует тщательного изучения. Исследования эффективности профилактики, проводимой экзогенными методами — чистка и аппликации гелями показали действенность данного направления и характера действия. Однако экзогенные методы не гарантируют восстановления баланса между естественными процессами деминерализации и реминерализации. Если в ротовой жидкости будет сниженная концентрациянеобходимых минеральных и органических источников — деминерализующие факторы будут преобладать. Поэтому развитие эндогенных методик профилактики кариеса — то есть нормализации уровня ионномолекулярногобаланса ротовой жидкости и обмена на ферментативном уровне должно способствовать установлению процессареминерализации эмали. Цель исследования: сравнение эндогенных и экзогенных методов насыщения ротовойжидкости минеральными комплексами в профилактике развития первичной деминерализации твердой ткани зуба.Материал и методы: у 28 пациентов проанализирован химический состав ротовой жидкости методом ИКспектроскопии. Для записи измерения ИКспектров использовали спектрометр Verteх–70 (Bruker, Германия) и приставкунарушенного полного внутреннего отражения PLATINUM ATR с алмазной призмой. Результаты и обсуждение:обнаружены корреляции между использованием эндо и экзогенных методов насыщения ротовой жидкости минеральными комплексами, а также изменения в минералорганическом и фосфатуглеродном соотношении в сухихостатках ротовой жидкости.
Введение. В современной стоматологии профилактика кариеса зубов является важнейшимнаучным направлением. Как известно причиныразвития кариозного процесса многообразны и требует тщательного изучения. Возникновение кариозного процесса зависит от структуры и свойствэмали, дентина, состава ротовой жидкости, состояния тканей пародонта, внешних факторов, таких каксопутствующие заболевания, диеты, уровня гигиены [2—5].
Диагностика эмали на ранних стадиях кариозного процесса представляет собой отдельную задачу, для решения которой применяются новыеприборы и методики анализа, распознающие заболевание на всех более ранних этапах [4; 6—8].В результате жизнедеятельности бактерий, нарушения органоминерального баланса ротовойжидкости, повышенной кислотности происходитнарушение цикла деминерализацияреминерализация. Развитие деминерализации — это процессразрушения структурных единиц эмали (в частности нанокристаллов гидроксиапатита кальцияи его замещенных форм) в результате механического воздействия или деятельности бактерий [9;10], с периодическими этапами восстановлениятвердой ткани [5; 11—13]. Противоположные деминерализации процессы восстановления зубнойэмали, в целом называются реминерализациейи осуществляются за счет ротовой жидкости, насыщенной ионами кальция, натрия, фосфатов,хлора и т.д.
Не все замещения в кристаллической структуре эмали, как и не все методы профилактики усиливают резистентность зубов к кариозному процессу и способствуют установлению баланса деминерализация/реминерализация. Применение различных методов профилактики, в том числе и фторирования позволяет с уверенностью утверждать,что использование препаратов включающих фосфор и кальций дают наилучшие результаты по восстановлению зубной эмали [14—20]. Исследованияэффективности профилактики, проводимой экзогенными методами — чистка и аппликации гелями показали действенность данного направленияи характера действия [17].
Как уже было отмечено развитие кариеса —долговременный процесс, и в случае, если в ротовой жидкости будет сниженная концентрация необходимых минеральных и органических источников — деминерализующие факторы будут преобладать. Поэтому развитие эндогенных методикпрофилактики кариеса — то есть нормализацииуровня ионного обмена на ферментативном уровнев ротовой жидкости должно способствовать установлению процесса реминерализации эмали. Ротовая жидкость представляет собой смешанную слюну, содержащую как органические, так и неорганические ионы, которые поступают как из слюнныхжелез, так из вне [17].
Важно отметить, что скорость и глубина проникновения ионов в межпризменное пространствоопределяются законами переноса и потому зависятот ряда факторов. Вопервых от степени насыщения слюны различными ионами: по градиенту концентрации в эмаль проникают те ионы, концентрация которых в ротовой жидкости больше, чемв эмалевой жидкости (в естественных условияхротовая жидкость насыщена фосфатами и кальцием, таким образом в непосредственном окруженииэмалевых призм имеется достаточное количествоСа2+, HРО42–, F–, ОН–; при недостаточной насыщенности раствора — кристаллы гидроксиапатита(ГАП) начинают растворяться). Вовторых от характеристик иона: заряда, его ионного радиусаи коэффициента активности. Втретьих от способности ионов связываться с компонентами эмалии входить в кристаллическую решетку ГА [1].
Однако как показывают исследования, проведенные в работе [21], реминерализация эмалине эффективна при высоких концентрациях кальция и фосфатов в биопленках, слюне или искусственных кальцийсодержащих средствах. Высокиеуровни кальция и фосфата приводят к быстромуосаждению фосфата кальция в минеральных фазахна поверхности эмали. В дальнейшем данное обстоятельство препятствует нормальной реминерализации. Увеличение концентрации кальция и фосфатионов в биопленке вызывает осаждение минеральных фаз и не более того.
На наш взгляд оптимальная реминерализациязависит от длительного воздействия на поверхность эмали оптимальными концентрациями кальция, фосфатов и фторидов. Эндогенный биологически доступный кальций, фосфат и фторид можетизменить кариесогенность в лучшую сторонуи будет способствовать активной минерализациидеминерализованных твердых тканей эмали.
Таким образом, целью нашего исследованияявляется сравнение эндогенных и экзогенных методов насыщения ротовой жидкости минеральными комплексами, для повышения ее реминерализующей функции.
Материал и методы. В исследовании приняли участие 28 человек (17 девушек и 11 мужчин)в возрасте 18—25 лет, физически здоровые, безвредных привычек, предоставившие для исследования свою ротовую жидкость, а также информированное согласие на участие в исследовании.
Регламент забора ротовой жидкости был следующий. Во время проведения исследований и занеделю до их начала пациенты питались в основном пищей растительного происхождения, велистандартный водный режим, не принимали лекарственные аппарата, не употребляли алкоголь.Утром восьмого дня, после начала наблюдений,пациенты в первый раз собрали ротовую жидкостьметодом сплевывания в пробирку без стимуляции.Данная ротовая жидкость являлась контрольнымобразцом сравнения. Для определения характераэффективности экзогенных методов профилактикинами была выбрана зубная паста с мультиминеральным комплексом «Рокс Активный кальций»ООО Артлайф, включающим глицерофосфат кальция, глицерофосфат натрия, кремний, магний. Пациенты на протяжении одного месяца чистилизубы предложенной зубной пастой. На 31 день исследования, пациенты после гигиены, собиралиротовую жидкость через 5 минут после использования пасты. Также, спустя 30 минут, ротовая жидкость собиралась повторно. В этот же день пациентам был предложен минеральный комплекс «РоксМедикал» ООО Артлайф, в составе которого глицерофосфат кальция, магния сульфат, ламинария,витамины В1, В6). В течение еще одного месяцагруппа исследования должна чистить зубы зубнойщеткой, смоченной теплой водой, без пасты, и после приема пищи принимать предложенные жевательные таблетки (Рокс Медикал), по одной таблетке 3 раза в день. Через один месяц, до приемапищи методом сплевывания была собрана в пробирки ротовая жидкость. Далее пациентам былопредложено в течение 3 месяцев чистить зубыбез пасты зубной щеткой, смоченной теплой водой,находиться в обычном режиме питания и веститот же образ жизни, как и в начале исследования.После истечения 3 месяцев у всех пациентов такжеутром натощак методом сплевывания в пробиркибыл произведен забор ротовой жидкости. Ротоваяжидкость, собранная в пробирки на всех этапахисследования центрифугировалась на скорости3000 оборотов в минуту, для получения осадка.Надосадочная жидкость удалялась с помощьюмикропипетки, а осадок высушивали в термостатепри температуре 36 °С.
Исследования особенностей химического состава осадка ротовой жидкости, после указаннойпробоподготовки образцов, в нашей работе былипроведены методом инфракрасной спектроскопии(ИКспектроскопии.). Для сбора ИКспектров мыиспользовали спектрометр Vertex70 (Bruker, Германия) и приставку нарушенного полного внутреннего отражения PLATINUM ATR с алмазной призмой. Спектры были собраны в диапазоне 4000—500 см–1. Интегральные площади характерных полос колебания, а также расчет их отношений былпроизведен с использованием программного обеспечения OPUS (Bruker), включающий в себя широкий спектр функциональных возможностей дляразличных типов измерений, обработки и оценкиданных, полученных методами ИКспектроскопии.Анализ полученных спектров мы провели на основе данных целого ряда литературных источников,в которых методом ИКспектроскопии исследовались ротовая жидкость, твердые ткани человеческого зуба, а также фосфаты, имеющие отношениек образованию эмали и дентина [8; 9]. Список активных колебаний в полученных спектрах проведенных исследований, области и частоты, в которых расположены максимумы колебательных полос, а также их принадлежности к группам колебаний приведены в табл. 1.
Активные колебания в ИКспектрах ротовой жидкостив соответствии с Международными стандартами


Результаты. Первичный анализ всех данныхпоказал, что все полученные спектры, независимоот способа их регистрации, содержат абсолютноодин и тот же набор колебательных мод и незначительно отличаются друг от друга в интенсивностях тех или иных колебаний (рис. 1, 2).
Из полученных нами данных (рис. 1, 2; табл. 1)следует, что основные колебательные полосыв ИКспектрах пропускания всех образцов сухихостатков ротовой жидкости, полученных в ходевыполнения этапов исследования, принадлежатследующим группам и комплексам. Первая и наиболее наглядная группа высокоинтенсивных колебаний, расположенная во всех спектрах в области900—1200 см–1 принадлежит модам, появление которых связанно с присутствием в образцах производных фосфора, таких как фосфаты, глицерофосфаты и фосфолипиды. Необходимо отметить, чтоосновываясь на полученных результатах и анализелитературных данных можно утверждать, что обнаруживаемая схожесть спектров крови и слюны в отношении мод с максимумом в области 1050 см–1позволяет отнести данные колебания к органическим производным фосфатов, глицерофосфатами фосфотазы, а именно комплекса C–O–P–O–C.
Следующая большая группа колебательныхполос, локализованных в области 1240—1700 см–1может быть соотнесена с вторичными амидами:Amide I (80% C=O stretchvibr. в области 1615—1675 см–1), Amid II (60% N–H bendand 40% C–Nstretch в области 1520—1575 см–1) и Amid III(40% C–N stretch, 30% N–H bend в области 1270—1315 см–1). Моды, расположенные в спектрах в области 1400—1430 см–1 принадлежат C=O str (sym)колебаниям COO и CH2/CH3 групп.
Группа полос в ИКспектрах, локализованныев области 2750—2950 см–1 соответствует колебаниям CH связей. Широкая колебательная полосав области 3250—3450 см–1 соотносится с NH связями протеинов, гормонов, а также может бытьсвязана с присутствием в образцах OH гидроксильных групп (т.е. воды).
Следует отметить, что в ИКспектрах ротовойжидкости, собранной на 31й день, после месячного приема таблеток на основе глицерофосфата кальция и спектре таблетки на основе глицерофосфатакальция, присутствует еще одна дополнительнаягруппа колебаний, с максимумами в области 730—770 см–1, которая может быть соотнесена с производной фосфатной группы Р2О7 (рис. 2).



На рисунке 1 вместе с образцами ротовойжидкости также приведены ИКспектры пропускания зубной пасты с мультиминеральным комплексом на основе глицерофосфата кальция и таблеткина основе минеральновитаминного комплексаи глицерофосфата кальция на рис. 2. Анализ данных и их сопоставление со спектрами сухих остатков ротовой жидкости показывает, что в ИКспектрах профилактических средств присутствуют группы колебаний, идентичные тем, что мы наблюдаемв спектрах ротовой жидкости. Это связано с наличием в составе профилактических средств аналогичных органоминеральных групп и комплексов,то есть применение выбранных профилактическихсредств должно отразиться на изменении органоминерального баланса ротовой жидкости и найтисвое проявление в ИКспектрах образцов.
Основываясь на высказанных предположениях, а также используя данные ИКспектроскопии,упомянутые выше изменения органоминеральногобаланса могут быть изучены путем расчета и анализа минералорганического и фосфатуглеродногосоотношений между минеральной и органическойсоставляющими в сухом остатке ротовой жидкости. Для расчета первого из них, достаточно взятьотношение интегральной площади фосфатных полос в ИК спектре (области спектра 900—1200 см–1и 730—770 см–1), к интегральной площади полосыколебаний 1615—1775 см–1, соотносимой с Amid I.Фосфатуглеродное отношение может быть рассчитано из отношения интенсивности полосы колебаний C=O и CH2/CH3 связей, локализованныхв области 1430—1400 см–1 к интенсивности фосфатных полос в ИК спектре (900—1200 см–1и 730—770 см–1).. Результаты расчетов приведеныв табл. 2.
Результаты расчета изменений минералорганического и фосфатуглеродного соотношенийв ротовой жидкости на различных стадиях исследования

В таблице 2 мы приводим относительные изменения минералорганического и фосфатуглеродного соотношений (относительно усредненныхпоказателей до использования зубной пасты и жевательных таблеток). Как видно из полученныхданных на первом этапе исследования (табл. 2),использование зубной пасты приводит к значительному увеличению минералорганического соотношения (в среднем практически в 1,7 раза),а также двукратному увеличению фосфатуглеродного соотношения. Это свидетельствует о том,что после гигиены полости рта с применениемзубной пасты на основе глицерофосфата кальцияв ротовой жидкости значительно увеличиваетсясодержание фосфатов, полученных из экзогенногоисточника. Однако, как следует из полученныхданных, уже через 30 минут величины этих соотношений приходят к уровню, который они имелидо применения зубной пасты, что свидетельствуето краткосрочном эффекте такого способа реминерализации эмали.
Обсуждение. Анализируя результаты изменения минералорганического и фосфатуглеродногосоотношений после применения таблеток на основе глицерофосфата кальция можно сделать выводо том, что на четвертые сутки после трехдневного употребления таблеток отмечалось в среднем9% увеличение минералорганического соотношения по сравнению с исходным (контрольным) образцом ротовой жидкости. Что касается фосфатуглеродного соотношения, то после употреблениятаблеток на основе глицерофосфата кальция оноувеличивается в среднем практически в два раза,за счет повышения в ротовой жидкости фосфатныхгрупп. Через две недели после трехдневного приема таблеток минералорганическое и фосфатуглеродные соотношения в ротовой жидкости практически вернулись к исходным значениям, но приэтом отмечалось в среднем на 4% увеличение минералорганического соотношения по сравнениюс исходным (контрольным) образцом ротовой жидкости. Что касается фосфатуглеродного соотношения, то после употребления таблеток на основеглицерофосфата кальция оно превышает исходныезначения в среднем на 17%, при констатации наличия следов фосфатных групп.
Все вышеописанные факты свидетельствуюто том, что органоминеральный баланс ротовойжидкости после употребления таблеток минеральновитаминного комплекса с глицерофосфатомкальция сдвигается в сторону увеличения содержания в ней минеральных групп и комплексов.
Подводя итоги мы можем говорить о том, чтонами обнаружены корреляции между использованием эндогенных и экзогенных методов насыщения минеральными комплексами ротовой жидкости и изменениями в минералорганическом и фосфатуглеродном соотношениях в сухих остаткахротовой жидкости у участвовавших лиц. Данныеизменения позволяют предположить, что экзогенные методы профилактики дают краткосрочныйэффект поддержания баланса необходимых дляреминерализации в ротовой жидкости, в то времякак эндогенные приводят к долговременному присутствию необходимых для условий реминерализации групп и комплексов. Жевательные таблеткис мультиминеральным комплексом дают болеевыраженный эффект по сравнению с зубной пастой, содержащий мультиминеральный комплекс(р ≤ 0,5).
Заключение. Эндогенные методы профилактики создают условия для повышенного и долговременного содержания минеральных групп и комплексов в ротовой жидкости для активации процессов реминерализации эмали, являясь предпосылкой для их концентрации в биопленке на долгосрочной основе. При этом условия активного насыщения ротовой жидкости в оптимальных концентрациях, а также увеличение сроков приемаэндоминеральных комплексов с целью увеличениясроков реминерализующей функции ротовой жидкости являются темой наших последующих исследований.
Благодарности
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 161500003).
ЛИТЕРАТУРА
1. Ньюман И.М. Минеральный обмен кости: пер.с англ. М.: Медицина, 1961.
2. West NX, Joiner A. Enamel mineral loss. J Dent.2014;42: S2–S11. doi:10.1016/S03005712(14)500024.3. Kutsch VK. Dental caries: An updated medical modelof risk assessment // J Prosthet Dent. 2014;111: 280—285. doi:10.1016/j. prosdent.2013.07.014.
4. Pretty IA, Ellwood RP. The caries continuum: Opportunitiesto detect, treat and monitor the remineralizationof early caries lesions // J Dent. 2013;41, Supplement 2:S12—S21. doi:10.1016/j.jdent.2010.04.003.
5. Shellis RP, Featherstone JDB, Lussi A. Understandingthe chemistry of dental erosion // Monogr OralSci. 2014;25: 163—179. doi:10.1159/000359943.
6. Seredin P, Goloshchapov D, Prutskij T, Ippolitov Y.Phase Transformations in a Human Tooth Tissue at the InitialStage of Caries. PLoS ONE. 2015;10: e0124008. doi:10.1371/journal.pone.0124008.
7. Shimada Y, Sadr A, Sumi Y, Tagami J. Applicationof Optical Coherence Tomography (OCT) for Diagnosisof Caries, Cracks, and Defects of Restorations // Curr OralHealth Rep. 2015;2: 73—80. doi: 10.1007/s404960150045z.
8. Karlsson L. Caries Detection Methods Based onChanges in Optical Properties between Healthy and CariousTissue // Int J Dent. 2010;2010: e27072
9. doi: 10.1155/2010/270729.9. Featherstone JDB. The scince and practice of cariesprevention // J Am Dent Assoc. 2000;131: 887—899.doi: 10.14219/jada.archive.2000.0307.
10. Magalhães AC, Wiegand A, Rios D, Honório HM,Buzalaf MAR. Insights into preventive measures for dentalerosion // J Appl Oral Sci. 2009;17: 75—86. doi:10.1590/S167877572009000200002.
11. Featherstone JDB. The Continuum of Dental CariesEvidence for a Dynamic Disease Process // J Dent Res.2004;83: C39–C42. doi: 10.1177/154405910408301S08.
12. Lippert F, Parker DM, Jandt KD. In vitro demineralization/remineralization cycles at human tooth enamelsurfaces investigated by AFM and nanoindentation // J ColloidInterface Sci. 2004;280: 442—448. doi: 10.1016/j.jcis.2004.08.016.
13. Jefferies SR. Advances in remineralization forearly carious lesions: a comprehensive review // CompendContin Educ Dent Jamesburg NJ 1995. 2014;35: 237—243;quiz 244.
14. Memarpour M, Soltanimehr E, Sattarahmady N.Efficacy of calcium and fluoridecontaining materials forthe remineralization of primary teeth with early enamellesion // Microsc Res Tech. 2015; doi: 10.1002/jemt.22543.
15. Rirattanapong P, Vongsavan K, TepvichaisillapakulM. Effect of five different dental products on surfacehardness of enamel exposed to chlorinated water invitro // Southeast Asian J Trop Med Public Health.2011;42: 1293—1298.
16. Carvalho FG de, Oliveira BF de, Carlo HL, SantosRL dos, Guenês GMT, Castro RD de. Effect of RemineralizingAgents on the Prevention of Enamel Erosion:A Systematic ReviewEffect of Remineralizing Agents on thePrevention of Enamel Erosion: A Systematic Review // BrazRes Pediatr Dent Integr Clin. 2014;14: 55—64.
17. Sathe N, Chakradhar Raju RVS, Chandrasekhar V.Effect of three different remineralizing agents on enamelcaries formationan in vitro study // Kathmandu Univ MedJ KUMJ. 2014;12: 16—20.
18. Danelon M, Pessan JP, Neto FNS, de Camargo ER,Delbem ACB. Effect of toothpaste with nanosized trimetaphosphateon dental caries // In situ study. J Dent. 2015;43: 806—813. doi: 10.1016/j. jdent.2015.04.010.
19. Chen HP, Chang CH, Liu JK, Chuang SF,Yang JY. Effect of fluoride containing bleaching agentson enamel surface properties // J Dent. 2008;36: 718—725.doi: 10.1016/j. jdent.2008.05.003.
20. Zhang M, He LB, Exterkate R a. M, Cheng L,Li JY, Cate JM Ten, et al. Biofilm layers affect the treatmentoutcomes of NaF and Nanohydroxyapatite // J Dent Res.2015;94: 602—607. doi: 10.1177/0022034514565644.
21. GarcíaGodoy F, Hicks MJ. Maintaining the integrityof the enamel surface: The role of dental biofilm,saliva and preventive agents in enamel demineralization andremineralization // J Am Dent Assoc. 2008;139, Supplement2: 25S–34S. doi: 10.14219/jada. archive.2008.0352.