К твердым тканям зуба относятся эмаль, дентин и цемент. Эмаль представляет собой хорошо минерализированную ткань. По сравнению с эмалью дентин и цемент состоят в большей степени из органической матрицы. Минеральная составляющая твердых тканей зуба представляет собой не просто чистый гидроксиапатит (HAP = Ca10 (PO4)6(OH)2). Речь идет о биоматериале, в состав которого, кроме небольшой части ионов кальция, входят также многие другие ионы. Включение в кристаллическую решетку гидроксиапатита гидрофосфат-, карбонат-ионов или ионов магния приводит к образованию менее стабильного, легче растворяющегося апатита. Содержание карбоната в дентине (5,5 %) выше, чем в эмали (3 %), поэтому выше и растворимость в кислотах кристаллов, входящих в состав дентина. Частичная замена гидроксильных групп в кристаллической решетке на ионы фтора, может значительно стабилизировать структуру апатита.
В состав здоровой эмали зубов человека кроме гидроксиапатита входит также фторгидроксиапатит (FHAP) или фторапатит (FAP). При этом во внешнем слое эмали в среднем менее 5 % гидроксильных групп гидроксиапатита замещены на ионы фтора. В толще эмали, уже на глубине 50 мкм, содержание ионов фтора становится еще ниже.
Фтор составляет 0,065% среди всех элементов земной коры и является важным компонентом общего биогеохимического цикла.
В отечественной научной литературе часто встречается понятие «фтор», но следует иметь в виду, что препараты, применяемые для профилактики кариеса зубов, представляют собой не химически чистый фтор, а его соединения – фториды, где данный элемент содержится в виде фтор-иона, связанного с каким-либо катионом.
Источники поступления фторидов в организм:
- Питьевая вода – основной источник;
- Пищевые продукты: относительно богаты фторидами морская рыба, минеральная вода, грецкие орехи, какао-порошок, печень, мясо птицы, баранина, соя, ячмень, а также черный и зеленый чай;
- Некоторые лекарства, пестициды;
- Воздух (при наличии в области промышленных предприятий по производству фосфорной кислоты, суперфосфата, алюминия, стекла, серной кислоты, пластмасс и углеводородов) [1, 3].
Распределение фторидов в полости рта
При изучении метаболизма фторида в организме человека оказалось, что соединения фтора имеют сродство к минералам, из которых построены кости и зубы. Накопление подобных соединений происходит в тех участках минерализованных тканей, которые контактируют с циркулирующими жидкостями.
Содержание фторида выше в поверхностных слоях эмали и снижается в глубоких слоях, в то время как в органической матрице эмали и дентина он не выявлен [2].
В области режущего края жевательной поверхности зубов концентрация фторида значительно выше, чем в области шейки. Вероятно, данный феномен обусловлен тем, что режущий край формируется первым, более длительно развивается и минерализуется, вследствие чего абсорбирует больше фторида. Для временных зубов характерна более низкая концентрация фторида, чем для постоянных. С возрастом концентрация фторида в постоянных зубах снижается, что, вероятно, связано с постепенным стиранием эмали.
В нестимулированной слюне определяются следовые концентрации фторида (около 1 мкмоль/л или 0,019 ppm), что соответствует примерно 1/50 оптимального значения фторида в питьевой воде (1ppm). В стимулированной слюне содержание фторида несколько выше – от 0,5 до 5 мкмоль/л (0,01-1 ppm) [1].
Концентрация фторида в зубном налете колеблется от 4 до 50-60 ppm. При этом большая его часть связана и лишь небольшое количество находится в ионной форме. Жидкая фаза налета может содержать в 10 раз больше фторида, чем слюна. Казалось бы, он может быть резервуаром фторида, однако отрицательное воздействие зубного налета на эмаль гораздо выше, поэтому необходимо его тщательное удаление.
Механизм противокариозного действия фторида
Фторид оказывает влияние на эмаль зубов в течение всей жизни человека. Наиболее интенсивно процесс накопления фторида в тканях зуба происходит во время формирования коронки и в период минерализации в первые годы после прорезывания.
Количество фторида, откладывающегося в минерализованных тканях, напрямую зависит от его поступления в организм из различных источников, в первую очередь из питьевой воды.
Поступление оптимальных доз фторида в организм ребенка до прорезывания зубов способствует:
- Увеличению размеров кристалла гидроксиапатита;
- Замещению гидроксильных групп в гидроксиапатите на ионы фтора с образованием кристаллов фторапатита;
- Снижению содержания карбонатов в эмали;
- Повышению прочности и снижению растворимости эмали;
- Формированию менее глубоких и более широких фиссур.
Согласно современным представлениям кариесстатический эффект фторидов более выражен при их местном (экзогенном) применении, то есть после прорезывания зубов [1, 3].
Механизм противокариозного действия фторида после прорезывания зубов:
- Ингибирование процесса деминерализации и ускорение реминерализации эмали;
- Нарушение метаболизма кариесогенных бактерий.
Участие фторида в процессах де- и реминерализации эмали
Фторид, включенный в кристаллическую решетку эмали в виде фторапатита, является потенциальным фактором, предотвращающим возникновение кариеса. Однако в непосредственной реакции ингибирования процесса деминерализации участвует фторид, находящийся на границе взаимодействия эмали и ротовой жидкости.
При регулярном поступлении низких концентраций фторида в полость рта (с зубными пастами, ополаскивателями) фтор-ионы связываются с ионами кальция, находящимися в слюне, с образованием глобул фторида кальция, на поверхности которых адсорбируются гидрофосфат-анионы, увеличивая их стабильность.
При кислых значениях pH концентрация гидрофосфат-анионов снижается, и иона фтора освобождаются в окружающую среду, с одной стороны, тормозя процесс деминерализации, с другой – стимулируя реминерализацию эмали [2].
Фторид кальция является депо фторида в нейтральном диапазоне pH среды и основным поставщиком свободных ионов фтора при его снижении.
Эффективными мерами по увеличению отложения фторида кальция являются:
- Сниженная величина pH применяемого средства гигиены полости рта;
- Повышенная концентрация в нем ионов фтора;
- Пролонгированное воздействие.
Ежедневное поступление профилактических концентраций фторида в полость рта способствует поддержанию его постоянного уровня в окружающей зуб среде, что позволяет контролировать процессы де- и реминерализации.
Действие фторида на зубной налет:
- Ингибирование транспорта глюкозы в клетки кариесогенных бактерий;
- Нарушение образования внеклеточных полисахаридов, формирующих матрицу зубного налета;
- Снижение количества ферментов, участвующих в образовании органических кислот [1].
