Фториды: механизм действия и рекомендации по применению

Многие авторы отмечали, что снижение распространенности заболеваемости кариесом в экономически развитых странах в течение последних десятилетий связано с применением фторидов. При этом решающее значение имеет местное применение фторидов и, прежде всего, применение фторсодержащих зубных паст. Фторапатит имеет лишь незначительный потенциал защиты от кариеса, а растворенные в окружающей эмаль зуба жидкой среде фториды не только способствуют реминерализации, но и замедляют деминерализацию твердых тканей зуба. Исходя из того, что в период широкого местного применения фторидов снизилась распространенность заболевания кариесом, можно заключить, что регулярное применение соединений фтора способствует замедлению развития кариеса.

Введение

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.

В статье пойдет речь о роли фторидов в профилактике кариеса (Featherstone, 2000; Lussi, 2010) (табл. № 1), а также будут даны практические рекомендации относительно их применения.

Таблица № 1. Патологические и защитные факторы, влияю­щие на равновесие между де- и реминерализацией. 

Защитные факторы
Чистка зубов

Слюна

Кальций, фосфат, фтор

Антибактериальные вещества

Пробиотики

Способствующие кариесу факторы
Кариесогенные бактерии

Снижение слюноотделения

Питание: частота употребления в пищу углеводов

Кислотная «атака»

Эмаль зуба представляет собой гидроксиапатит с небольшим содержанием кальция и высоким содержанием карбонатов. В стабильном состоянии в непосредственном окружении кристаллов эмалевых призм имеется достаточное количество ионов Ca2+-, PO43–-, OH–- и F–, поэтому кристаллы, входящие в состав эмали, находятся в химическом равновесии с окружающей их жидкостью. Активные концентрации (активность) этих ионов определяют степень насыщенности раствора. При недостаточном насыщении раствора кристаллы гидроксиапатита растворяются, а в более благоприятной ситуации, при перенасыщении раствора, минеральные вещества поступают из окружающей среды в эмаль зуба. При кариесогенной кислотной «атаке» в результате жизнедеятельности бактерий зубного налета (бактериальной бляшки) из углеводов образуются органические кислоты. При диссоциации этих кислот освобождаются ионы H+.


Многочисленные исследо­вания документально подтвердили, что включение ионов фтора в состав неорганического компонента эмали лишь незначительно уменьшает ее растворимость
 В результате повышения концентрации ионов H+ (низкий показатель рН) снижается содержание гидроксид-ионов (OH–) в окружающей зуб жидкости бактериальной бляшки. Кроме того, ионы H+ в тканевой жидкости бляшки преобразуют фосфат-ионы (PO43–) в гидрофосфат-ионы (НPO42–), а в большей степени, в ионы Н2PO4– (Dawes, 2003). Следовательно, при более низком показателе рН среды уменьшается концентрация ионов PO43–. Для сохранения химического равновесия окружающего поверхность эмали раствора из тканей зуба выделяются фосфат-ионы (PO43–), а затем и гидроксид-ионы (OH–). В результате для сохранения нейтральности среды из твердых тканей зуба выводятся ионы кальция, т. е. происходит растворение твердых тканей зуба (Dawes, 2003).

Динамика вышеописанного процесса убыли тканей зависит от следующих факторов:

  • химического состава кристаллов, входящих в состав эмали, дентина и цемента зуба;
  • состава окружающей зуб бактериальной бляшки.

Исходя из вышесказанного, можно объяснить различие критических показателей рН для эмали (5,5) или дентина (6,3), а также разную степень активности кариеса у различных пациентов. Степень активности кариеса зависит от содержания ионов кальция, фосфата и фтора в слюне или жидкости бляшки. На эти факторы также оказывают влияние частота употребления сахара и качество гигиены полости рта. Они играют еще более важную роль при возникновении кариеса.

Когда зубы, на которых нет налета, подвергаются хроническому воздействию кислот эндогенного или экзогенного характера, могут возникать эрозии эмали. Для возникновения эрозий имеют значение не только показатели рН контактирующих с поверностью зубов эрозирующих напитков, но и содержание в них ионов кальция, фосфата и фтора. Например, «критический» показатель рН, при котором может возникнуть эрозия эмали, может снижаться, если в напиток или продукт питания добавлен кальций.

Фториды замедляют деминерализацию

Многочисленные исследования документально подтвердили, что включение ионов фтора в состав неорганического компонента эмали лишь незначительно уменьшает ее растворимость (Arends & Christoffersen, 1986; tenCate & Duijsters, 1983). Небольшие количества свободных ионов фтора в окружающей зуб жидкой среде замедляют деминерализацию эмали эффективнее, чем ионы фтора, входящие в состав твердых тканей зуба. Они имеют значительно более высокий потенциал защиты от кариеса, чем содержащийся в большом количестве в эмали зуба фторапатит (FAP). Ogaard и соавт., (1988) использовали для базисных экспериментов эмаль зубов акулы, состоящую почти из чистого фторапатита.


Растворенные в окружающей ткани зуба жидкой среде ионы фтора играют большую роль в профилактике кариеса, чем ионы фтора, входящие в состав кристаллов эмали зуба
 Здоровая эмаль зуба человека содержит по сравнению с эмалью зубов акулы значительно меньше ионов фтора, и они находятся преимущественно в самом наружном слое эмали. При содержании фторида в эмали зубов акулы
в количестве 32 000 ppm, 99 % ионов OH– замещены на ионы фтора. В эмали зуба человека менее 5 % ионов OH– замещены на ионы фтора. На этапах вышеупомянутых исследований (Ogaard и соавт., 1988), проведенных In-situ, эмаль зубов акулы и эмаль зубов человека помещалась в съемную аппаратуру, дополнительно снабженную способствующими скоплению налета (бляшки) элементами. Как в тканях эмали зубов акулы, так и в тканях эмали зубов человека возникали кариозные поражения. При этом глубина поражения кариесом эмали акулы была немного меньше.

Результаты последующих исследований показали, что убыль неорганического компонента эмали человека была даже ниже, чем эмали акулы в тех случаях, когда объекты наблюдения ежедневно использовали ополаскиватели для полости рта с 0,2%-ным содержанием фторида натрия.

Таким образом было подтверждено предположение о том, что растворенные в окружающей ткани зуба жидкой среде ионы фтора играют большую роль в профилактике кариеса, чем ионы фтора, входящие в состав кристаллов эмали зуба. Ионы фтора частично адсорбируются на поверхности кристаллов эмалевых призм и находятся в динамическом равновесии с фторидами, растворенными в непосредственном окружении эмали зуба. В результате этого поддерживается равновесие в окружающей кристаллы эмалевых призм жидкости или ее перенасыщение фтор(гидрокси)апатитом, а следовательно, репрeципитация неорганического компонента эмали. Адсорбция фторидов на поверхности кристалла также способствует непосредственной защите от деминерализации. В участках, где отсутствует фторид, возможно локальное растворение кристаллов эмалевых призм при кислотной «атаке».

Небольшое повышение концентрации ионов фтора может также наблюдаться после приема подсоленной пищи. В таком случае концентрация ионов фтора в слюне значительно повышается в течение примерно 30 мин. (Hedman и соавт., 2006). Фторирование поваренной соли и питьевой воды имеет аналогичный механизм действия. Мало вероятно, что при таких незначительных концентрациях фтора и при низком показателе рН среды, образуется фторид кальция (CaF2).

Фторид кальция (CaF2)

Большую роль в профилактике кариеса играет фторид кальция (рис. 1), а точнее, подобный ему по составу преципитат, образующийся на поверхности зуба после применения фторсодержащих препаратов.

Рис. 1. Образование и распад подобного фториду кальция материала (в модификации по R?lla & Saxegaard, 1990).

Рис. 1. Образование и распад подобного фториду кальция материала (в модификации по R?lla & Saxegaard, 1990).

Кальций может поступать либо из слюны, либо при нанесении слабокислых фторсодержащих средств, а также частично из тканей зуба (Saxegaard & R?lla, 1989; Larsen & Richards 2001).

Не разрушая входящий в структуру минеральной части эмали зуба фторид, этот преципитат может отделяться от поверхности эмали зуба при помощи гидроксида калия. Поэтому его также называют КОН-растворимым фторидом (Caslavska и соавт., 1975).

При проведении исследований In vitro кратковременное нанесение нейтральных фторсодержащих препаратов приводит к образованию фторида кальция лишь в незначительном количестве. Значительное большие количества фторида кальция определяются в тех случаях, когда имеются начальные кариозные изменения эмали зуба (Hellwig и соавт., 1987; Bruun & Givskov, 1991).

При проведении систематических исследований Saxegaard & R?lla (1988) установили, что повышение образование фторида кальция наблюдалось в следующих ситуациях:

  • снижение показателя рН фторсодержащих растворов;
  • повышение концентрации ионов фтора;
  • более длительное время воздействия;
  • протравливание эмали кислотой;
  • дополнительное снабжение кальцием.

При нанесении растворов с нейтральной реакцией рН in vitro, образование фторида кальция начинает происходить лишь тогда, когда концентрация ионов фтора достигает примерно 300 ppm. При снижении показателя рН до 5 для спонтанного образования преципитата из фторида кальция достаточно концентрации ионов фтора 100 ppm (Larsen & Jensen, 1994). Эти сведения послужили стимулом для целенаправленной разработки средств для проведения местного фторирования. В результате применения таких средств уже после относительно кратковременного контакта с эмалью зуба на ее поверхности образуется фторид кальция.

При рассмотрении фторида кальция с помощью растрового электронного микроскопа определяются шаровидные образования (глобулы), количество и размеры которых могут варьировать. При применении растворов аминофторидов со смещением реакции среды в кислую сторону образование глобул фторида начинается уже через 20 сек., при применении подкисленного раствора фторида натрия — немного позже.

При исследованиях in vitro с использованием монофторфосфата натрия (MFP) образования фторида кальция не происходило (Petzold, 2001). В монофторфосфате натрия между ионами фтора существует ковалентная связь. Поэтому для реакции в полости рта с ионами кальция необходимо, чтобы ионы фтора высвободились в результате гидролиза.

При исследованиях, проведенных Hellwig и соавт. (1990), после применения зубной пасты с низким содержанием аминофторида (250 ppm), в отличие от применения зубных паст с монофторфосфатом, на поверхности эмали обнаруживалось заметное количество КОН-растворимого фторида.

При проведении исследований In-situ сравнивали эффективность применения зубных паст, содержащих фториды натрия (с нейтральными показателями рН), и зубных паст с аминофторидами (с показателем рН 5,5). Результаты этих исследований показали, что смещение реакции среды в кислую сторону (аминофториды) стимулировало образование фторида кальция. В тех случаях, когда в течение четырех недель применялись пасты, содержащие аминофториды, были отмечены значительно болеее высокие показатели образования фторида кальция на поверхности эмали (Klimek и соавт., 1998).


Фторид кальция служит основным поставщиком свободных ионов фтора при кислотной «атаке». Выделяющиеся ионы фтора, с одной стороны, замедляют деминерализацию, а с другой стороны, стимулируют реминерализацию твердых тканей зуба
 In vivo чистый фторид кальция не образуется, поскольку откладываются также фосфаты, протеины и другие вещества, входящие в состав эмали зуба. За счет этого преципитат становится более стабильным и устойчивым к воздействию кислот. Стабильность прежде всего достигается за счет адсорбции ионов НPO42– на поверхности кристаллов фторида кальция, т. е. образуется защитный слой, замедляющий их растворение. В связи с пониженной концентрацией ионов НPO42– при смещении показателя рН в кислую сторону при кариесогенной кислотной «атаке» из депо фторида кальция выделяются ионы фтора. Таким образом, фторид кальция выступает в роли резервуара ионов фтора, который регулируется показателями рН среды: при кислотной «атаке» или при смещении реакции среды в кислую сторону выделяются ионы фтора, а при нейтральной реакции среды фторид кальция остается более длительно в стабильном состоянии на поверхности эмали зуба (R?lla & Ekstrand, 1996). Таким образом, фторид кальция служит основным поставщиком свободных ионов фтора при кислотной «атаке». Выделяющиеся ионы фтора, с одной стороны, замедляют деминерализацию, а с другой стороны, стимулируют реминерализацию твердых тканей зуба. Они играют значительно большую роль в защите от кариесогенного воздействия, чем высокое содержание ионов фтора в кристаллах эмалевых призм (Fejerskov и соавт., 1981).

Поскольку слюна недостаточно насыщена фторидом кальция, его слой на поверхности эмали сохраняется недолго. Большая часть слоя теряется в первые часы или дни после нанесения фторсодержащих средств. При взятии биопсии эмали зуба после нанесения высококонцентрированных фторсодержащих растворов с кислой реакций среды после предварительного воздействия кислоты на поверхность эмали (протравливания) значительные количества фторида кальция все еще определялись через 6 недель, а через 18 месяцев — лишь небольшие количества фторида кальция (Caslavska и соавт., 1991).


Растворение слоя фторида кальция приводит к повышению концентрации фторидов в слюне и зубной бляшке, что способствует профилактике кариеса
 При исследованиях in situ после одноразового местного нанесения концентрированного фторсодержащего препарата через 5 дней отмечалась потеря 80 % фторида кальция (Attin и соавт., 1995). При проведении этих, а также других исследований было отмечено следующее явление: при начальных кариозных поражениях эмали помимо потери фторида кальция повышается содержание входящих в структуру эмали ионов фтора (Hellwig и соавт., 1989; Buchalla и соавт., 2002). Растворение слоя фторида кальция также приводит к повышению концентрации фторидов в слюне и зубной бляшке. Такое повышение концентрации фторидов способствует профилактике кариеса. Кроме того, было установлено, что через два часа после применения зубных паст, содержащих фторид натрия или аминофторид, сохраняется повышенная концентрация ионов фтора в слюне (Issa & Toumba, 2004).

Таким образом, можно заключить, что если после проведения профессиональной чистки зубов нанести на их поверхность фторсодержащие средства, способствующие образованию фторида натрия, то при дальнейшем образовании микробной бляшки в ней будет содержаться больше ионов фтора, т. е. повысится уровень защиты твердых тканей зуба от деминерализации (Tenuta и соавт., 2008).

Фторид кальция, безусловно, является самым важным и, возможно, даже единственным продуктом реакции на поверхности твердых тканей зуба, который образуется после местного нанесения фторсодержаших средств (R?lla и соавт., 1993). Покрывающий поверхность эмали слой, содержащий фторид кальция, несомненно, играет особенно важную роль в профилактике кариеса, поскольку из этого слоя в зависимости от показателей рН среды выделяются ионы фтора.

Перевод Инны Бичегкуевой

Статья предоставлена журналом официального печатного органа Швейцарской ассоциации врачей-стоматологов (SSO) «Schweizer Monatsschrift f?r Zahnmedizin», № 11, 2012, стр. 1037—1042.

comments powered by HyperComments
Похожие статьи
Кариес корня зуба: этиология, классификация, диагностика, профилактика,...
04 апреля 2010
6316
Кариес корня – прогрессирующее повреждение, обнаруживаемое в любом участке поверхности корня зуба, омываемой жидкостью рта. Согласно прогнозам экспертов ВОЗ,...
ПРОЯВЛЕНИЯ В ПОЛОСТИ РТА...
04 апреля 2010
7476
И. К. Луцкая заведующая кафедрой терапевтической стоматологии БелМАПО (Минск)   ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВИЧ-ИНФЕКЦИИ ВИЧ-инфекция представляет собой заболевание, вызываемое вирусом иммунодефицита человека, протекающее...
Клинико-экспериментальное исследование применения диодного лазерного излучения для...
04 апреля 2010
1318
Ю. В. Мандра к. м. н., доцент, врач-стоматолог высшей категории, заведующий кафедрой пропедевтики и физиотерапии стоматологических заболеваний ГОУ ВПО «УГМА» С....