По данным ВОЗ (2009) распространенность зубочелюстных аномалий (ЗЧА) в структуре стоматологической заболеваемости у детей и подростков находится на третьем месте после кариеса и патологии пародонта, имея тенденцию к дальнейшему устойчивому росту [6,9].
В соответствии с современными научными положениями, состояние зубочелюстной системы у детского населения рассматривается в качестве индикатора состояния соматического здоровья, а изменения стоматологического статуса у детей с различными отклонениями здоровья являются отображением происходящих в макроорганизме метаболических, гемодинамических, иммунологических и нейрорегуляторных нарушений, а также сдвигами микробиоценоза. Подтверждением сформулированных научных позиций о морфофункциональной основе единства соматического и стоматологического здоровья является единство генезиса кожи и ее производных, а также опорно-двигательной системы, лицевой части черепа, клапанов сердца и сосудов. Поэтому одной из актуальных проблем медицинской науки и практического здравоохранения на современном этапе является совершенствование диагностических и лечебно-профилактических мероприятий, направленных на улучшение стоматологического здоровья детского населения, а также предупреждение функциональных нарушений зубочелюстной системы, являющихся пусковыми механизмами развития общесоматической патологии [2,3].
Многочисленно проводимые лабораторно-диагностические исследования в области изучения роли дисбаланса макро- и микроэлементов в формировании здоровья детского населения доказывают, что элементный обмен в норме существенно зависит от показателей иммунного статуса, а также климатогеографических, экологических, генетических, биосоциальных и хронобиологических факторов, определяющих в целом общее состояние резистентности организма [1,10]. Действие химических элементов обусловливается интервалом концентраций, при которых допустимо протекание нормальных обменных процессов. Выраженность обменных реакций определяется согласованной работой адаптационных механизмов и возможностями, программированными и установленными генотипом [8].
В научной литературе представлены убедительные доказательства того, что происходящие при ЗЧА морфофункциональные сдвиги сопровождаются не только изменением микробиоценоза в полости рта, что является важным патогенетическим механизмом, но и нарушением гомеостатического равновесия и, в частности, его элементного статуса [4,5,7]. В этой связи представляется целесообразным изучение корреляционных связей между степенью выраженности морфологических изменений и электролитным составом смешанной слюны у детей и подростков с аномалиями зубочелюстной системы. Результаты корреляционного анализа, как интегрального показателя метаболических нарушений, позволят не только выявить дисбаланс макро- и микроэлементов, но и установить эффективность адаптационных механизмов, направленных на нормализацию элементного состава ротовой жидкости.
Цель исследования – оценить влияние зубочелюстных аномалий на элементный состав и уровень кислотно-основного равновесия смешанной слюны у детей и подростков.
Материалы и методы исследования
Изучение содержания элементного состава (Ca, Fe, K, Mg) и уровня рН в нестимулированной ротовой жидкости (НРЖ) проведено у 68 практически здоровых пациентов (I, II группа здоровья) в возрасте от 7 до 14 лет с интактными зубами, а также имеющими компенсированную форму кариеса (единичные кариозные поражения − I степень кариеса) без патологии пародонта (индекс РМА ≥20%). Пациенты были разделены на три группы диспансерного наблюдения. В 1-ю группу вошли 24 пациента с ЗЧА I класса по Энглю; во 2-ю группу включено 23 пациента с ЗЧА II класса, 1 и 2 подклассов по Энглю; в 3-ю группу включен 21 пациент с ЗЧА III класса по Энглю-Катцу. Диагноз был поставлен на основании классификации Энгля, дополненной классификацией Д.А. Калвелиса (1957) и классификацией аномалий зубов и челюстей кафедры ортодонтии и детского протезирования МГМСУ им. А.И. Евдокимова (2006). Все пациенты с ЗЧА проходили клиническое обследование, включающее сбор анамнеза и осмотр. У всех детей и подростков были проведены антропометрические исследования лица и головы пациента, а также анализ контрольно-диагностических моделей челюстей. Изучали взаимоотношение размеров зубов, ширину зубных рядов по Pont, сагиттальные изменения по методу Korkhaus, соотношение сегментов зубных дуг – по Gerlach, оценивали форму зубных рядов, их соотношение, а также положение отдельных зубов в сагиттальной, трансверсальной и вертикальной плоскостях. В качестве дополнительных методов исследования использовалось рентгенологическое исследование (ортопантомография, телерентгенография, внутриротовая контактная рентгенография). Анализ боковых телерентгенограмм головы проводили по методу Шварца.
Забор НРЖ у каждого обследуемого проводили в клинике натощак с 8 до 9 часов утра. Пациентов просили не проводить процедуры, стимулирующие слюноотделение, предварительно пациентам всех обследуемых групп проведена профессиональная чистка зубов. При исследовании элементного состава забор НРЖ в количестве 0,7 мл производился непосредственно из полости рта, с последующим помещением материала в пробирку объемом 10 мл (методика Карасевой Р.В., 2006) и хранением образцов при температуре от 0 до +4ºС. При анализе уровня рН аккумулированную в полости рта НРЖ пациент сплевывал в стерильную градуированную охлажденную стеклянную пробирку в количестве 5-7 мл. Затем смешанная слюна центрифугировалась 15 минут при 8000 об/мин. Надосадочную часть НРЖ переливали в пластиковые пробирки и хранили при температуре –30 ºС. Исследование элементного состава смешанной слюны выполнялись с использованием коммерческих наборов реактивов фирмы "BIOCON" ("Analyticon") на автоматическом биохимическом анализаторе "Vita lab Flexor E" (Нидерланды, 2002).
1. Метод определения концентрации кальция в биологическом материале. Исследование выполнялось с использованием коммерческих наборов реактивов фирмы "BIOCON" ("Analyticon") Fluitest® Ca A III (Каталожный № 2003). Принцип метода: Арсеназо III вступает в реакцию с кальцием в кислом растворе, образуя пурпурно-голубой комплекс. Интенсивность окраски развивается пропорционально концентрации кальция и измеряется фотометрически при длине волны (λ) 650 нм.
2. Метод определения концентрации магния в биологическом материале. Исследование выполнялось с использованием коммерческих наборов реактивов фирмы "BIOCON" ("Analyticon") Fluitest® MG XB (Каталожный № 3908). Принцип метода: интенсивность окраски образовавшегося магниевого комплекса с ксилидил синим прямо пропорционально концентрации магния, и измеряется фотометрически при длине волны (λ) 546 (520) нм.
3. Метод определения концентрации железа в биологическом материале. Исследование выполнялось с использованием коммерческих наборов реактивов фирмы "Диакон-ДС" Железо-ФС (Каталожный № 10091 серия 0060511) колориметрическим методом (без протеинизации). Принцип метода: связанное с трансферрином железо отщепляется в кислой среде в виде трехвалентного железа и затем восстанавливается до двухвалентного в присутствии аскорбиновой кислоты. Двухвалентное железо образует с ференом окрашенный комплекс синего цвета, интенсивность окраски которого прямо пропорционально концентрации железа в пробе и измеряется фотометрически при длине волны (λ) 600 (580-600) нм.
4. Метод определения концентрации калия в биологическом материале. Исследование выполнялось с использованием коммерческих наборов реактивов фирмы "Витал" Калий-11-Витал (Каталожный № В26.11) турбодиметрическим методом (без протеинизации). Принцип метода: ионы калия, введенные в реакционную смесь, образуют стабильную суспензию. Мутность суспензии прямо пропорционально концентрации ионов калия в пробе и измеряется фотометрически при длине волны (λ) 578 (505 590) нм.
5. Для определения кислотно-основного состояния смешанной слюны использовался портативный многоцелевой рН-метр "HI8314F" ("HANNA", Германия) с автокомпенсацией (диапазон измерений − 0,0-14,0; разрешение − 0,01; точность измерения ±0,01). Статистическая обработка результатов исследований проводилась с использованием программы "Microsoft Excel XP", "Statistica 6.0" и включала описательную статистику, оценку достоверности различий по Стьюденту и корреляционный анализ с оценкой достоверности коэффициентов корреляции. При оценке достоверности отличий использовалось значение p<0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
Элементный состав и уровень рН в НРЖ пациентов 1-й группы представлен в таблице 1.
Таблица 1
Элементный состав и уровень рН в НРЖ пациентов 1-й группы (М±m)
|
Состав |
Показатели |
Единицы измерения |
Референтные значения нормы в НРЖ клинически здоровых |
Источник |
|
Кальций (Ca) |
1,25±0,06* |
ммоль/л |
0,75–3,0 |
Денисов А.Б., 2006 |
|
Железо (Fe) |
2,63±0,12* |
мкмоль/л |
1) 0,85 ± 0,09 2) 1,4–1,72 |
Гильмиярова Ф.Н., 2007 Эльбекьян К.С., 2005 |
|
Калий (K) |
24,2±1,1* |
ммоль/л |
12,8–25,6 |
Денисов А.Б., 2006 |
|
Магний (Mg) |
0,31±0,02* |
ммоль/л |
0,38–0,85 |
Денисов А.Б., 2006 |
|
рН |
6,8±0,3* |
ед |
6,5–7,4 |
Вавилова Т.П., 2008 |
Примечание: * – р<0,05 статистически достоверно по сравнению с референтными значений нормы клинически здоровых пациентов (критерий Ньюмена-Кейлса, критерий Данна).
У пациентов 1-й группы рН, параметры активности ионов кальция, калия в НРЖ находятся в пределах референтных значений нормы пациентов без ЗЧА. Относительно усредненных нормативных показателей пациентов без ЗЧА, активность ионов магния снижена на 50,8±2,3%; ионов железа – повышена на 68,6±2,8%.
Элементный состав и уровень рН в НРЖ пациентов 2-й группы представлен в таблице 2
Элементный состав и уровень рН в НРЖ пациентов 2-й группы (М±m)
|
Состав
|
Показатели |
Единицы измерения |
Референтные значения нормы в НРЖ клинически здоровых |
Источник |
|
Кальций (Ca) |
1,31±0,07* |
ммоль/л |
0,75–3,0 |
Денисов А.Б., 2006 |
|
Железо (Fe) |
3,81±0,18* |
мкмоль/л |
1) 0,85 ± 0,09 2) 1,4–1,72 |
Гильмиярова Ф.Н., 2007 Эльбекьян К.С., 2005 |
|
Калий (K) |
24,5±1,2* |
ммоль/л |
12,8–25,6 |
Денисов А.Б., 2006 |
|
Магний (Mg) |
0,24±0,01* |
ммоль/л |
0,38–0,85 |
Денисов А.Б., 2006 |
|
рН |
6,6±0,3* |
ед |
6,5–7,4 |
Вавилова Т.П., 2008 |
Примечание: * – р<0,05 статистически достоверно по сравнению с референтными значений нормы клинически здоровых пациентов (критерий Ньюмена-Кейлса, критерий Данна).
У пациентов 2-й группы рН, показатели активности ионов кальция, калия в смешанной слюне находятся в пределах референтных значений нормы клинически здоровых детей. Сравнительно усредненных нормативных показателей пациентов без ЗЧА, активность ионов магния снижена на 61,3±2,6%; ионов железа – повышена на 144,2±6,7%.
Элементный состав и уровень рН в НРЖ пациентов 3-й группы представлен в таблице 3.
Элементный состав и уровень рН в НРЖ пациентов 3-й группы (М±m)
|
Состав |
Показатели |
Единицы измерения |
Референтные значения нормы в НРЖ клинически здоровых |
Источник |
|
Кальций (Ca) |
1,47±0,08* |
ммоль/л |
0,75–3,0 |
Денисов А.Б., 2006 |
|
Железо (Fe) |
5,06±0,23* |
мкмоль/л |
1) 0,85 ± 0,09 2) 1,4–1,72 |
Гильмиярова Ф.Н., 2007 Эльбекьян К.С., 2005 |
|
Калий (K) |
25,1±1,3* |
ммоль/л |
12,8–25,6 |
Денисов А.Б., 2006 |
|
Магний (Mg) |
0,21±0,01* |
ммоль/л |
0,38–0,85 |
Денисов А.Б., 2006 |
|
рН |
6,4±0,3* |
ед |
6,5–7,4 |
Вавилова Т.П., 2008 |
Примечание: * – р<0,05 статистически достоверно по сравнению с референтными значений нормы клинически здоровых пациентов (критерий Ньюмена-Кейлса, критерий Данна).
У пациентов 3-й группы рН, параметры активности ионов кальция, калия в НРЖ находятся в пределах референтных значений нормы пациентов без ЗЧА. По отношению к усредненным нормативных показателям пациентов без ЗЧА, активность ионов магния снижена на 65,6±2,9%; ионов железа – повышена на 224,4±9,1%.
Системный анализ результатов лабораторно-клинических исследований позволяет утверждать, что наиболее выраженным колебаниям показателей при ЗЧА у детей и подростков среди элементного состава смешанной слюны, по сравнению с усредненными референтными значениями нормы клинически здоровых пациентов, подвержено железо (прирост 1,68 – 3,24 раза) и магний (убыль 1,98 – 2,92 раза). Клинически обосновано, что в этиологии воспаления десны важную роль играют микроорганизмы, в частности стафилококки, находящиеся в зубном налете, жидкости зубодесневого кармана и слюне, для жизнедеятельности которых необходимо железо. Избыток железа ингибирует бактериостатическую роль лактоферрина, хемотаксис и фагоцитоз лейкоцитов, фагоцитоз макрофагов, трансформацию лимфоцитов, бактерицидную роль антител и комплемента. Гибель стафилококков под влиянием полиморфноядерных лейкоцитов ингибируется свободным (белково-связанным) железом, но не гемоглобином или каталазой. Также, в состав смешанной слюны поступают эритроциты, при распаде которых высвобождается небелковое железо, повышая общий уровень в этой среде. Вероятно, такое значимое увеличение концентрации железа в НРЖ отражает интенсивность оксидативного стресса, с одной стороны и проявление компенсаторной реакции при недостатке кислорода (гипоксии), с другой стороны, способствуя прогрессивному росту микрофлоры и поддержанию воспалительных процессов в ротовой полости [21,23].
Магний, являясь активатором для множества ферментативных реакций и важнейшим внутриклеточным элементом, участвует в обменных процессах, тесно взаимодействуя с калием, натрием, кальцием. Нормальный уровень магния в организме необходим для обеспечения "энергетики" жизненно важных процессов, регуляции нервно-мышечной проводимости, тонуса гладкой мускулатуры. Магний стимулирует образование белков, регулирует хранение и высвобождение АТФ, снижает возбуждение в нервных клетках. Доказано, что магний укрепляет иммунную систему, обладает антиаритмическим действием, способствует восстановлению тонуса после физических нагрузок. Прогрессивное снижение уровня магния (1,98 – 2,92 раза), по нашему мнению, связано с тем, что магний является физиологическим антагонистом кальция и находится с ним в конкурентных отношениях.
Кальций является важнейшим составляющим организма (содержание около 1,4% от массы тела). Доминирующее положение кальция в конкуренции с другими металлами и соединениями на всех этапах метаболизма определяется его химическими особенностями – наличием двух валентностей и сравнительно небольшим атомным радиусом. Кальций, обладая высокой биологической активностью, выполняет в организме многообразные функции: регуляция внутриклеточных процессов; регуляция проницаемости клеточных мембран; регуляция процессов нервной проводимости и мышечных сокращений; поддержание стабильной сердечной деятельности и свертываемости крови; формирование костной ткани; минерализация зубов; участие в процессах свертывания крови; поддержание гомеостаза (ионное равновесие, осмотическое давление в жидкостях организма). Можно предположить, что увеличение уровня кальция в НРЖ при ЗЧА у детей и подростков напрямую зависит от степени морфофункциональных изменений, связанных с перестройкой зубочелюстного аппарата, а также повышением уровня железа, белка, ненасыщенных жирных кислот вследствие изменения ротового пищеварения. Рост содержания указанных веществ (железо, белки, ненасыщенные жирные кислоты) обеспечивает устойчивое поддержание высокого уровня кальция в смешанной слюне [25,26].
Калий является основным внутриклеточным катионом, причем концентрация в клетках на порядок выше, чем вне клеток. Систематизируя данные отечественных и зарубежных авторов можно систематизировать основные функции калия в организме: поддержание постоянства состава клеточной и межклеточной жидкости; поддержание рН равновесия; обеспечение межклеточных контактов; обеспечение биоэлектрической активности клеток; поддержание нервно-мышечной возбудимости и проводимости; участие в нервной регуляции сердечны сокращений; поддержание водно-солевого баланса, осмотического давления; роль катализатора при обмене углеводов и белков; поддержание нормального уровня кровяного давления; участие в обеспечении выделительной функции почек. С нашей точки зрения, рост калий-экскреторной функции слюнных желез при увеличении выраженности морфофункциональных изменений в зубочелюстном аппарате, свидетельствует не только о снижении общей функциональной активности, но и нарушении вегетативного гомеостаза организма.
Заключение
Таким образом, установление корреляционных связей между элементным составом и уровнем кислотно-основного равновесия смешанной слюны у детей и подростков с зубочелюстными аномалиями является информативным, диагностически значимым тестом в определении степени морфологических изменений челюстно-лицевой области, адекватно отображая выраженность патологических процессов. Корреляционный анализ позволяет наиболее полно судить о динамике, а также особенностях взаимосвязи показателей элементного состава и уровня рН смешанной слюны, направленных на мобилизацию адаптационных механизмов.
Адекватным показателем, отражающим интенсивность морфологических и функциональных нарушений при зубочелюстных аномалиях у детей и подростков, является увеличение градиента соотношения железо/магний в ротовой жидкости, а также снижение градиента соотношения калий/кальций при сдвиге рН в щелочную сторону.
Дети и подростки, имеющие выраженные зубочелюстные аномалии, за счет достоверного повышения экскреции железа, снижения содержания магния, сдвига рН в щелочную сторону, находятся в состоянии оксидативного стресса. Изменение кислотно-основного равновесия в щелочную сторону, а также длительный оксидативный стресс усиливают элементный дисбаланс в смешанной слюне, формируя предрасположенность к иммунопатологическим состояниям.