Важнейшей задачей, контролируемой ВОЗ, является стоматологическое здоровье, одним из критериев которого признано снижение заболеваемости кариесом. Однако стоматологическая заболеваемость среди детского населения России на протяжении ряда лет остается высокой [2, 7]. Сохраняющийся средний и высокий уровень интенсивности кариеса зубов свидетельствует о необходимости ориентации стоматологов на совершенствование профилактической помощи населению [7].
Вопросы совершенствования стоматологической помощи детям с множественным кариесом невозможно решить без изучения обмена кальция в организме ребенка [2, 3]. Кальций и фосфор образуют минеральную основу скелета и зубов, обеспечивая механические и опорные свойства. Ионы кальция участвуют в высвобождении медиаторов, в процессах сопряжения «возбуждение - сокращение», сократимости: мышц, сердечных сокращениях, регуляции проницаемости биологических мембран и активности ряда ферментов, процессах свертывания крови. Фосфор в форме ионов ортофосфорной кислоты входит в состав буферных систем организма, участвует в поддержании осмотического давления жидкостей тела и находится в равновесии как с кристаллической формой фосфора (в костях и зубах), так и с различными органическими соединениями фосфора (фосфолипиды, фосфопротеиды, РНК, ДНК и др.). 90 % кальция находится в костях в виде гидрооксиапатита кальция [Са10(РО4)6(ОН)2] (около 60 %) и фосфата кальция [Са3(РО4)2] (свыше 40 %). В зубах кальций и фосфор содержатся в виде апатитофторфосфата кальция [Са5F(РО4)3]. Кальций находится в свободном и связанном состоянии. Свободный или ионизированный кальций составляет около 55 % от его общего количества, 30 % кальция связано с белками и 15 % с анионами - фосфатами, цитратом и др.
Кариес у детей в различные возрастные периоды протекает неодинаково. На течение кариеса молочных зубов влияют анатомо-физиологические особенности, общая сопротивляемость организма ребенка и высокие реактивные свойства детского возраста. Кариесорезистентность определяется не только состоянием тканей зуба. Слюна играет важную роль в поддержании гомеостаза полости рта. Кариесоустойчивость и кариесовосприимчивость в значительной степени зависят от качественных и количественных изменений слюны, характера слюноотделения, рН. Слюна служит основным путем поступления кальция в эмаль зуба. В слюне содержится кальция в 2 раза меньше, чем в крови. В среднем рН слюны является нейтральной и находится в пределах 6,5-7,5. Деминерализирующий эффект эмали наблюдается при рН < 6,0. Однако такая реакция слюны бывает очень редко. Кислая среда может определяться в кариозных полостях, налете, после попадания в полость рта углеводов, но это локальное снижение рН обусловлено жизнедеятельностью микрофлоры налета, кариозных полостей. Кислоты, продуцируемой в этих участках, недостаточно для понижения рН всей массы слюны. Однако О.В. Минченя (2005), получила значения рН ротовой жидкости детей дошкольного возраста - 6,0-6,2 [4, 5]. Изучение ионизированного кальция представляет особый интерес, поскольку эта фракция физиологически наиболее активна и гомеостатически регулируема, однако в силу методических трудностей изучена значительно меньше, чем общий кальций [1].
Основными факторами регуляции кальций-фосфорного обмена являются витамин Д, гормон паращитовидных желез - паратгормон и гормон тиреокальцитонин. Кроме них, в регуляции кальций-фосфорного обмена принимают участие остеокальцин, половые гормоны, аскорбиновая кислота (витамин С), глюкокортикоидные гормоны.
Однако большинство исследований посвящено либо анализу системного кальций-фосфорного обмена, либо его локальному изменению при кариесе. Комплексных работ, в которых проведена оценка уровня общего и ионизированного кальция и фосфора в крови и слюне, а также кальцийрегулирующих гормонов и медиаторов при кариесе у детей, в доступной литературе не найдено.
Цель исследования: провести комплексный анализ состояния кальций-фосфорного обмена у детей с компенсированным и субкомпенсированным кариесом.
Материалы и методы исследования
В период углубленного медицинского осмотра проведено стоматологическое обследование практически здоровых детей, направленных педиатром. В обследование включены пациенты в возрасте 6-14 лет с установленным диагнозом кариеса (основная группа -104 чел.) и здоровые дети с интактными зубами (контрольная группа - 20 чел.). По результату стоматологического осмотра дети с кариесом были распределены на две основные подгруппы: санированные (33 человека) и несанированные (71 человек). При этом в обеих группах активность кариеса оценивалась в соответствии с классификацией Т.Ф. Виноградовой, а индивидуальная интенсивность - по классификации П.А. Леуса [6]. Состояние зубов большинства детей 1-й группы (26 чел./78,8 %) и 29 чел. (40,8 %) 2-й группы соответствовало I степени или компенсированной форме кариеса с единичными кариозными поражениями. У 7 детей (21,2 %) 1-й группы и 42 чел. (59,2 %) 2-й группы, имелся множественный кариес (II степень кариеса), что соответствовало субкомпенсированной форме кариеса.
Материалом исследования служили сыворотка крови и слюна. Смешанную нестимулированную слюну получали натощак, утром после полоскания рта изотоническим (0,9 %) раствором хлорида натрия. Забор крови осуществлялся утром натощак процедурной медицинской сестрой.
Концентрацию кальция общего, ионизированного, неорганического фосфата в сыворотке крови и слюне определяли фотометрическим методом с использованием диагностической системы реагентов Кобас Интегра «Кальций» и «Фосфор» in vitro, предназначенную для использования на установках Кобас Интегра (фирма Rashin).
Количественное определение кальцитонина, остеокальцина, паратгормона и 25-гидроксивитамина Д3 в сыворотке крови проводили (без предварительной подготовки) методом электрохемилюминесцентного иммунотеста системы «ЭХЛА» in vitro, на автоматических анализаторах «Элексис 2010» фирмы «Хоффманн-Ла Рош».
Статистическая обработка материала проведена методами описательной статистики с использованием программы Biostat. Результаты представлены в виде средней арифметической (М) и ее ошибки (m). Достоверность различий между группами рассчитана по критерию Стьюдента или Манна-Уитни. Корреляционный анализ проведен с использованием критериев Пирсона и Спирмена.
Результаты исследования и их обсуждение
При определении общего Са (Са общий), ионизированного кальция (Са2+ ) и фосфора в сыворотке крови детей разных групп установлено, что содержание Са общего и фосфора находится в пределах физиологических значений (референсных величин) (табл. 1).
Однако в группе детей с кариесом, нуждающихся в терапии, выявлены относительная недостаточность Са общего и статистически значимое снижение соотношения Са2+ и неорганического фосфора (см. табл. 1).
При оценке смешанной нестимулированной слюны у детей с кариесом установлено, что уровень исследованных неорганических элементов варьировался (табл. 2).
При этом концентрация кальция в слюне детей с кариесом всех исследуемых групп по сравнению с контрольными величинами возрастает. Однако по уровню Са общего различия не достигают статистически значимых величин. Тогда как количество ионизированного Са существенно (р < 0,05) возрастает у детей с несанированным кариесом. Повышение его содержания свидетельствует об активном кариесе, который сопровождается выходом Са2+ из зубов, т.е. деминерализации. Локальная концентрация фосфора мало меняется у детей исследованных групп. В то же время у детей с кариесом, нуждающихся в санации, зафиксировано значительное изменение соотношения кальция к фосфору (1:1,2 против 1:1,52 в группе контроля, р < 0,01), что, по мнению В.К. Леонтьева (2007), является неблагоприятным фактором, так как процессы реминерализации не находятся на оптимальном уровне [3].
Таблица 1
Концентрация общего и ионизированного кальция и фосфора в крови детей
|
№ п/п |
Группы |
Исследуемые показатели (М ± m) |
||||
|
Са общий, ммоль/л |
Са2+ , ммоль/л |
Р, ммоль/л |
Соотношение |
|||
|
Са общий Р |
Са2+ Р |
|||||
|
1 |
Контрольная группа (здоровые |
2,36 ± 0,06 |
1,27 ± 0,03 |
1,48 ± 0,07 |
1:0,6 |
1:1,1 |
|
2 |
Общая группа детей с кариесом n = 104 |
2,24 ± 0,07 |
1,20 ± 0,02 |
1,56 ± 0,07 |
1:0,7 |
1:1,3 |
|
3 |
Дети с кариесом (санированы) n = 33 |
2,27 ± 0,08 |
1,25 ± 0,04 |
1,52 ± 0,08 |
1:0,65 |
1:1,2 |
|
4 |
Дети с кариесом (не санированы) n = 71 |
2,20 ± 0,04 р1-4 < 0,05 |
1,18 ± 0,03 |
1,68 ± 0,09 |
1:0,8 |
1:1,45 р1-4 < 0,05 |
|
5 |
Референсные величины |
2,12-2,55 |
1,12-1,32 |
1,1-2,0 |
1:0,5-1:1,2 |
1,1-1,15 |
Примечание: р ‒ статистическая достоверность различий между группами; р1, р2, р3, р4 - сравниваемые группы.
Таблица 2
Содержание общего, ионизированного кальция и фосфора в смешанной слюне детей
|
№ п/п |
Группы |
Исследуемые показатели (М ± m) |
|||
|
Са общий ммоль/л |
Са2+ , ммоль/л |
Р, ммоль/л |
Соотношение Са общий Р |
||
|
1 |
Контрольная группа (здоровые дети с интактными зубами) n = 20 |
1,06 ± 0,08 |
0,54 ± 0,03 |
1,62 ± 0,10 |
1:1,52 |
|
2 |
Общая группа детей с кариесом n = 104 |
1,20 ± 0,1 |
0,62 ± 0,02 |
1,68 ± 0,06 |
1:1,4 |
|
3 |
Дети с кариесом (санированы) n = 33 |
1,18 ± 0,12 |
0,56 ± 0,08 |
1,72 ± 0,13 |
1:1,45 |
|
4 |
Дети с кариесом (не санированы) n = 71 |
1,22 ± 0,05 |
0,74 ± 0,05 р1-4 < 0,05 |
1,54 ± 0,06 |
1:1,2 р1-4 < 0,05 |
Примечание: р ‒ статистическая достоверность различий между группами: р1, р2, р3, р4 - сравниваемые группы.
Таблица 3
Содержание гормонов и медиаторов, регулирующих минеральный обмен,
у здоровых детей с интактными зубами и детей с кариесом
|
№ п/п |
Группы |
Исследуемые показатели (М ± m) |
|||
|
паратгормон, пг/мл |
кальцитонин, пг/мл |
остеокальцин, нг/мл |
25 гидроксивитамина Д3, нмоль/л |
||
|
1 |
Контрольная группа (здоровые дети с интактными зубами) n = 20 |
40,00 ± 1,5 |
5,90 ± 0,80 |
29,40 ± 4,2 |
48,42 ± 2,0 |
|
2 |
Общая группа детей с кариесом n = 104 |
42,55 ± 1,4 |
5,20 ± 0,64 |
127,15 ± 1,9*** р2-3 > 0,05 |
36,84 ± 2,3** р2-3 > 0,05 |
|
3 |
Дети с кариесом (санированы) n = 33 |
41,05 ± 0,8 |
5,46 ± 0,97 |
129,30 ± 1,2*** р3-4 < 0,001 |
38,72 ± 3,4 р3-4 < 0,05 |
|
4 |
Дети с кариесом (не санированы) n = 71 |
46,82 ± 2,6 |
4,81 ± 0,32 |
115,50 ± 1,8*** р2-4 < 0,001 |
30,38 ± 2,0*** р2-4 < 0,05 |
|
5 |
Референсные величины |
15,0-65,0 |
4,0-28,0 |
2,8-41,0 |
27,70-107,00 |
Примечание: статистическая достоверность различий с контрольной группой: р < 0,05 - *, р < 0,01 - **, р < 0,001 - ***, р1, р2, р3, р4 - сравниваемые группы.
Исследование гормонов и медиаторов, регулирующих кальций-фосфорный обмен, не позволило выявить существенных различий их содержания в сыворотке крови обследованных детей, за исключением остеокальцина и 25-гидроксивитамина Д3 (табл. 3).
Установлена гиперпродукция остеокальцина у всех детей с кариесом по сравнению с контрольной группой и референсными величинами. Остеокальцин является чувствительным маркером формирования костной ткани, изменение его концентрации в крови отражает метаболическую активность остеобластов и одонтобластов. Остеокальцин секретируется данными клетками во время стадии минерализации процесса перестройки костной ткани, увеличение его концентрации свидетельствует об активной минерализации костной ткани у детей. Следует отметить, что у детей с кариесом, нуждающихся в санации, содержание остеокальцина также было высоким по сравнению с контролем, но статистически значимо ниже, чем у детей 1-й основной группы (115,5 ± 1,8 нг/мл против 129,3 ± 1,2 нг/мл, р < 0,001), что свидетельствует о процессах перенапряжения механизмов, обеспечивающих реминерализацию зубов и костной ткани.
Анализ уровня 25-гидроксивитамина Д3 позволил констатировать его снижение в крови большинства детей с кариесом по сравнению с контрольной группой (см. табл. 3), при этом у детей 2-й группы (нуждающихся в санации), выявлены наиболее низкие значения, в 21,1 % - ниже границ референсных величин, что в целом позволяет говорить об относительном дефиците этого биологически активного вещества у детей с активным кариесом. Выявлена прямая корреляционная связь средней силы между уровнем кальцитонина и 25-гидроксивитамина Д3 у детей с кариесом (r = 0,6; р < 0,05) Для уточнения патогенетической роли нарушений минерального обмена в прогрессировании кариеса проведена оценка исследуемых показателей в группах детей с компенсированным и субкомпенсированным кариесом (табл. 4).
Таблица 4
Показатели кальций-фосфорного обмена у детей с компенсированным
и субкомпенсированным кариесом
|
№ п/п |
Исследованные показатели |
Группы детей с кариесом |
|||
|
санированные n = 33 |
несанированные n = 71 |
||||
|
компенсированный n = 26 (р1) |
субкомпенсированный n = 7 (р2) |
компенсированный n = 29 (р3) |
субкомпенсированный n = 42 (р4) |
||
|
Содержание в сыворотке крови |
|||||
|
1 |
Кальций общий, ммоль/л |
2,30 ± 0,04 |
2,28 ± 0,10 |
2,34 ± 0,09 |
2,16 ± 0,07* |
|
2 |
Кальций ионизи- |
1,28 ± 0,02 |
1,26 ± 0,07 |
1,29 ± 0,07 |
1,15 ± 0,03 |
|
3 |
Фосфор неорганический ммоль/л |
1,52 ± 0,09 |
1,56 ± 0,06 |
1,60 ± 0,10 |
0,74 ± 0,11 |
|
4 |
Паратгормон, пг/мл |
38,83 ± 2,37 |
41,55 ± 3,35 |
40,24 ± 2,45 р3-4 < 0,05 |
48,46 ± 2,64* р1-4 < 0,01 |
|
5 |
Кальцитонин, пг/мл |
5,62 ± 1,0 |
5,0 ± 2,40 |
4,02 ± 0,82 |
5,30 ± 1,94 |
|
6 |
Остеокальцин, нг/мл |
134,5 ± 2,1*** |
127,16 ± 2,3*** |
137,26 ± 13,92*** |
113,45 ± 6,73*** р1-4 < 0,01 |
|
7 |
25-гидроксиви- |
42,40 ± 2,80 |
36,0 ± 7,40 |
38,20 ± 1,40 р3-4 < 0,001 |
27,80 ± 2,0 р1-4 < 0,001 |
|
Содержание в слюне |
|||||
|
8 |
Кальций общий, ммоль/л |
1,10 ± 0,15 |
1,29 ± 0,18 |
1,14 ± 0,13 |
1,46 ± 0,14* |
|
9 |
Кальций ионизированный, ммоль/л |
0,51 ± 0,10 |
0,72 ± 0,11 |
0,60 ± 0,12 р3-4 < 0,05 |
0,96 ± 0,10*** р1-4 < 0,001 |
|
10 |
Фосфор неорганический, ммоль/л |
1,61 ± 0,10 |
1,72 ± 0,18 |
1,64 ± 0,10 |
1,42 ± 0,09 |
Примечание: статистическая достоверность различий с контрольной группой:
р < 0,05 - *, р < 0,01 - **, р < 0,001 - ***, р1 - дети с компенсированным кариесом санированные, р2 - дети с субкомпенсированным кариесом санированные, р3 - дети с компенсированным кариесом несанированные, р4 - дети с субкомпенсированным кариесом несанированные.
Установлено, что в крови детей этих групп содержание Са общего, Са2+, неорганического фосфора, кальцитонина изменялось мало (см. табл. 4). Показано снижение Са общего у детей с субкомпенсированным кариесом, нуждающихся в лечении, относительно контрольной группы. В этой группе выявлено компенсаторное (в пределах референсных величин) увеличение паратгормона. Последний способен повышать уровень кальция посредством прямого действия на почки и кости. В канальцах почек он стимулирует активную реабсорбцию кальция. В костной ткани паратгормон активирует остеокласты, стимулируя резорбцию кости и выход кальция во внеклеточную жидкость. Вероятно, именно с этой функцией паратгормона связано относительное снижение в крови детей с субкомпенсированным кариесом, нуждающихся в санации, уровня остеокальцина (r = -0,63; р < 0,05) по сравнению с другими основными группами обследованных.
Заключение
Активное включение ионов фосфора и кальция в нормальный здоровый зуб является физиологической необходимостью, связанной с ионообменными процессами в среде эмаль-слюна, и должно способствовать укреплению структуры тканей зуба. В результате проведенного исследования установлено увеличение ионизированного кальция в слюне детей с субкомпенсированным кариесом, что отражает процессы потери кальция из тканей зубов при множественном активном кариесе. Однако слюна лишь отражает общие изменения, происходящие в организме при кариесе зубов. Выявлено умеренное снижение содержания кальция в крови при субкомпенсированном кариесе на фоне относительной недостаточности витамина Д3 и компенсаторного увеличения паратгормона. Считаем, что недостаточность витамина Д3 является важным патогенетическим фактором, инициирующим нарушения кальций-фосфорного обмена. Зафиксировано статистически значимое повышение секреции остеокальцина у детей с кариесом всех групп. При этом у пациентов с активным множественным кариесом определено относительное снижение его продукции, что в совокупности с другими метаболическими нарушениями свидетельствует об истощении защитно-компенсаторных механизмов и способствует преобладанию процессов резорбции костной ткани. Нарушение кальций-фосфорного баланса приводит к расстройству минерализации эмали и снижает резистентность тканей зуба к неблагоприятным воздействиям ротовой жидкости. На основе проведенных исследований считаем, что профилактические воздействия должны слагаться из мероприятий, направленных на применение сбалансированного питания, введение легкоусвояемых препаратов кальция, комбинированных с витаминов Д3. Комплексный подход с применением средств, влияющих на кальций-фосфорный обмен, позволит оптимизировать терапию и профилактику кариеса зубов у детей. Это улучшит качество жизни детей и обеспечит снижение затрат на лечение кариеса в целом.
Рецензенты:
Дюйзен И.В., д.м.н., ведущий научный сотрудник УАН «Институт биологии моря» ДВО РАН, г. Владивосток;
Лукьянов П.А., д.х.н., профессор, зав. отделом молекулярной иммунологии УАН «Тихоокеанский институт биоорганической химии» ДВО РАН, г. Владивосток.
Работа поступила в редакцию 26.05.2011.