2 курс / Биохимия / Биохимия слюны

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОССИЙСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.И. ПИРОГОВА» (ФГБОУ ВО РНИМУ им. Н.И. ПИРОГОВА МИНЗДРАВА РОССИИ)

КАФЕДРА БИОХИМИИ И МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ ЛЕЧЕБНОГО ФАКУЛЬТЕТА

Микаелян Н.П., Комаров О.С., Давыдов В.В., Мейснер И.С.

БИОХИМИЯ РОТОВОЙ ЖИДКОСТИ В НОРМЕ И ПРИ ПАТОЛОГИИ

Учебно-методическое пособие

Под общей редакцией проф. Шестопалова А.В.

Москва, 2017

Содержание

Введение.........................................................................................................................

Слюна..............................................................................................................................

Буферная емкость слюны...........................................................................................

Химический состав слюны........................................................................................

Ферменты слюны.........................................................................................................

Содержание некоторых веществ в слюне..............................................................

Функции слюны...........................................................................................................

Секреция слюны..........................................................................................................

Десневая жидкость......................................................................................................

Слюнные железы и гемостаз.....................................................................................

Регуляция слюноотделения.......................................................................................

Сахарный диабет и уход за полостью рта.............................................................

Роль окислительного стресса при заболеваниях пародонта.............................

Ситуационные задачи.................................................................................................

Лабораторно-практические работы........................................................................

Вопросы..........................................................................................................................

Тесты...............................................................................................................................

Список литературы.....................................................................................................

3

Введение

Гомеостаз полости рта во многом определяется структурно-функцио- нальным состоянием тканей и микроорганизмов ротовой полости. Фундаментальные и прикладные исследования последнего десятилетия в области стоматологии расширили представления о биохимических аспектах твердых тканей зуба, слюны, десневой жидкости, метаболических особенностях жизнедеятельности микроорганизмов и ксенобиотиков в норме и при патологии.

Внастоящем учебном пособии отражены вопросы биохимии полости рта

вфизиологических условиях и кратко изложены сведения о биохимических нарушениях при наиболее часто встречающихся патологических состояниях полости рта. Данное руководство составлено в соответствии с рекомендуемой программой ВУНМЦ МЗ РФ по биологической химии для студентов стоматологического факультета по разделам «Биохимия тканей зуба», «Биохимия ротовой жидкости» и «Метаболические функции фтора». Авторы надеются, что настоящее пособие будет интересно и полезно не только студентам, но и практическим врачам-стоматологам и с благодарностью примут все пожелания и замечания.

Для освоения представленного материала необходимо знание метаболических процессов, изучаемых в общем курсе биохимии, а также некоторых аспектов молекулярной биологии.

4

Слюна

Гомеостаз ротовой полости зависит не только от функционирования тканей, анатомических образований ротовой полости, особенностей состава крови, но и от состава и свойств ротовой жидкости.

Ротовая жидкость – это биологическая жидкость, которая кроме секрета слюнных желез, включает микрофлору и продукты ее жизнедеятельности, содержимое пародонтальных карманов, десневую жидкость, десквамированный эпителий, распад мигрирующих в полость рта лейкоцитов, остатки пищевых продуктов ит.д.

Слюна является одной из шести биологических жидкостей организма и играет жизненно важную роль в сохранении интеграции тканей полости рта, а именно: в отборе, проглатывании и подготовке пищи к перевариванию, в нашей способности общаться друг с другом. Функции слюны в поддержании целостности тканей полости рта обеспечиваются, прежде всего, нестимулированной (в состоянии покоя) ее секрецией, которая происходит в отсутствии внешней стимуляции (например, жевания или вкусовых раздражителей). Скорость ее выделения может быть подвержена довольно значительным суточным и сезонным колебаниям. Пик нестимулированной секреции приходится на середину дня, а в ночное время выделение слюны резко снижается. Пищеварительные функции обеспечиваются стимулированным током слюны в ходе самого приема пищи или при жевании. Стимулированная слюна от-

личается от нестимулированной как по скорости секреции, так и по составу. Первая характеризуется заметным преимуществом по сравнению с нестимулированной по нейтрализующей способности, минерализующему потенциалу, содержанию факторов местного иммунитета.

Слюна осуществляет много функций в защите и поддержании целостности слизистой оболочки полости рта, а именно:

•принимает участие в очищении полости рта от остатков пищи, налета и бактерий;

•благодаря буферным свойствам, она нейтрализует отрицательное действие сильных кислот и щелочей в пределах емкости буфера;

•обеспечивает поступление ионов, необходимых для реминерализации

зубов;

•со слюной выделяются низкомолекулярные азотсодержащие соединения (мочевина и др.), катионы, анионы, метаболиты гормонов, лекарственных препаратов и другие;

•обладает противобактериальными, противогрибковыми и противови-

русными свойствами.

5

В дополнение к этому, некоторые компоненты слюны усиливают мотор-

ные функции жевания, проглатывания и произнесения звуков, а также сенсорные и хемосенсорные функции в полости рта.

Рис. 1. Околоушная слюнная железа

Слюна (лат. saliva) – прозрачная бесцветная жидкость, жидкая биологическая среда организма выделяемая в полость рта тремя парами крупных слюнных желез(подчелюстные, околоушные, подъязычные)и множеством мелких слюнных желез полости рта. В полости рта образуется смешанная слюна или ротовая жидкость, состав которой отличается от состава смеси секретов желез, так как в ротовой жидкости присутствуют микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности, различные компоненты пищи, компоненты зубного налета и зубного камня. Слюна смачивает полость рта, способствуя артикуляции, обеспечивает восприятие вкусовых ощущений, смазывает пережёванную пищу. Кроме того, слюна очищает полость рта, обладает бактерицидным действием, предохраняет от повреждения зубы. Под действием ферментов слюны в ротовой полости начинается переваривание углеводов.

Необходимо различать понятие «Слюна» и «Ротовая жидкость» или «Смешанная слюна». Слюну получают из выводных протоков слюнных желёз. Протоковая слюна отдельных слюнных желёз отличается по физико-хими-

ческим свойствам. Ротовая жидкость кроме слюны, выделяемой большими и малыми слюнными железами, содержит ряд других компонентов: слюнные тельца – видоизмененные клетки(эпителиальные, нейтрофилы, лимфоциты),

6

слизь носоглотки, микроорганизмы и остатки пищи. В 1 мм3 ротовой жидко-

сти содержится около 2000 -4000 лейкоцитов и около 4000 живых микроорганизмов. Обычно термин «Слюна» распространяется на ротовую жидкость и смешанную слюну.

Буферная ёмкость слюны

Буферная ёмкость слюны – это способность нейтрализовать кислоты и щелочи. Установлено, что приём в течение длительного времени углеводистой пищи снижает, а приём высокобелковой – повышает буферную ёмкость слюны. Высокая буферная ёмкость слюны – фактор, повышающий устойчивость зубов к кариесу.

Реакция слюны слабощелочная. pH слюны является важнейшим показателем гомеостаза органов полости рта, Данный показатель колеблется в интервале 6,4–7,4 и подвержен суточным ритмам: в утренние часы pH слюны ниже, чем вечерние. pH слюны зависит от характера питания, особенностей метаболизма организма, возраста, гигиенического состояния полости рта, а также состава и буферной ёмкости слюны.

К буферным системам слюны, участвующим в регуляции кислотно-ос- новного равновесия, относят бикарбонатный (80%), фосфатный и белковый буферы. Кроме того слюна имеет мицеллярное строение. Ядро мицеллы со-

держит фосфат кальция, вокруг которого расположены ионы гидрофосфата (HP04)2-, а затем – диффузный слой, содержащий ионы кальция (Ca2+).

Химический состав слюны

99,5% слюны составляет вода, а остальное – растворенные в ней минеральные вещества и органические компоненты.

Органические вещества слюны – это белки, которые синтезируются в слюнных железах и вне их. Концентрация белков в слюне – от 1 до 4 г/л. При исследовании состава слюны из околоушных желез было показано, что концентрация

белка меняется с возрастом. У детей в возрасте до 14 лет – 2,5–3 г/л, от 14 до 20 лет – до 6–7 г/л, в зрелом возрасте падает до 3г/л. Это объясняется интенсивностью синтеза белка слюнными железами. Из слюнных желез секретируются гликопротеины – муцины и Ig А. Некоторые белки – из крови – ферменты, Ig G, Ig M, трансферрин, церулоплазмин, групповые специфические белки

АВО-системы, лизоцимы слюны – гликопротеины, содержащие углеводы до 50%. Углеводный компонент – представлен N-ацетилгалактозамином, фукозой и галактозой, сиаловыми кислотами. Саливапротеин (молекулярная

7

масса – 16 кДа)участвует в cвязывании кальция в слюне. Фосфопротеин –

кальций-связывающий белок имеет большое сродство к гидроксиапатиту. Способствует образованию зубного камня и зубного налета.

Вслюне также есть небелковые азотистые соединения (200 мг/л)- мочевина, мочевая кислота, свободные аминокислоты, нуклеотиды.

Из углеводов в слюне присутствуют свободные моносахариды – 30 мг/л (глюкоза-10мг/л, лактат – 20–40 мг/л, ПВК – 2–4мг/л, цитрат – 2–20 мг/л).

Всмешанной слюне есть стероиды (из коры надпочечников и половых же-

лез), свободные жирные кислоты, фосфолипиды и некоторые витамины – В1 , В2 , В3 , РР, В6 , фолиевая кислота.

Минеральный состав слюны: натрий – 20–40 мэкв/л (это в 5–7 раз меньше, чем в плазме), калий – 15–25 мэкв/л (в плазме – 4 мэкв/л), кальций – от 3 до 8 мэкв/л (как в плазме). Рост концентрации кальция в слюне может приводить

кразвитию слюннокаменной болезни и образованию камней в протоках. Содержание фосфора в слюне – в 5–10 раз выше, чем в крови, в основном в фор-

ме гидро- и дигидрофосфата. Сl– – 20–40 мэкв/л, НСО3 – – 10–20 мэкв/л. Кроме этого, в слюне есть магний, цинк и медь. Концентрация других минеральных веществ зависит от диеты.

Из минеральных компонентов в слюне в значительных количествах присутствуют соли натрия, калия, кальция, фосфаты, карбонаты, хлориды и фториды (табл. 1). Некоторые из них (кальций и фтор) содержатся в ней в связанном с белками состоянии. Большая часть минеральных компонентов слюны

далее всасывается в кровь слизистой оболочкой желудка и кишечника.

Наличие кальция и фосфора в слюне обеспечивает поддержание постоянства состава тканей зуба. Высокое содержание кальция и фосфора в слюне:

1)препятствует растворению эмали;

2)обеспечивает поступление ионов кальция и фосфора в эмаль;

3)регулирует рН слюны. Изменение рН в щелочную сторону связано с увеличением количества кальция и фосфора в слюне. Если рН слюны снижается, то это говорит о недостатке кальция и фосфора в слюне.

8

Важным органическим компонентом слюны являются белки (табл. 2). В

ней выявляется до 40 фракций белков с молекулярной массой между 20 и 200 КДа. Среди них некаталитические белки (муцин, саливопротеин и др.), ферменты (амилаза, пероксидаза и др.), иммуноглобулины (IgA, IgM, IgG) и прочие. До 90% белков слюны синтезируется в клетках слюнных желез. Остальные попадают в нее из крови (некоторые ферменты, альбумины, иммуноглобулины и др.).

В слюне содержатся особые специфические белки. К ним относятся:

•белки богатые пролином;

•статхерины;

•гистатины;

•цистатины.

Таблица 2.

Белки слюны (по Тарасенко Л.М., Непорада К.С., 2008)

В первую группу входят белки, характерной чертой которых является присутствие в молекуле большого количества остатков пролина. На долю этой аминокислоты может приходиться до 1/3 всех присутствующих в белке аминокислот. Наряду с пролином, в состав белков данной группы входит много остатков фосфорной кислоты. Это придает молекуле высокий отрицательный заряд и способность связывать кальций.

Характерным белком слюны является муцин. Этот белок обеспечивает поддержание ее мицеллярных свойств и стабилизирует в ней минеральные вещества, предотвращая тем самым осаждение солей кальция. На поверхно-

сти зубов муцин формирует защитную пленку – пелликулу, которая несет на себе отрицательный заряд. Эта пленка играет роль своеобразного барьера, защищающего зубы от действия агрессивных молекул, которые появляются в слюне из пищи и в результате жизнедеятельности микроорганизмов. Пеликула обладает избирательной проницаемостью и обеспечивает диффузию ионов в эмаль.

9

Муцин представляет собой гликопротеин (рис. 1). На долю его небел-

кового компонента приходится до 60–70% массы молекулы. В полипептидной цепи муцина присутствует большое количество серина, треонина и пролина.

Рис. 2. Строение молекулы муцина

С остатками серина и треонина связываются остатки N-ацетилнейрами- новой кислоты, фукозы, галактозы и др. Гликозидные остатки муцинов со-

единяются с белковым компонентом молекулы при помощи О-гликозидных связей. В образовании этих связей принимают участие остатки серина и треонина полипептидных цепей. Молекула муцина сильно гидратирована.

Ферменты слюны

В слюне содержатся ферменты всех классов, кроме лигаз (всего 30 ферментов). Не все они синтезируются слюнными железами, часть попадает в слюну из разрушенных клеток или из крови. В составе слюны человека выделено более 100 ферментов, Набор ферментов слюны включает амилазу, лизоцим

гликолитические ферменты, гиалуронидазу, ферменты цикла трикарбоновых кислот, ферменты тканевого дыхания, щелочную и кислую фосфатазы, аргиназу, липазу, ферменты антиоксидантного действия и др. альфа-Амилаза

– металлофермент с кофактором Ca2+ (табл. 3).

10