2 курс / Биохимия / Биохимия слюны

Таблица 3.

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

Альфа-амилаза синтезируется у человека, у собаки, кошки, в слюне лошади нет альфа-амилазы. Активность альфа-амилазы изменяется при патологических состояниях. Например, при воспалении поджелудочной железы (панкреатит) в смешанной слюне ее активность возрастает в 20–30 раз. В норме в слюне обнаруживается альфа-амилаза панкреатического сока. Растет содержание альфа-амилазы в слюне и у больных сахарным диабетом.

Лизоцим, который содержится в слюне, обладает бактерицидным действием, катализирует гидролиз гликозаминогликанов, 1,4-гликозидных связей в N-ацетилмурамовой кислоте, синтезируется слюнными железами. Молекулярная масса лизоцима составляет 15–17 кДа, оптимум действия при рН 5–7. Синтезируется околоушными железами в концентрации 0.5 мг/л.

Смачивая и размягчая твердую пищу, слюна обеспечивает формирование пищевого комка и облегчает проглатывание пищи. После пропитывания слюной пища уже в полости рта подвергается первоначальной химической обработке, в процессе которой углеводы частично гидролизуются α-амилазой до декстринов и мальтозы. Растворение в слюне химических веществ, входящих в состав пищи, способствует восприятию вкуса вкусовым анализатором. Слюна обладает защитной функцией, очищая зубы и слизистую оболочку полости рта от бактерий и продуктов их метаболизма, остатков пищи, детрита. Защитную роль играют также содержащиеся в слюне иммуноглобулины и лизоцим. В результате секреторной деятельности больших и малых слюнных желез увлажняется слизистая оболочка рта, что является необходимым условием для осуществления двустороннего транспорта химических веществ между слизистой оболочкой рта и слюной.

11

Количество, химический состав и свойства слюны меняются в зависимо-

сти от характера возбудителя секреции (например, вида принимаемой пищи), скорости секреции. Так, при употреблении в пищу печенья, конфет в смешанной слюне временно возрастает уровень глюкозы и лактата; при стимуляции слюноотделения в слюне резко увеличивается концентрация натрия и бикарбонатов, не меняется или несколько снижается уровень калия и йода, в слюне курильщиков в несколько раз больше роданидов, чем у некурящих. Химический состав слюны подвержен суточным колебаниям, он также зависит от возраста (у пожилых людей, например, значительно повышается количество кальция, что имеет значение для образования зубного и слюнного камня). Изменения в составе слюны могут быть связаны с приемом лекарственных веществ и интоксикациями. Состав слюны меняется также при ряде патологических состояний и заболеваний. Так, при обезвоживании организма происходит резкое снижение слюноотделения; при сахарном диабете в слюне увеличивается количество глюкозы; при уремии в слюне значительно возрастает содержание остаточного азота.

Уменьшение слюноотделения и изменения в составе слюны приводят к нарушениям пищеварения, заболеваниям зубов. Слюна как основной источник поступления в эмаль зуба кальция, фосфора и других минеральных элементов влияет на ее физические и химические свойства, в т.ч. на резистентность к кариесу. При резком и длительном ограничении секреции слюны, например при ксеростомии, наблюдается интенсивное развитие кариеса зу-

бов, кариесогенную ситуацию создает низкая скорость секреции слюны во время сна. При пародонтозе в слюне может снижаться содержание лизоцима, ингибиторов протеиназ, увеличиваться активность системы протеолитических ферментов, щелочной и кислой фосфатаз, изменяться содержание иммуноглобулинов, что приводит к усугублению патологических явлений в пародонте.

Основную группу белковых соединений составляют гликопротеины, большая часть которых представлена сложным белком – муцином.

Муцин относится к защитным белкам, стабилизирует минеральные вещества слюны, поддерживая ее мицеллярный состав, и образует защитную пленку на эмали зубов – пелликулу. Полагают, что ионные связи, возникающие между кальцием и белками, препятствуют осаждению солей кальция. В присутствии муцина ионы Са2+ и НРО42- не способны образовывать пересыщенные растворы (Леонтьев В.К., 1991).

12

Содержание некоторых веществ в слюне

Помимо белков в слюне содержится большое количество небелковых азотсодержащих веществ. Среди них мочевина, аммиак, креатин, креатинин, свободные аминокислоты и др. Помимо этого в ней присутствуют липиды (холестерол, триацилглицеролы, фосфолипиды, стероидные гормоны), а также разнообразные углеводы (табл. 4).

Таблица 4.

Содержание некоторых органических веществ в смешанной слюне человека

13

Благодаря наличию углеводного компонента муцин придает слюне густой

слизистый характер. На долю углеводного компонента в составе муцина приходится 60%, белковая часть составляет 40%.

Липиды. Их общее содержание невелико. Оно колеблется и считается, что большая их часть поступает с секретом околоушной и подчелюстной желез и только 2% из плазмы и клеток. Количество общих липидов в нестимулированном секрете околоушной железы не превышает 60–70 мг/л. Часть липидов представлена свободными насыщенными и ненасыщенными высшими жирными кислотами – пальмитиновой, стеариновой, олеиновой, эйкозапентаеновой. Кроме того, в слюне присутствует свободный холестерин и его эфиры (около 28% от общего количества), триацилглицеролы (примерно 50%) и, в очень небольшом количестве, глицерофосфолипиды.

Углеводы в слюне находятся в комплексе с белками. Уровень глюкозы в слюне в норме составляет 0,06–0,17 ммоль/л.

Слюна содержит также мочевину (1,7–6,7 ммоль/л), лактат, пируват, тиоцианаты (роданиды), нитраты, нитриты. Последние два поступают в слюну с пищей, водой, табачным дымом, где при участии нитратредуктазы бактерий нитраты превращаются в нитриты, которые в свою очередь могут вступить в реакцию со вторичными аминами (аминокислоты, нуклеотиды, лекарственные препараты) с образованием канцерогенных нитрозосоединений. Эта реакция протекает в кислой среде, а ускоряют ее тиоцианаты. Показано, что при лейкоплакии слизистой полости рта у курильщиков и лиц, занятых

втабачном, производстве в слюне растет количество нитритов и активность нитратредуктазы. Кроме того, содержание роданидов в слюне у курильщиков

в2–10 раз превышает таковое у некурящих людей (в норме – 0,5–1,2 ммоль/л), их уровень также может увеличиваться при воспалении пародонта.

Вслюне определяется подавляющее большинство стероидных гормонов –

эстрогены, андрогены, прогестерон, глюко- и минералокортикоиды. Уровень половых гормонов у женщин меняется в зависимости от фазы менструального цикла. Исследование стероидных гормонов в слюне используется для оценки влияния контрацептивов на эндокринную систему женщины. По гормональному профилю слюны можно судить о приеме стероидных анаболиков.

Функции слюны

Слюна выполняет целый ряд важнейших для организма функций: пищеварительную, защитную, реминерализующую, трофическую, буферную и другие. Слюна смачивает, разжижает, растворяет пищу. С участием слюны

формируется пищевой комок. Слюна растворяет субстраты для дальнейшего их гидролиза. Наиболее активны ферменты слюны амилаза, расщепляю-

14

щая полисахариды и мальтазы, расщепляющей мальтозу и сахарозу до мо-

носахаридов.

Увлажнение и покрытие слизистой оболочки ротовой полости содержащейся в слюне слизи предохраняет слизистую оболочку от высыхания, образования трещин и воздействия механических раздражителей. Омывая зубы и слизистую оболочку полости рта, слюна удаляет микроорганизмы и продукты их метаболизма, остатки пищи. Бактерицидные свойства слюны проявляются благодаря наличию в ней лизоцима, лактоферрина, лактопероксидазы, муцина, цистатинов.

В основе этого процесса реминерализации тканей зубов лежат механизмы, препятствующие выходу из эмали её компонентов и способствующие их поступлению из слюны в эмаль. Слюна при нормальной кислотности (pH от 6,8 до 7,0) перенасыщена ионами, в особенности ионами Ca2+ и PO43, а также гидроксиапатитом (основным компонентом зубной эмали). При увеличении кислотности (уменьшении pH), растворимость гидроксиапатита эмали в ротовой жидкости значительно увеличивается. В слюне также содержится гормон паротин, увеличивающий кальцификации зубов. Слюна отличается высокими буферными свойствами, позволяющими нейтрализовывать кислоты и щёлочи и, таким образом, защищать зубную эмаль от разрушающего воздействия.

Секреция слюны

Процесс образования слюны происходит в два этапа. На первом этапе образуется первичная слюна, которая напоминает плазму крови. По мере продвижения по протокам слюнных желез происходит изменение ее химического состава и величины осмотического давления.В процессе синтеза первичной слюны в железистую клетку из плазмы крови поступают ее различные компоненты. Среди них вода, белки, минеральные вещества (рис. 3).

Рис.3. Схема процесса образования слюны

15

Через базолатеральную мембрану ацинарной клетки слюнной железы в

нее путем активного транспорта поступают ионы Са++, K+, Na+, Cl-, неорганические фосфаты, карбонаты, глюкоза и аминокислоты.

Попадающая в клетки глюкоза используется в качестве субстрата окисления, обеспечивающего энергией процесс образования и секреции слюны.

Аминокислоты поступают в клетки железы посредством натрий-зависи- мых систем активного мембранного транспорта. Они преимущественно вовлекаются в процесс синтеза белков слюны. Образующиеся из них белки подвергаются гликозилированию. При этом углеводный компонент связывается с полипептидной цепью через аспарагиновую кислоту при помощи N-глико- зидной связи. Синтезированные в клетках гликопротеины включаются в секреторные гранулы, которые далее перемещаются в просвет выводных протоков железы.

Накопление катионов натрия и хлора в железистых клетках способствует направленному транспорту в них воды. Перемещение воды через мембрану обеспечивается специальными белками – аквапоринами, встроенными в базолатеральную мембрану. Аналогичные по строению и свойствам белки встречаются и в мембранах клеток эндотелия капилляров, питающих слюнные железы.

Накапливающиеся в железистых клетках катионы Са++ способствуют активации ионных каналов в апикальной мембране. Это приводит к выходу воды и растворенных с ней компонентов из первичной слюны в выводные

протоки. В протоке железы происходит реабсорбция некоторых минеральных компонентов из первичной слюны. В результате этого она становится более гипотоничной. Для нее характерно высокое содержание Н2СО3 и К+, но низкое содержание Na+ и Cl-.

Поступающая в ротовую полость первичная слюна смешивается с клеточными элементами, микроорганизмами и остатками пищи. При этом образуется смешанная слюна («ротовая жидкость»). За счет высокого содержания гликопротеинов она имеет большую вязкость и удельный вес, который колеблется от 1001 до 1017 г/мл. рН ротовой жидкости зависит от пищевого режима и состояния ротовой полости. В норме этот показатель колеблется от 6,5 до 7,3. При низкой скорости секреции слюны ее рН снижается, а при ее стимуляции – повышается. Поддержание стабильной величины рН смешанной слюны обеспечивается ее гидрокарбонатной, фосфатной и белковой буферными системами. Особое значение при этом имеет гидрокарбонатная система.

Слюна перенасыщена катионами кальция и анионами фосфорной кислоты. Однако они не откладываются в ротовой полости ввиду того, что слюна

имеет мицелярное строение. В основе структуры мицеллы лежат кристаллы фосфата кальция, вокруг которых концентрируются соли гидрофосфаты. Наружный слой мицеллы представляет собой водно-белковую оболочку, в

16

состав которой входят молекулы муцина и ингибиторы осаждения фосфата

кальция (рис. 4).

Рис.4. Строение мицеллы слюны

Состояние мицелл слюны зависит от ее состава и рН. При понижении

рН происходит протонирование гидрофосфатов. Как следствие этого уменьшается заряд мицеллы и она теряет воду. В результате этого понижается ее устойчивость. Мицелла теряет кальций и фосфаты, а это, в свою очередь, приводит к деминерализации эмали зубов.

При повышении рН слюны происходит депротонирование фосфатов, что ведет к образованию плохорастворимого фосфата кальция. Последний откладывается на зубах в виде налета.

Смешанная слюна содержит в своем составе органические кислоты (лактат и пируват), а также нитриты и нитраты. Их источником являются содержащиеся в ротовой полости микроорганизмы. Повышение концентрации этих веществ приводит к неблагоприятным последствиям в ротовой полости. Увеличение уровня молочной кислоты способствует деминерализации эмали и развитию кариеса. Образующиеся в ротовой полости нитриты и нитраты под влиянием ферментов микроорганизмов восстанавливаются до свободного аммиака, который предопределяет повышение рН слюны.

Следует заметить, что через слизистую оболочку полости рта происходит элиминация солей тяжелых металлов из организма. Поэтому они являются одним из постоянных компонентов слюны. Находясь в ней, катионы тяжелых

17

металлов вступают в реакцию с сероводородом, который является продуктом

жизнедеятельности обитающих здесь микроорганизмов. В результате этой реакции образуются нерастворимые сульфиды тяжелых металлов, которые откладываются на зубах, формируя темную кайму на их эмали.

В смешанной слюне присутствует большое количество бактерий. Состав микрофлоры ротовой жидкости представлен более чем 100 видами микроорганизмов. В норме их рост сдерживается целым рядом защитных факторов слюны – лизоцимом (фермент мурамидаза, выступающий в качестве одного из факторов неспецифической резистентности организма, разрушающий гликопротеидный компонент оболочки бактерий), лактопероксидаза (фермент, окисляющий тиоцианаты, продукты окисления которых оказывают мощное антибактериальное действие) и др.

Важную роль в регуляции роста микроорганизмов в полости рта имеет интенсивность образования и выделения слюны. При уменьшении этих показателей усиливается рост бактерий.

Формирование в организме различных патологических процессов сопровождается появлением сдвигов со стороны химического состава слюны:

•при заболеваниях почек, связанных с возникновением почечной недостаточности, в слюне повышается содержание мочевины и креатинина;

•у больных с эндокринными расстройствами в слюне появляются сдвиги в содержании гормонов, по направленности аналогичные таковым в крови;

•у индивидов, склонных к развитию кариеса, растет содержание амилазы в слюне;

•при кариесе понижается величина рН слюны, а также скорость ее секреции;

•при воспалительных процессах парадонта в слюне возрастает активность катепсинов. Одновременно с этим уменьшается ее антитриптическая активность и повышается активность аланинаминотрансферазы и аспартат аминотрансферазы.

Секрет смешанных всех слюнных желез человека содержит 99,4–99,5 % воды и 0,5–0,6 % плотного остатка, который состоит из неорганических и органических веществ. Неорганические компоненты в слюне представлены ионами калия, натрия, кальция, магния, железа, меди, хлора, фтора, йода, роданистых соединений, фосфата, сульфата, бикарбоната и составляют примерно 1/3 часть плотного остатка, а 2/3 приходится на органические вещества. Минеральные вещества слюны поддерживают оптимальные условия среды, в которой осуществляется гидролиз пищевых веществ ферментами слюны

(осмотическое давление, близкое к нормальному, необходимый уровень рН). Значительная часть минеральных компонентов слюны всасывается в кровь

18

слизистой оболочки желудка и кишечника. Это говорит об участии слюнных

желез в поддержании постоянства внутренней среды организма. Органические вещества плотного остатка – это белки (альбумины, глобу-

лины, свободные аминокислоты), азотсодержащие соединения небелковой природы (мочевина, аммиак, креатин), лизоцим и ферменты (альфа-амила- за и мальтаза). Альфа-амилаза является гидролитическим ферментом и расщепляет 1,4-глюкозидные связи в молекулах крахмала и гликогена с образованием декстринов, а затем мальтозы и сахарозы. Мальтаза (глюкозидаза) расщепляет мальтозу и сахарозу до моносахаридов. Вязкость и ослизняющие свойства слюны обусловлены наличием в ней мукополисахаридов (муцина).

Слизь слюны склеивает частички пищи в пищевой комок, обволакивает слизистую оболочку ротовой полости и пищевода, она защищает ее от микротравм и проникновения патогенных микробов. Другие органические компоненты слюны, например холестерин, мочевая кислота, мочевина, являются экскретами, подлежащими удалению из организма.

Слюна образуется как в ацинусах, так и в протоках слюнных желез. В цитоплазме железистых клеток содержатся секреторные гранулы, располагающиеся преимущественно в околоядерной и апикальной частях клеток, вблизи аппарата Гольджи. В ходе секреции размер, количество и расположение гранул изменяются. По мере созревания секреторных гранул они смещаются от аппарата Гольджи к вершине клетки. В гранулах осуществляется синтез органических веществ, которые двигаются с водой через клетку по

эндоплазматической сети. В ходе секреции слюны количество коллоидного материала, находящегося в виде секреторных гранул, постепенно уменьшается по мере его расходования и возобновляется в период покоя в процессе его синтеза.

В ацинусах слюнных желез осуществляется первый этап образования слюны. В первичном секрете содержится альфа-амилаза и муцин, которые синтезируются гландулоцитами. Содержание ионов в первичном секрете незначительно отличается от их концентрации во внеклеточных жидкостях, что говорит о переходе этих компонентов секрета из плазмы крови. В слюнных протоках состав слюны существенно изменяется по сравнению с первичным секретом: ионы натрия активно реабсорбируются, а ионы калия активно секретируются, но с меньшей скоростью, чем всасываются ионы натрия. В результате концентрация натрия в слюне снижается, тогда как концентрация ионов калия возрастает. Существенное преобладание реабсорбции ионов натрия над секрецией ионов калия увеличивает электронегативность мембран клеток слюнных протоков (до 70 мВ), что вызывает пассивную реабсорбцию

ионов хлора. Одновременно усиливается секреция ионов бикарбоната эпителием протоков, что обеспечивает ощелачивание слюны.

19

Десневая жидкость

Десневая жидкость – это физиологическая среда организма, которая в норме заполняет десневую бороздку. В составе слюны выделяют гингивальную (десневую) жидкость. К ней относят часть слюны, локализованной в десневой борозде. Химический состав и свойства этой жидкости можно использовать как тонкий индикатор, характеризующий состояние пародонта. По своему составу десневая жидкость отличается от слюны и крови. Она содержит слущенные эпителиальные клетки, лейкоциты, бактерии, электролиты (Na, К, Мg и др.) и ряд органических веществ (глюкозу, продукты метаболизма). Относительно происхождения десневой жидкости существуют различные точки зрения. Одни авторы относят ее к экссудату, так как у здоровых она практически не обнаруживается, другие – к транссудату. Десневая жидкость, постоянно поступая в полость рта из десневой бороздки или пародонтального кармана, противодействует смещению реакции среды в зубном налете, камне и ротовой жидкости. рН десневой жидкости колеблется в среднем от 7,9 до 8,3. Такие значения поддерживаются высоким уровнем мочевины и аммиака. Непрямое нейтрализующее действие десневой жидкости на кислоты осуществляется за счет ряда активных противомикробных факторов, содержащихся в ней.Десневую жидкость впервые получили в эксперименте при погружении фильтровальной бумажной полоски в зубодесневую бороздку. Появление этой жидкости в десневой щели исследователи связывают в основном с мор-

фологическими особенностями сосудов и эпителия этой зоны. Микрососуды расположены ближе к внутренней поверхности эпителия и не образуют капиллярные петли, а лежат параллельно эпителию как посткапиллярные венулы. Обновление поверхностного слоя эпителия происходит гораздо быстрее, чем на других участках эпителия полости рта.

В десневой жидкости содержатся лейкоциты, микроорганизмы, ферменты, белковые фракции, десквамированные клетки эпителия. В норме в течение суток в полость рта поступает 0,5–2,4 мл десневой жидкости. Механизм образования и выделения последней окончательно не установлен. Считают, что при интактном пародонте причиной ее образования является осмотический градиент, а при воспалении слизистой оболочки десневого края жидкость

поступает в десневую бороздку вследствие нарушения микроциркуляции, сопровождающейся увеличением проницаемости сосудов. Есть основания считать десневую жидкость главным источником поступления лейкоцитов в ротовую жидкость. Подтверждается это тем, что до прорезывания зубов, а следовательно, до образования десневого желобка, в ротовой жидкости лей-

коциты отсутствуют. Наблюдается уменьшение последних и по мере удаления зубов. Лейкоциты десневой жидкости, также как и смешанной слюны, находятся в активном состоянии, а их фагоцитарная способность увеличивается

20