Конкурс «Био/Мол/Текст»-2020/2021
Эта работа опубликована в номинации «Свободная тема» конкурса «Био/Мол/Текст»-2020/2021.
Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.
Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.
Спонсор конкурса — : крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.
«Книжный» спонсор конкурса — «Альпина нон-фикшн»
Всем нам хотелось бы иметь блистательные здоровые белые зубы, чтобы гордо демонстрировать их окружающим, а окружающие от такой демонстрации впадали бы в незамедлительный восторг. Но, увы и ах, проблема кариеса подкарауливает наши зубы буквально за каждым их углом. Однако если ты «вооружен и опасен», а именно знаешь, откуда корни кариеса растут — это уже половина победы! Поэтому давайте разбираться в биологических тонкостях его возникновения.
Что такое кариес: причины и факторы развития у детей
Кариес возникает вследствие активного размножения в ротовой полости кариесогенных микробов. Дети заражаются ими от взрослых, после чего эти микроорганизмы становятся частью микрофлоры человека. По ряду причин кариозное поражение развивается на молочных зубах чаще, чем на коренных. К этим причинам относятся:
- Неправильная и нерегулярная чистка зубов. Гигиеническая процедура по очищению полости должна проводиться дважды в день — утром и перед сном. При этом чистить зубы нужно правильно, а не просто водить щеткой из стороны в сторону. Родители должны научить детей к регулярной гигиене и следить за правильностью выполнению чистки. В противном случае кариес и другие зубные патологии будут возникать у них часто.
- Неокрепшая эмаль. На молочных зубах она очень тонкая, поэтому они более уязвимы перед внешними факторами, в том числе перед кариесогенными бактериями.
- Неправильное питание. Дети часто едят сладости, после употребления которых начинается быстрое распространение кариесогенных микробов. Они питаются углеводами и выделяют вещества, которые разъедают эмаль, нарушают pH ротовой жидкости и вымывают из эмали минералы, мешая ей восстанавливаться. Она становится мягкой и рыхлой. Микробам проще разрушить ее структуру и проникнуть сначала в дентин, а затем и в пульпу.
- Скученность зубов, неправильный прикус, глубокие и узкие фиссуры. Если в ротовой полости образуется много труднодоступных мест, которые сложно очистить от остатков еды и бактерий, у ребенка часто развивается межзубной и фиссурный кариес. Кариозное поражение, возникающее между зубами, является одной из основных причин возникновения пульпита.
Существуют и другие факторы риска развития кариеса молочных зубов: слабый иммунитет, истираемость эмали, предрасположенность к стоматологическим болезням и пр. Зачастую эта патология возникает вследствие воздействия на зуб нескольких факторов, основными из которых являются бактерии и несоблюдение правил гигиены.
Пульпит при кариесе возникает не сразу, а только после проникновения патологического процесса в дентин и мягкие ткани внутри зуба. Происходит это на четвертой стадии.
Откуда корни растут
Кариес (caries — «гниение») — это одно из самых распространенных заболеваний человека, которое все больше и больше набирает обороты. Около 42% населения мира имеют кариес [1]. Однако проблема эта далеко не исключительно человеческая (рис. 1).
Рисунок 1. Кариес встречается в животном мире довольно широко, особенно у копытных животных. Вверху фото зубов лошади, внизу — человека.
Idade dos cavalos pelos dentes, «Осложнения при лечении кариеса зубов у детей»
Сейчас уже достоверно известно, что к возникновению кариеса приводит жизнедеятельность бактерий ротовой полости . Бактерии, как и все живые организмы, должны питаться, расти и размножаться, а также поддерживать свой обмен веществ (метаболизм) на должном уровне. Но не все бактерии нашего рта приводят к возникновению кариеса. К кариесогенным бактериям относят стрептококков (Streptococcus mutans, Str. sanguis, Str. mitis, Str. salivarius) и некоторых лактобактерий (Lactobacillus acidophilus) [2–4].
О том, кто живет в полости рта, и как отдельные представители ее микрофлоры влияют на наше здоровье, можно узнать из статьи «А кто живет у нас во рту?» [5] спецпроекта «Биология, медицина и косметология ротовой полости». — Ред.
Как и многие другие болезни, кариес развивается в несколько этапов.
Анаэробные бактерии живут в виде тонкой биопленки на эмали зубов — зубного налета. Фиксируясь на поверхности зуба, они производят внеклеточные гетерополисахариды, нужные для того, чтобы создать себе комфортные условия для жизни, а именно снизить контакт с кислородом. Зачастую для синтеза таких внеклеточных полисахаридов нужна исключительно сахароза, как это происходит у Streptococcus mutans (рис. 2).
Рисунок 2. Streptococcus mutans — вид грамположительных факультативных анаэробных бактерий, жизнедеятельность которых напрямую связывают с развитием кариеса. Стрептококки за счет своего строения (образуют цепочки) и наличия особого рецептора, позволяющего им прикрепляться к гладкой поверхности эмали, чаще всего обнаруживаются в зубном налете. Используя сахарозу, они синтезируют липкие полисахариды на основе декстрана, формируя биопленку на зубе, тем самым обеспечивая себе анаэробные условия жизни.
«Википедия»
Человек кушает углеводы, и стрептококки «кушают» их вместе с ним. Отсюда и прямая зависимость: чем больше сахара ты съел, тем больше зубного налета образовалось. И чем слаще жизнь человека, тем лучше для стрептококков: в ходе сбраживания углеводов (гликолиза) они получают энергию для своей жизнедеятельности, а из сахарозы строят свой защитный налет — «панцирь» от кислорода. Среднее время образования видимого и ощущаемого зубного налета — 3–6 часов, а до образования плотной бактериальной биопленки проходит около 24 часов.
Для людей жизнедеятельность бактерий зубного налета несет свои минусы. Они выделяют большое количество побочных органических кислот, среди которых пировиноградная, муравьиная, уксусная и пропионовая [3]. А лактобактерии продуцируют еще и молочную кислоту. Совокупность всех выделенных кислот неизбежно снижает рН (повышает кислотность) той части ротовой полости, где наиболее активно происходит сбраживание углеводов — в складках эмали. Поначалу чрезмерная кислотность нейтрализуется слюной, однако чем дольше бактерии живут на зубе (надо понимать, что для бактерий время течет по-другому), тем больше гетерополисахаридов они выделяют, и тем труднее слюне пробиться сквозь нарастающий панцирь налета. Критическое значение pH для зубной эмали принято считать равным 5,5. Именно при таком значении начинает развиваться кариес и происходит деминерализация зубной эмали (рис. 3).
Рисунок 3. Для зубов очень важен показатель рН. Нормальный рН ротовой полости в пределах 6,8–7,4 обеспечивается буферными свойствами слюны. А сдвиг показателя в кислую сторону до отметки 5,5 является критическим и свидетельствует об активном процессе формирования кариеса.
рисунок Анастасии Прохоровой
Какие болезни зубов вызывают бактерии
Самой распространенной проблемой, с которой сталкивается человек в случае, если во рту развивается патогенная микрофлора, считается кариес. По мнению специалистов, кариес – самое распространенное хроническое заболевание человечества. Если судить по сделанным фото этой болезни, то лечение запущенного кариеса слишком дорого обходиться человеку, так как зубы у него могут быть практически полностью разрушены.
Если не заниматься профилактикой кариеса и не удалять патогенные микроорганизмы, то они могут разрушать зубы еще с детского возраста.
С патогенными микроорганизмами на зубах, хорошо различимыми на фото и видео под микроскопом, связана еще одна проблема – это неприятный запах изо рта. Причем иногда он может быть настолько сильным, что существенно ограничивает общение. Вот так бактерии могут препятствовать социальной активности человека и даже отрицательно влиять на его карьеру.
Наши зубки как камни
Зубная эмаль представляет собой внешнюю защитную оболочку зуба, которая на 97% состоит из кристаллов гидроксиапатита (рис. 4) — Ca10(PO4)6(OH)2 — и белков-фундаментов: амелогенинов и эмеллинов, на которых во время развития эмали (амелогенеза) и нанизываются кристаллы гидроксиапатита [2], [3], [6], [7].
Рисунок 4. Вот так выглядит «ближайший родственник» нашей эмали — гидроксиапатит. Ему хорошо, ведь он ничего не знает о кариесе!
«Википедия»
Гидроксиапатит, хоть и является самой твердой частью человека, всё же очень чувствителен к кислотам. Кислоты, «застрявшие» в зубном налете, особенно в области фиссур (рис. 5) — складок эмали, — начинают разрушать минерал, приводя к деминерализации зубной ткани, иначе говоря, к размягчению. Минерал распадается, образуя соли кальция с другими кислотами [3].
Ca10(PO4)6(OH)2 + кислота → 10Ca2++ 6HPO42– + 2H2O
Примечательно, что гидроксиапатит может оставаться растворенным около двух часов после приема пищи. Основную роль здесь помимо углеводов играют фруктовые кислоты. Вот почему после приема фруктов чувствуется ощущение чистоты эмали. Со временем слюна нейтрализует действие кислот благодаря своим буферным свойствам [2]. Чем чаще происходит прием высокоуглеводной пищи, тем более постоянным становится процесс закисления в полости рта. Таким образом, кариес зависит не от количества принимаемого сахара, а от частоты его употребления: не ешь пакет конфет в течение дня, а съешь большой десерт один раз в день.
Рисунок 5. Складки эмали — фиссуры — любимое место «зачатков» кариеса. Именно здесь особенно активно происходят процессы деминерализации.
рисунок Анастасии Прохоровой
Чем опасен кариес, если его не лечить –
В этом разделе мы расскажем об осложнениях своевременно невылеченного кариеса зубов, которые без исключения приводят к необходимости удалять нерв из зуба и пломбировать корневые каналы. А в случае гнойных осложнений – в добавок обращаться к хирургу для проведения разреза припухшей десны.
- Развитие пульпита – по мере распространения кариозного процесса на глубокие слои дентина, окружающие пульпу зуба, кариесогенные микроорганизмы проникают в пульпу зуба. Пульпа – это сосудисто-нервный пучок зуба. В результате попадания в нее инфекции происходит гнойное воспаление пульпы – пульпит. Боли при пульпите носят, как правило, острый приступообразный характер. Как развивается пульпит вы схематично можете увидеть на следующих картинках (рис.7-9) –
- Развитие периодонтита – если пульпит также своевременно не лечится, то происходит некроз пульпы, т.е. ее гибель. Эта стадия воспаления называется периодонтитом. На рис.11 вы можете увидеть как инфекция, распространяясь из кариозной полости по корневым каналам, проникает за пределы зуба – в периодонт и костную ткань. И в результате этого в области верхушки корня зуба возникает очаг гнойного воспаления (можно обозначить его термином «периодонтальный абсцесс»).
На рентгеновском снимке такой воспалительный очаг выглядит как интенсивное затемнение вокруг верхушки корня зуба. Кроме того, на рис.10 вы можете схематично увидеть отличия пульпита от периодонтита. - Развитие кисты у верхушки корня зуба – в результате инфицирования около-верхушечных тканей происходит постепенное их разрушение: костная ткань рассасывается, а на месте ее образуется воспалительная грануляционная ткань, также могут образовываться кисты челюстей. Такие кисты называются радикулярными – от латинского слова Radix, что значит «корень» (24stoma.ru).
Радикулярная киста – это полость в области верхушки зуба, внутренняя поверхность которой выстлана оболочкой, а сама полость заполнена гноем. Иногда они могут достигать очень больших размеров. Например, мне приходилось удалять такие кисты до 5 см в диаметре. Как выглядит радикулярная киста вы можете увидеть на схеме среза верхней челюсти (рис.12), а также на рентгенограмме (рис.13), на которой киста выглядит как интенсивное затемнение у корня зуба.
- Развитие флюса десны – также к осложнениям пульпита и периодонтита относят такое заболевание как «периостит», которое в простонародье называют флюсом. Периостит всегда сопровождается выраженным отеком десны и(или) щеки. Воспаление и припухлость в данном случае являются следствием распространения инфекции от верхушки корня зуба – в область надкостницы, которая покрывает челюсть снаружи. В результате между надкостницей и челюстью возникает гнойный абсцесс (при расплавлении надкостницы гной прорывается под слизистую оболочку полости рта). Лечение периостита заключается в необходимости проведения разреза в проекции припухлости (для эвакуации гноя). После этого назначается антибиотикотерапия. Перед началом лечения также решается вопрос о необходимости удаления, либо сохранения причинного зуба, вызвавшего воспаление. Если зуб решено сохранить, то после стихания острых явлений стоматолог терапевт должен будет соответствующим образом пролечить этот зуб, чтобы он не стал причиной гнойного воспаления в следующий раз.
Белый кариес — черный кариес, время играет против зубов
Эмаль полупрозрачна и в норме имеет цвет от светло-желтого до серовато-белого. Цвет дентина и любого материала под эмалью сильно влияет на внешний вид зуба. Как это ни удивительно, кариес начинается в виде образования еле заметного белого матового пятна на эмали (рис. 6) [3].
Рисунок 6. «Зубные проблемы». Со временем вызванные кариесом белые пятна на эмали темнеют.
рисунок Анастасии Прохоровой
Далее такое пятно темнеет от частых приемов пищи: участок зуба размягчается все сильнее и сильнее, и у счастливчиков образуется безболезненная дырка — кариозная полость [7]. У некоторых несчастных кариес сопровождается воспалением тканей вокруг зуба, инфекцией, а иногда даже абсцессом, что может привести не к маленькой эстетической проблеме «черных зубных точек», а к потере самого зуба.
Как выглядят основные бактерии, вызывающие кариес?
Мы не может увидеть, как выглядят бактерии, провоцирующие развитие кариозного поражения зубов. Но видимые изменения на зубах дают понимание того, на какой стадии находится патологический процесс.
Сначала на эмали образуется едва заметно светлое пятно. На втором этапе пятно становится более темным, его размер увеличивается, начинается формирование кариозной полости. На третьем этапе кариозная полость захватывает не только эмаль, но и дентин. На четвертом этапе болезнь распространяется еще глубже и выходит за пределы дентина.
Источники:
- bsmu.by
- kraszdrav.ru
- ru.wikipedia.org
Влияет ли генетика?
Некоторые исследователи объясняют индивидуальную восприимчивость к кариесу генетическим фактором. Изучая развитие кариеса на животных моделях, японские ученые высказали предположение, что локусы на 1, 2, 7, 8 и 17 хромосомах способствуют восприимчивости к кариесу. Генетика напрямую не влияет на запуск болезни, а определяет степень ее тяжести и продолжительности течения. Объясняется это особенностями строения ротовой полости: пристально изучаются гены, участвующие в развитии эмали, в образовании и составе слюны, а также участвующие в формировании иммунного ответа [4], [8], [9].
Как давно начало человечество борьбу с кариесом
Археологические находки свидетельствуют, что человечество предпринимало попытки лечить гниение зубов уже 8–9 тысяч лет назад. В 2001 году в Пакистане археологами было найдено сверло, предположительно используемое для удаления кариеса. У 11 захороненных были следы стоматологического лечения.
Врачи Древнего Египта также владели стоматологическими приёмами. Они умели ставить пломбы и делали первые вставные зубы. Жрецы (или целители) древнего государства индейцев майя практиковали сверление зубов нефритовой трубочкой. Не известно доподлинно, в каких целях, лечебных или ритуальных, проводилась процедура.
Лечение кариеса вплоть до XIX века было направлено на устранение боли. Для этого использовали соль, порох, травяные отвары и даже дым и лунный свет.
Если не удавалось унять боль, зуб удаляли щипцами. Этим занимались не только врачи, но и цирюльники, ювелиры и банщики. Нередко кариозную полость прижигали раскалённым железным прутком.
В XVI—XVII веке кариозные полости заполняли без предварительной очистки. В них вдавливали золото, серебро, свинец.
Справка! Первая бормашина была изобретена французскими врачами в 1820 году. Очищенную полость заполняли силикатным цементом.
Можно ли обратить кариес?
Если вы уже заметили первые стадии разрушения эмали, то обратить кариес вспять нельзя, но замедлить можно, растянув процесс на десятилетия. На поверхности эмали всегда происходят ионно-обменные реакции, позволяющие поддерживать хрупкое равновесие между деминерализацией (разрушением) и реминерализацией (восстановлением) эмали. В кристалл гидроксиапатита могут проникать ионы кальция и магния, фосфат-ионы, карбонат-ионы, ионы стронция и фтора. Из всех перечисленных ионов нам особо интересен ион фтора F⁻. Фтор может замещать гидроксильную группу (OH⁻) гидроксиапатита эмали, образуя фторапатит Ca₅(PO₄)₃F. Фторапатит более устойчив к действию кислот, поэтому жизнедеятельность бактерий мало сказывается на нем [6].
В статье «Зубная крепость: как пасты делают наши зубы лучше?» [10] спецпроекта «Биология, медицина и косметология ротовой полости» подробно рассказано про фтор и другие полезные компоненты зубных паст. — Ред.
Фторидная терапия используется для предотвращения разрушения зубов. Наиболее выраженный эффект наблюдается при оптимальном поступлении ионов фтора в организм в период развития молочных и коренных зубов, то есть в детском возрасте, но и на первых стадиях кариеса — в стадии белого пятна — такая терапия может замедлить его течение [6], [8]. Сбалансированное питание также поможет удерживать развитие кариеса. Большое количество фтора содержат злаковые культуры (отруби, цельнозерновая мука, проросшие зерна), овощи и фрукты, пряности (петрушка, тмин, шпинат), а также продукты животного происхождения (рыба, мясо, особенно мясной бульон на костях, печень, морепродукты).
Ну а если кариес вовсю уже заметен, то потребуются радикальные меры по его устранению в кресле стоматолога. Кстати, пломбировочный материал также содержит фторапатит.
Берегите свои зубки!
Эта небольшая обзорная статья уже публиковалась автором здесь: https://vk.com/@biovk-temnye-delishki-nashih-zubov-karies.
Строение зуба
Зуб делится на две основные части: коронку, возвышающуюся над десной, и корень, находящийся в зубодесневом канале. Между зубом и костью находится слой мягкой ткани — периодонт.
Твёрдым каркасом является дентин. В верхней части он укрыт толстым чехлом из твёрдой эмали. На поверхности жевательных зубов находятся углубления — фиссуры. Дентин в пришеечной и корневой областях окружён цементом.
Внутри дентина расположен корневой канал, заполненный пульпой, в которой проходят кровеносные сосуды и нервы, выходящие из корня через апикальные отверстия. Они соединены с нервно-сосудистым пучком. Магистральный пучок соединяется с кровеносной и нервной системой организма.
Профилактика кариеса и пульпита у детей
Чтобы предотвратить заболевания зубов у ребенка, нужно придерживаться ряда правил:
- Каждые 4 месяца приводите его на стоматологический осмотр. Убедите малыша, что к врачам ходят все, в том числе взрослые, чтобы у него не было страха перед стоматологами.
- Следите за гигиеной ребенка. Научите его правильно чистить зубы, каждый месяц меняйте зубную щетку, покупайте только специальные детские зубные пасты: Splat Kids, R.O.C.S. Kids, Weleda с календулой и др.
- Ограничьте потребление сладостей. Включите в рацион пищу, богатую микроэлементами, прежде всего — кальцием.
- Вовремя лечите все детские заболевания, приводите маленького пациента в поликлинику при первых симптомах любой патологии, не пытаясь избавиться от нее народными средствами.
Ведите здоровый образ жизни и станьте примером для своего ребенка. Благодаря этому болеть он будет намного реже.
Лечение с препарированием твердых тканей зуба
Этот метод основан на аппаратной обработке пораженных участков зуба под анестезией. В зависимости от стадии развития заболевания выделяется несколько этапов в лечении. Для среднего кариеса это:
- анестезия
- проведение механической и медикаментозной обработки каналов
- установка подкладки защитной
- пломбирование с учетом, стоматологических особенностей зуба
- шлифование и полирование зубной поверхности
На лечение средней и глубокой стадии в среднем уходит час, но в некоторых случаях требуется больше времени. Для лечения среднего кариеса достаточно одного посещения.
Эффект от лечебных процедур определяется профессионализмом врача, качеством медикаментов и оборудования, индивидуальными особенностями организма пациента. Залогом сохранения результата служит соблюдение режима правильного питания и гигиенических правил, а также – поддержание защитных функций организма.
Стадии кариеса — когда возникает пульпит молочных зубов
Кариес молочных зубов развивается по 4 стадиям, как и все остальные виды этого заболевания. Отличие в том, что временные зубы более хрупкие, а потому патология прогрессирует быстро. Твердые ткани могут быть разрушены всего за несколько месяцев, а при остром протекании болезни — за 3-4 недели.
Первая стадия характеризуется образованием участка деминерализации, который выглядит как белое пятно. Эмаль в этой области становится пористой и шероховатой, но заметить это невооруженным глазом практически невозможно, особенно если кариес появился между зубами, на корне или шейке. Болезнь не сопровождается болью, дискомфортом и другими симптомами. Иными словами, жалоб у человека нет, поэтому выявить патологию на этом этапе удается обычно только при профилактическом осмотре. Если есть подозрение на кариес, стоматолог наносит на зубную поверхность краситель, который окрашивает белые пятна в фиолетовый цвет.
К сожалению, не все родители приводят детей на стоматологический осмотр каждые 4 месяца, поэтому кариозный процесс продолжает прогрессировать. На второй стадии, поверхностной, кариес проникает вглубь эмали, но остается в ее границах. Кариозной полости еще нет, но белое пятно постепенно темнеет и становится коричневым или желтоватым. Также повышается чувствительность зуба к сладкому. Ребенок может и не жаловаться на это. Родители должны периодически осматривать его зубы. В случае обнаружения темных пятен нужно отправиться к дантисту.
На третьей стадии образуется кариозная полость, свидетельствующая о том, что кариес проник в дентин. Больной зуб становится еще более чувствительным и болезненно реагирует на перепады температур, кислую и сладкую пищу и зубную щетку. Пульпит на этой стадии, как правило, не возникает, так как пульпа защищена твердыми тканями. Однако риск возникновения воспаления значительно возрастает. К тому же кариес на молочных зубах при отсутствии профилактики и наличии располагающих для этого факторов стремительно прогрессирует.
Четвертая стадия характеризуется глубоким поражением дентина, что сопровождается частыми болями при контакте зуба с едой, холодным воздухом, горячими напитками и пр. Игнорировать или не замечать эти симптомы ребенок не может, он обязательно скажет, что у него болят зубы. Скорее всего, будет отказываться от еды и капризничать. Сложно не заметить кариозную полость и при внешнем осмотре. Она представляет собой большую дыру почти черного цвета. У больного постоянно неприятно пахнет изо рта даже после чистки зубов.
Четвертая стадия кариеса опасна тем, что может в любой момент спровоцировать воспаление пульпы, то есть пульпит. Рассмотрим подробнее эту патологию.
