Изменение состава или рН слюны отражается на структуре мицелл и реминерализующих свойствах слюны.

1) При снижении рН:

• Происходит протонирование фосфатных групп потенциалобразующего слоя:

НРО₄^2-  + Н⁺ → Н₂РО₄^-

Суммарный отрицательный заряд мицеллы уменьшается и ионы кальция вымываются из диффузного слоя, уменьшается устойчивость мицелл и повышается вероятность их агрегации. Слюна становится недонасыщенной кальцием и неорганическим фосфатом, она не может принимать участие в реминерализации, а при сохранении рН=6,2 в течение продолжительного времени превращается в слюну деминерализующую. Возрастает вероятность развития кариеса.

2) При повышении рН слюны происходит быстрое депротонирование НРО₄^2-, образованные  ионы РО₄^3- , взаимодействуя с кальцием, формируют труднорастворимые соли Са₃(РО₄)₂ зубного камня.

НРО₄^2-  + ОН^- → Н₂О +  РО₄^3-

3Са²⁺ + 2РО₄^3- → Са₃(РО₄)₂

 

Увеличение концентрации К⁺ и Na ⁺  в смешанной слюне вызывает потерю потенциалобразующим слоем фосфат-ионов и образование растворимых солей К₂НРО₄ и Na ₂ НРО₄, что, вероятно, дает начало камнеобразованию.

НРО₄^2-  + Н⁺ → Н₂РО₄^-

НРО₄^2-  + Na ⁺ → Na ₂ НРО4

К врачу-стоматологу обратилась женщина с жалобами на расшатывание зубов у дочери-подростка. После осмотра врач дал направление пациентке на анализ уровня паратгормона и эстрогенов в крови. Почему изменение концентрации именно этих гормонов могли быть причиной этого явления у девочки? Для ответа на вопрос:

а) укажите, метаболизм какой ткани может быть нарушен у девочки;

б) объясните, влияние паратгормона и эстрогенов на обмен веществ в этой ткани;

в) предположите, уровень какого из гормонов будет в норме, а какого ниже нормы у девочки-подростка.

 

 

а) метаболизм минерализованной соединительной ткани (кость, эмаль, дентин, цемент);

б) Паратгормон – стимулирует резорбцию костной ткани, повышая активность остеокластов. Мембранные рецепторы к паратгормону имеют только остеобласты и остеоциты (см. рис.).

 

б) Эстроген, воздействуя на хроматин, вызывает экспрессию гена белка остеопротегерина, что приводит к снижению скорости образования многоядерных остеокластов и замедлению процесса резорбции кости (см. рис.). 

Гормон стимулирует в остеобластах синтез коллагена I типа, щелочной фосфатазы, остеонектина, других органических веществ матрикса костной ткани. У девочек-подростков при недостаточной выработке эстрогенов наблюдаются изменения в тканях пародонта и нарушения формирования костной ткани.   в) У девочки уровень паратгормона будет скорее всего в норме, а уровень эстрогенов – ниже нормы.

В эксперименте на срезах ткани было показано, что при введении в инкубационную среду суспензии зубного налёта повреждаются клетки и межклеточный матрикс срезов. Объясните цитотоксическое действие зубного налета. Для этого:

а) назовите, какие химические вещества (низкомолекулярные и белки) синтезируют микроорганизмы зубного налета;

б) опишите механизм повреждающего действия для каждого из этих веществ на клетки и компоненты межклеточного матрикса.

А-Б) 1. Аммиак (NH₃) образуется микроорганизмами в ходе катаболизма аминокислот, а также из мочевины под действием бактериальной уреазы. NH₃ проходит в эпителий десны, где связывая протон, превращается в NH₄⁺, в результате чего в этих клетках повышается рН. Сохранение оптимального значения рН в клетках обеспечивают две реакции: синтез глутамина и восстановительное аминирование α – кетоглутарата. Повышение скорости этих реакций приводит к снижению содержания NADH, α-кетоглутарата и нарушению энергетического обмена (ОПК) в клетках эпителия. (рис. 5.17)

Реакция аминирования α – кетоглутарата , катализируемая глутаматдегидрогеназой:

α -Кетоглутарат + NADH + Н⁺ + NH₃ → Глутамат + NAD⁺ + Н₂О

2. Низкомолекулярные жирные кислоты синтезируются микроорганизмами из глюкозы, проходят через клеточную и митохондриальную мембраны клеток эпителия и разобщают окисление и фосфорилирование. Снижение соотношения АТФ/АДФ нарушает процессы синтеза веществ, необходимых для клетки. (Схема ЦПЭ рис. 5.8)

3. Индол является продуктом превращения триптофана ферментами микроорганизмов, в основном Porphyromonas gingivalis. Индол поступает в десневую жидкость и оттуда попадает в эпителиальные клетки. Он является ксенобиотиком для клеток, поэтому его накопление нарушает их метаболизм.

4. Сероводород (Н₂S) образуется микроорганизмами в ходе катаболизма сероводержащих аминокислот. Н₂S является ингибитором фермента ЦПЭ цитохромоксидазы и подавляет энергетический обмен в эпителиальных клетках.

5. Микроорганизмы зубодесневых карманов вырабатывают амины, например гидроксиламин ( NH₂ОН), который является сильным окислителем: NH₂ОН + 2е → NH₃ + О^-

Источником электронов могут быть любые гем- или Fe²⁺ - содержащие белки: цитохромы ЦПЭ, антиоксидантной защиты и другие ферменты клеток. Гидроксиламин не только нарушает окислительное фосфорилирование в митохондриях, но и вызывает повреждение мембран клеток активными радикалами, так как активирует перекисное окисление липидов.

6. Воспалительное и токсическое действие на клетки оказывают ферменты, вырабатываемые микроорганизмами. Они легко проникают в ткань десны с помощью бактериальной гиалуронидазы (фактор распространения или фермент агрессии), которая вызывает гидролиз основного ГАГ межклеточного матрикса. Патогенное действие гиалуронидазы усиливается при совместном действии на межклеточный матрикс ткани фермента коллагеназы . Наиболее агрессивное воздействие на ткани пародонта оказывают бактериальные протеазы. Коллагеназа, гидролизуя коллаген, вызывает разрушение белковой матрицы. Эластаза , которую вырабатывают бактерии, способна разрушать эластин (например, сосудистой стенки).

Бактериальная нейраминидаза, отщепляя остатки N-ацетилнейраминовой кислоты, изменяет строение олигосахаридов мембран клеток. Это стимулирует выработку антител к поврежденным клеткам, усиливают цитотоксическое действие антител белки системы комплемента. Активация системы системы комплемента сопровождается образованием пептидов, стимулирующих миграцию лейкоцитов в область локализации поврежденных клеток и их уничтожение.

Патогенные свойства проявляют бактериальные фосфолипаза С и ДНК-гидролаза.

Фосфолипаза С гидролизует фосфатидилхолин (лецитин) клеточных мембран, вследствие чего увеличивается их проницаемость, нарушается метаболизм и клетки погибают. ДНКаза расщепляет ДНК.

 

 

При гиперальдостеронизме (аденома коры надпочечников) секретируемая в ротовую полость слюна содержит меньше натрия и хлора, но больше калия по сравнению с нормой. Для объяснения этого факта:

а) опишите строение, место синтеза, клетки-мишени, систему передачи сигнала гормона альдостерона;

б) представьте рисунок клетки-мишени альдостерона, действуя на которые он изменяет электролитный состав слюны;

в) назовите белки, синтез которых увеличивает альдостерон, объясните их функцию;

г) используя схему, объясните развитие гипертензии у больных с аденомой коры надпочечников.

 

Суммарным биологическим эффектом индуцируемых альдостероном белков является увеличение реабсорбции ионов натрия в канальцах нефронов и слюнных железах, что вызывает задержку NaCl в организме и возрастание экскреции калия.

 

а) Альдостерон – стероидный гормон, место синтеза – клубочковая зона коры надпочечников, клетки-мишени – эпительальные клетки канальцев нефронов и слюнных протоков. (схема действия стероидного гормона (на стр. 90).

б) рис. 10.23

в) (Белки выделены жирным шрифтом).Как следствие в апикальной мембране эпителиальных клеток слюнных протоков повышается содержание белков-переносчиков ионов Na⁺ и К⁺. Возрастает реабсорбция ионов натрия в эпителиальную клетку и экскреция ионов калия через калиевые переносчики в слюнной проток. Для переноса Na⁺ из клетки в кровь гормон индуцирует синтез Na⁺, К⁺ - АТФ–азы. Для обеспечения работы АТФ-азы энергией альдостерон стимулирует синтез первого фермента ЦТК – цитратсинтазы , поэтому в эпителиальных клетках слюнных протоков повышается активность энергетического обмена.

 

г) рис. 10.26

 

После употребления напитков кока-колы, фанты или пива – рН слюны достигает значений 5,5. Как влияет изменение рН слюны на состояние эмали? Для ответа на вопрос, объясните:

а) укажите рН слюны в норме;

б) объясните, каким образом содержащаяся в этих напитках сахароза может вызвать изменение рН;

в) какую роль в превращениях дисахарида играют микроорганизмы ротовой полости;

г) какие изменения в структуре эмали могут произойти при рН слюны 5,5.

 

а) рН слюны в норме 6,8-7,4;

б-в) Пути использования сахарозы бактериями ротовой полости зависят от её количества в пище. При низкой концентрации сахароза быстро гидролизуется до глюкозы и фруктозы, которые включаются в гликолиз, при высоком содержании в пище она не только используется как энергетический субстрат, но и превращается бактериями во внеклеточные полисахариды леван и декстран.

 

 В процессе гидролиза сахарозы образуется глюкоза и фруктоза. Продукты гидролиза сахарозы фосфорилируются и в ходе анаэробного гликолиза превращаются в лактат и другие кислоты. Пируват может превращаться в ацетат или ацетил-КоА, который используется в цитратном цикле. Промежуточный продукт ЦТК – сукцинил-КоА – является субстратом для синтеза пропионовой кислоты. Совокупность молочной, уксусной, муравьиной, пропионовой кислот образует общий пул кислых продуктов, накапливающихся в зубном налёте. Микроорганизмы могут синтезировать гликоген, количество которого составляет до 37% их сухой массы. Гликогенез наиболее активно протекает у S . mutans. Леваны растворимы в воде и не могут участвовать в адгезии микроорганизмов. Кариесогенными являются микроорганизмы, синтезирующие декстран, который обеспечивает их прилипание к пелликуле.

г) При снижении рН до 5,5 слюна становится недонасыщенной кальцием и неорганическим фосфатом, она не может принимать участие в реминерализации, а значит превращается в деминерализующую слюну.

 

При наследственном заболевании муковисцидозе, вызванном мутациями в гене белка, обеспечивающего транспорт ионов хлора через апикальную часть мембраны в проток, наблюдается повышение содержания СI^- в ацинарных клетках. Это приводит к усилению притока в эти клетки Na⁺ и Н₂О. Какие изменения состава и объема слюны наблюдаются при данном заболевании? Для ответа:

а) представьте схему апикальной части цитоплазматической мембраны ацинарной клетки;

на схеме укажите Са²⁺-зависимый канал для СI^-;

б) перечислите буферные системы слюны и объясните, почему нарушение секреции ионов хлора ацинарными клетками приведет к снижению буферной емкости слюны;

в) укажите причину ксеростомии при данном заболевании;

г) объясните, какие изменения в структуре эмали зубов наблюдаются у больных муковисцидозом и почему.

 

ОТВЕТ:

а)

б) Снижение секреции СI^- приведет к нарушению функционирования другого переносчика СI^-, НСО₃^-.

Недостаточное поступление в слюну ионов НСО₃^- сопровождается снижением её буферной емкости, так как самой главной буферной системой слюны является бикарбонатная [НСО₃^-]/[Н₂СО₃]. В слюне имеются также: фосфатная [Na₂НРО₄]/[NaН₂РО₄] и белковая буферные системы.

в) Накопление Na⁺ в ацинарных клетках вызовет задержку воды, поэтому снизится содержание Н₂О в составе секрета, что и является причиной ксеростомии.

г) Как известно снижение активности основной буферной системы приведет к снижению рН слюны, что в свою очередь отразится на устойчивости мицелл фосфата кальция в слюне и ее реминерализующей способности. В гидроксиапатитах эмали будут происходить изоморфные замещения:

Так как протон во много раз меньше иона кальция, замещение настолько несовершенно, что кристаллы гидроксиапатитов разрушаются. Резистентность тканей зуба к кариесу снижается. Повышение вязкости слюны будет способствовать более быстрому формированию налета и его минерализации.

 

 

Несовершенный остеогенез – это группа наследственных болезней, характеризующаяся хрупкостью костей и резорбцией альвеолярного гребня. Эти заболевания вызваны точечными мутациями в генах, кодирующих пре-про α₁-и α₂-цепи коллагена I типа. Если мутация происходит в N-концевом сигнальном пептиде этих цепей, то течение болезни легкое или умеренное. При нарушении первичной структуры С-концевого или срединного фрагмента цепи пре-про-коллагена, болезнь протекает очень тяжело и приводит к внутриутробной гибели плода или смерти ребенка вскоре после рождения. Почему мутации по типу замены нуклеотида с изменением смысла кодона, в гене пре-про α₁-и α₂-цепи коллагена, приводят к разным формам течения болезни? Для ответа на вопрос:

а) представьте схему синтеза коллагена, укажите N- концевой сигнальный пептид,

С-концевой и срединный участки цепи пре-про-коллагена;

б) опишите роль этих фрагментов в формировании коллагенового волокна;

в) объясните, какие из этих этапов нарушаются в результате мутаций в генах пре-про α₁-и

α₂-цепей коллагена I типа.

ОТВЕТ: а) Этапы формирования тропоколлагена.

б) Функция N-концевого сигнального пептида – обеспечение перемещения синтезируемого белка в полость ЭР. По завершении этого этапа N-концевой пептид отщепляется. Поэтому мутации на этом участке макромолекулы незначительно влияют на ход последующих модификаций и течение болезни легкое.

С-концевые фрагменты из 250 аминокислот имеют глобулярную структуру и содержат остатки цистеина. Внутри- и межцепочечные дисульфидные связи возникающие, в С-концевом фрагменте, обеспечивают правильную ориентацию про-α-цепей и в тоже время мешают спирализации. Они также предотвращают образование крупных коллагеновых фибрилл в клетках, что приводило бы к нарушению функций этих клеток и всей соединительной ткани.

Мутации в срединном фрагменте цепи пре-про-коллагена имеют самые тяжелые последствия. Известно, что цепь полипептида состоит из повторяющихся триплетов –[Гли-Х-Y]_n- , где Х и Y могут быть любыми аминокислотами, но чаще всего Х – это пролин, а Y – гидроксипролин. Присутствие в каждом триплете глицина обеспечивает плотность укладки трех полипептидных цепей.

в) В результате мутаций может нарушаться: транспорт синтезируемой цепи пре-про-коллагена в полость ЭР, образование связей, стабилизирующих трехспиральную структуру про-коллагена вследствие неправильной ориентации молекул про-коллагена, посттрансляционные внутриклеточные и внеклеточные модификации радикалов пролина, лизина, гидроксилизина. И как следствие – образование коллагенового волокна, не обладающего необходимой прочностью и не способного взаимодействовать с другими макромолекулами соединительной ткани.

 

При снижении секреции слюны, образовании зубодесневых карманов, нарушении жевания пищи может увеличиться количество микроорганизмов в ротовой полости. Каковы особенности защитных систем полости рта? Для ответа на вопрос:

а) перечислите специфические и неспецифические факторы защиты полости рта;

б) укажите классы иммуноглобулинов слюны и опишите формирование и строение IgA .

 

а) Специфические слюнные белки, характеризуются преобладанием одной или нескольких аминокислот. К ним относятся белки, богатые пролином (PRP), статхерины, гистатины и цистатины.

Белки, богатые пролином. Секреты околоушных и поднижнечелюстных желез содержат несколько видов белков, богатых пролином, которые составляют 70% всех белков секрета и подразделяются на кислые, основные и гликозилированные. Содержание в этих протеинах аминокислоты пролина варьирует от 20 до 40%. Кислые белки, присоединяя ионы кальция, приобретают способность с помощью С-концевых доменов связывать многочисленные микроорганизмы полости рта, особенно Actinomyces viscosus, образовывать микробные колонии зубного налёта, адсорбируясь на поверхности эмали зубов. Основные белки, богатые пролином, могут взаимодействовать с мембраной стрептококков, нарушать её проницаемость и вызывать гибель микроорганизмов.

Статхерины – фосфопротеины, богатые тирозином, присутствуют в секрете околоушных желез. Взаимодействуя с гидроксиапатитами эмали, статхерины образуют димеры, изменяют свою конформацию и приобретают способность связывать микроорганизмы.

Цистатины, одна из изоформ цистатинов ингибирует лизосомные ферменты – цистеиновые и сериновые протеазы, специфически связываясь в их активном центре.

Гистатины – их бактерицидное свойство основано на способности образовывать в клеточной мембране бактерий спиралевидную структуру, это увеличивает её проницаемость и вызывает гибель микроорганизмов. Наиболее активно эта защитная функция проявляется у гистатинов в отношении С. Albicans. Гистатитны инактивируют протеазы, секретируемые микроорганизмами ротовой полости.

 

Неспецифические факторы защиты полости рта от кариесогенных и других бактерий обусловлены:

· Содержанием в слюне лизоцима, лактоферрина, лактопероксидазы;

· Барьерной функцией слизистой оболочки и подслизистого слоя.

 

б) В слюне присутствуют представители 5 классов иммуноглобулинов: IgA, IgD, IgE, IgG и IgM, но особые защитные свойства проявляет sIgA.

 

1. Секреторный компонент (SC) – гликопротеин синтезируется клетками железистого эпителия и экспонируется на поверхности базолатеральной мембраны. Он выполняет функцию рецептора, который специфически взаимодействует с димером ( IgA )₂- J.

2. Образованный комплекс путем эндоцитоза поступает в клетку и перемещается к апикальной части мембраны. Во время экзоцитоза от SC-рецептора под действием протеолитических ферментов отщепляется трансмембранная часть.

3. В секрет поступает иммуноглобулин, состоящий из 2 мономеров IgA, объединенных J-цепью и содержащий укороченный по сравнению с рецептором SC-гликопротеин.

Формирование такой сложной структуры повышает устойчивость sIgA к протеолизу ферментами смешанной слюны и воздействию денатурирующих факторов, таких, как температура, изменение рН и др.

 Секреторные иммуноглобулины:

· Связывая микроорганизмы, подавляют адгезию бактерий на слизистой оболочке полости рта;

· Активируя систему комплемента, повреждают мембраны микроорганизмов и вызывают их гибель;

· Связывая вирусы, снижают адсорбцию и репродукцию вирусов в эпителиальных клетках слизистой оболочки;

· Снижая адгезию кариесогенного стрептококка на эмали зуба, препятствуют развитию кариеса.

 

Для исследования особенностей костного метаболизма в период роста очень важным является определение биохимических маркеров костного ремоделирования. К ним относятся: количество экскретируемых с мочой пиридинолина, дезоксипиридинолина и оксипролина; содержание в сыворотке крови С- и N- концевых фрагментов проколлагена; концентрация в сыворотке крови остеокальцина, остеопротегерина. Дайте характеристику каждому из маркеров костного ремоделирования, ответив на следующие вопросы:

а) какое строение имеют химические маркеры, в состав какого вещества костной ткани они входят?б) на какой стадии ремоделирования повышается их содержание или активность в сыворотке крови или моче?в) какую роль играет остеокальцин и остеопротегерин в ремоделировании костной ткани? Ответ подтвердите соответствующими схемами.

 

а) Основными биохимическими показателями, используемыми в клинической практике в качестве критерия резорбции костной ткани, служит определение содержания гидроксипролина мочи (но так как они содержится в коллагене неминерализованных тканей, то не может служить специфическим тестом для оценки резорбции кости), продуктов деградации коллагена пиридинолина, дезоксипиридинолина. Пиридинолин и дезоксипиридинолин устойчивы к деградации, высвобождаются во время резорбции кости в свободной форме.

Маркерами формирования костной ткани являются остеокальцин , С- и N- концевые пептиды коллагена I типа.

 

Остеокальцин

Является низкомолекулярным белком, состоящим из 49 аминокислотных остатков, из которых несколько (3-5) представлены γ-карбоксиглутаминовой кислотой. Модифицированные остатки повышают способность остеокальцина связывать ионизированный кальций и кальций ГАП. Взаимодействие с кальцием повышает вероятность связывания белка с фосфолипидами мембран всех подвижных клеток кости. Активированные остеокласты секретируют ферменты, участвующие в резорбции кости и замедляющие процесс минерализации. Присоединяя кальций, остеокальцин снижает концентрацию этих ионов в межклеточном матриксе. Остеокальцин конкурирует с остеонектином за Са²⁺ и снижает ↓минерализацию кости (так как замедляется образование центров кристаллизации). Синтез и секрецию стимулирует кальцитриол.

Содержание остеокальцина ограничено в местах минерализации и повышено в растущих тканях кости.  

↑ОК → ↓минерализация

↓ОК → ↑ минерализация

Остеокальцин синтезируется остеобластами и включается во внеклеточное пространство кости, однако часть остеокальцина попадает в кровоток. Гормоны, ингибирующие активность остеокластов, снижают его содержание в костной ткани и крови. Определение уровня остеокальцина в сыворотке крови позволяет установить риск развития остеопороза у женщин; проводить мониторинг костного метаболизма во время менопаузы и после неё, а также во время гормональной заместительной терапии; выявлять пациентов с дефицитом гормона роста, гипо- и гипертироидизмом, хроническими заболеваниями почек; контролировать эффективность лечения преднизолоном больных, страдающих гиперкортицизмом и лечения рахита у детей раннего возраста. Содержание остеокальцина в крови детей, больных рахитом, находится в обратной зависимости от концентрации паратгормона.

С- и N- концевые пептиды коллагена I типа.

Первичный остеопороз сопровождается отчетливым повышением уровня C-концевого пептида, при высокой скорости ремоделирования повышается уровень N-пептида.

 

Остеопротегерин ( OPG) или остеокласт-ингибирующий фактор является основным регулятором активности остеокластов. Снижение продукции остеопротегерина остеобластами при нормальной продукции белка RANKL, т.е. дисбаланс системы RANKL/OPG, наблюдается при серьёзных нарушениях ремоделирования кости.

 

В стоматологическую клинику обратился пациент с жалобами на сухость в полости рта и множественные поражения зубов кариесом. В ходе сбора анамнеза было установлено, что больной страдает от аллергии и принимает антигистаминные препараты. Врач объяснил пациенту, что сухость в полости рта обусловлена приемом вышеуказанных препаратов, так как они, блокируя рецепторы гладкомышечных клеток слюнных желез, нарушают их сокращение и изменяют количество секрета. Почему прием лекарств, вызывающих ксеростомию, приводит к поражению зубов кариесом? Для ответа на вопрос:

а) укажите функции гистамина, напишите схему его синтеза и инактивации (используйте материалы раздела «Обмен аминокислот», тему «Обмен отдельных аминокислот»);

б) укажите участие ЦНС в регуляции секреции слюны, представьте соответствующую схему;

в) объясните последствия ксеростомии у больного;

г) назовите белки слюны, формирующие защитную систему полости рта, и опишите механизм их действия.

а) функции гистамина:

· Стимулирует секрецию желудочного сока, слюны, т.е. является пищеварительным гормоном;

· Повышает проницаемость капилляров, вызывает отеки, снижает артериальное давление (но увеличивает внутричерепное давление, вызывает головную боль);

· Сокращает гладкую мускулатуру легких, вызывает удушье;

· Участвует в формировании воспалительной реакции – вызывает расширение сосудов, покраснение кожи, отечность ткани;

· Вызывает аллергическую реакцию;

· Выполняет роль нейромедиатора.

Синтез                                                                                       Инактивация

 

б) рис. 12.4

 

в) При снижении секреции слюны, наблюдается снижение реминерализующей функции слюны и усиление деминерализации эмали, как следствие – развитие кариеса.

 

Г) Защитные системы полости рта подразделяются на неспецифические и специфические.

Неспецифические факторы защиты полости рта от кариесогенных и других бактерий обусловлены:

· Содержанием в слюне лизоцима, лектоферрина, лактопероксидазы;

· Барьерной функцией слизистой оболочки и подслизистого слоя.

НЕСПЕЦИФИЧЕСКИЕ

Лизоцим – мурамидаза является гликозидазой, механизм бактериостатического действия которой заключается в расщеплении гликозидной связи между остатками N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурановой кислоты в полисахаридных цепях муреина. Муреин является гетерополисахаридом в составе гликопротеина клеточной стенки бактерий. Нарушение его структуры приводит к изменению проницаемости мембраны, лизису и фагоцитозу поврежденных клеток. Заживление ран слизистых оболочек ротовой полости, имеющих контакт с большим количеством различных микроорганизмов, в том числе и патогенных, зависит от активности лизоцима слюны. У человека лизоцим , помимо слюны, обнаружен в слезах, молоке, на слизистой оболочке носа. Самый богатый источник лизоцима – белок куриного яйца.

Пероксидаза (лактопероксидаза). В ротовой жидкости присутствует небольшое количество пероксида водорода (Н₂О₂), который вырабатывают в основном аэробные бактерии. Н₂О₂ неферментативно разрушается с образованием супероксидного аниона. Образованный О₂^- атакует и вызывает гибель анаэробных микроорганизмов, которые не имеют ферментативной защиты от супероксидных анионов. Пероксидаза слюны также способствует образованию активных форм кислорода, которые, повреждая мембраны микроорганизмов, ингибируют их рост. Это способствует восстановлению расновесия между аэробами и анаэробами в ротовой полости. Такой путь образования активного кислорода оказывает в десятки раз более мощное антибактериальное действие, чем неферментативное разрушение пероксида.

Лактоферрин – железосвязывающий и антибактериальный белок. Снижает содержание железа в слюне, а значит и поступление его в бактериальную клетку. Это приводит к замедлению образования гемсодержащих ферментов, участвующих в энергетическом обмене бактерий. Недостаток АТФ тормозит развитие и колонизацию патогенной микрофлоры. Кроме того, лактоферрин способен напрямую взаимодействовать с липополисахаридом мембраны Escherichia coli и вызывать гибель микроорганизмов. Лактоферрин играет большую роль в иммунитете полости рта новорожденных. Они получают этот белок с грудным молоком матери в сочетании с секреторными иммуноглобулинами.

Особые защитные свойства проявляет sIgA. Формирование сложной структуры повышает устойчивость sIgA в протеолизу ферментами смешанной слюны и воздействию денатурирующих факторов, таких как температура, изменение рН и др. Секреторные иммуноглобулины:

· связывая бактерии и вирусы, предотвращают их адгезию на поверхности слизистой оболочки;

· Активируя систему комплемента, повреждают мембраны микроорганизмов и вызывают их гибель;

· Связывая вирусы, снижают адсорбцию и репродукцию вирусов в эпителиальных клетках слизистой оболочки;

· Снижая адгезию кариесогенного стрептококка на эмали зуба, препятствуют развитию кариеса.

СПЕЦИФИЧЕСКИЕ

Специфические слюнные белки, характеризуются преобладанием одной или нескольких аминокислот. К ним относятся белки, богатые пролином (PRP), статхерины, гистатины и цистатины.

Белки, богатые пролином. Секреты околоушных и поднижнечелюстных желез содержат несколько видов белков, богатых пролином, которые составляют 70% всех белков секрета и подразделяются на кислые, основные и гликозилированные. Содержание в этих протеинах аминокислоты пролина варьирует от 20 до 40%. Кислые белки, присоединяя ионы кальция, приобретают способность с помощью С-концевых доменов связывать многочисленные микроорганизмы полости рта, особенно Actinomyces viscosus, образовывать микробные колонии зубного налёта, адсорбируясь на поверхности эмали зубов. Основные белки, богатые пролином, могут взаимодействовать с мембраной стрептококков, нарушать её проницаемость и вызывать гибель микроорганизмов.

Статхерины – фосфопротеины, богатые тирозином, присутствуют в секрете околоушных желез. Взаимодействуя с гидроксиапатитами эмали, статхерины образуют димеры, изменяют свою конформацию и приобретают способность связывать микроорганизмы.

Цистатины, одна из изоформ цистатинов ингибирует лизосомные ферменты – цистеиновые и сериновые протеазы, специфически связываясь в их активном центре.

Гистатины – их бактерицидное свойство основано на способности образовывать в клеточной мембране бактерий спиралевидную структуру, это увеличивает её проницаемость и вызывает гибель микроорганизмов. Наиболее активно эта защитная функция проявляется у гистатинов в отношении С. Albicans. Гистатины инактивируют протеазы, секретируемые микроорганизмами ротовой полости.

 

 

В качестве консервантов косметических средств применяют природные белки лактопероксидазу, лактоферрин и лизоцим. Объясните механизм их действия в качестве консервантов. Для этого:

а) укажите, в каком секрете присутствуют эти белки;

б) опишите строение каждого из названных белков и поясните механизм антибактериальной активности.

 

Лизоцим – мурамидаза является гликозидазой, механизм бактериостатического действия которой заключается в расщеплении гликозидной связи между остатками N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурановой кислоты в полисахаридных цепях муреина. Муреин является гетерополисахаридом в составе гликопротеина клеточной стенки бактерий. Нарушение его структуры приводит к изменению проницаемости мембраны, лизису и фагоцитозу поврежденных клеток. Заживление ран слизистых оболочек ротовой полости, имеющих контакт с большим количеством различных микроорганизмов, в том числе и патогенных, зависит от активности лизоцима слюны. У человека лизоцим , помимо слюны, обнаружен в слезах, молоке, на слизистой оболочке носа. Самый богатый источник лизоцима – белок куриного яйца.

Пероксидаза (лактопероксидаза). В ротовой жидкости присутствует небольшое количество пероксида водорода (Н₂О₂), который вырабатывают в основном аэробные бактерии. Н₂О₂ неферментативно разрушается с образованием супероксидного аниона. Образованный О₂^- атакует и вызывает гибель анаэробных микроорганизмов, которые не имеют ферментативной защиты от супероксидных анионов. Пероксидаза слюны также способствует образованию активных форм кислорода, которые, повреждая мембраны микроорганизмов, ингибируют их рост. Это способствует восстановлению расновесия между аэробами и анаэробами в ротовой полости. Такой путь образования активного кислорода оказывает в десятки раз более мощное антибактериальное действие, чем неферментативное разрушение пероксида.

Лактоферрин – железосвязывающий и антибактериальный белок. Снижает содержание железа в слюне, а значит и поступление его в бактериальную клетку. Это приводит к замедлению образования гемсодержащих ферментов, участвующих в энергетическом обмене бактерий. Недостаток АТФ тормозит развитие и колонизацию патогенной микрофлоры. Кроме того, лактоферрин способен напрямую взаимодействовать с липополисахаридом мембраны Escherichia coli и вызывать гибель микроорганизмов. Лактоферрин играет большую роль в иммунитете полости рта новорожденных. Они получают этот белок с грудным молоком матери в сочетании с секреторными иммуноглобулинами.

 

 

У взрослых людей ген остеопротегерина эксперессирован во многих тканях, например в сердце, легких, почках, костях, печени, плаценте, мозге. Однако, у женщин при возрастном остеопорозе снижается синтез и секреция этого гликопротеина. Какую роль играет этот белок в метаболизме костной ткани? Для ответа на вопрос:

а) опишите регуляцию синтеза и секреции этого белка клетками костной ткани;

б) представьте схему, объясняющую роль белка в регуляции ремоделирования;

в) объясните причины снижения синтеза и секреции остеопротегерина при данных формах остеопороза.

А) Остеопротегерин - остеокласт-ингибирующий фактор - является структурным аналогом рецептора_rankl на мембране остеокласта. Остеопротегерин, связывая RANKL, снижает его активирующее действие на преостеокласты (рис.11.39).

Б)

В) С возрастом ↓уровень эстрогенов в крови, ↓синтез OPG, а с наступлением менопаузы вообще прекращается. Активированные остеокласты резорбируют больший объем кости, а остеобласты не успевают устранять следы разрушения и развивается остеопороз.

 

________________________________________________________________________

У детей, проживающих в районах, где в питьевой воде содержится более 2 мг/л фтора, наблюдается флюороз. Почему избыток фтора вызывает флюороз? При ответе:

а) укажите, где в основном содержится фтор в организме;

б) напишите схему реакции образования фторсодержащих апатитов;

в) объясните влияние фтора на структуру эмали у детей этих районов.

 

а) в поверхностном слое эмали – 5 г/кг.

 

б) Ca₁₀ (PO₄)₆(OH)₂ + F^- → Ca₁₀ (PO₄)₆ F(OH) + OH^-

Ca₁₀ (PO₄)₆ F(OH) + F^- → Ca₁₀ (PO₄)₆ F₂ + OH^-

С образованием новых фтористых соединений меняется кристаллическая решетка, повышается её плотность, уменьшается пространство между кристал