Download as PDF, PPTX
Uploaded byKonstantin German
биохимия жидкостей полости рта
Документ описывает биохимию слюны, подчеркивая её основные компоненты и функции, включая неорганические и органические вещества, такие как белки, ферменты и иммуноглобулины. Слюна играет ключевую роль в защитных механизмах ротовой полости, обеспечивая антимикробное действие и способствуя минеральному обмену. Обсуждаются различные группы белков, их функции и влияние на здоровье полости рта.
More Related Content
Similar to биохимия жидкостей полости рта
биохимия жидкостей полости рта
- 1. Биохимия жидкостей полостирта К.Э. Герман Зав. кафедрой естественных и медико‐биологических наук ММИ РЕАМИЗ
- 2. Слюна является одной изважнейших жидкостей организма • В полости рта находится биологическая жидкость, которая называется смешанной слюной или ротовой жидкостью (в дальнейшем слюна). • Слюна имеет неорганическую и органическую составляющую (вещества неорганической и органической природы). • Неорганическая составляющая слюны представлена макро и микроэлементами, которые могут находится в составе различных соединение или в ионизированной форме.
- 3.
- 4. Некоторые белковые инебелковые вещества, входящие в состав слюны НАЗВАНИЕ КОНЦЕНТРАЦИЯ Общий белок Муцин Лизоцим 1,5 – 3,0 г/л 2,5 –2,7 г/л 0,18 г/ л 0,03 –0,17 моль/л 1,4 –3,0 моль/л 2,6 моль/л 0,08 – 0,39 ммоль/л Мочевая кислота Мочевина Аммиак Холестерин Глюкоза Лактат 0,62 –1,56 ммоль/л 20 – 40 мг/л
- 5. Органические компоненты слюны Органическиекомпоненты в слюне оставляют 0,8‐6,0 г/л, что в 10‐15 раз меньше, чем в крови. Попадают в смешанную слюну из разных источников: ‐ слюнных желез (на рис.) ‐ клеток слизистой оболочки полости рта ‐ десневой бороздки ‐ крови ‐ клеток микроорганизмов Их количество зависит от состояния ротовой полости и всего организма в целом.
- 7. Органический состав слюны • Смешаннаяслюна содержит белки, липиды, витамины, гормоны, органические кислоты, небелковые азотистые соединения ‐ мочевину, мочевую кислоту, свободные аминокислоты и нуклеиновые кислоты. • Органические вещества слюны можно условно разделить на 2 группы: белковой и небелковой природы. • По данным электрофореза в слюне содержится до 500 различных белков, из них 120‐150 называются секреторными. • Большинство белков слюны являются гликопротеинами, что обеспечивает вязкость слюне.
- 8. Белки слюны представлены полиморфнымигруппами и единичными формами: Полиморфные группы белков: ‐ белки, богатые пролином ‐ гистатины ‐ белки, богатые гистидином, ‐ белки, богатые тирозином (статхерины или стазерины) ‐ цистатины ‐ муцины ‐ ферменты слюны (пероксидазы и др.) Некоторые белки существуют в единичной форме: фактор роста эпителия, фактор роста нервов, лактоферрин и др.
- 9. Белки, богатые пролином (ББП) Выделяются, восновном, с секретом околоушных слюнных желез. В этих белках пролин, глицин и глутамин составляют от 70% до 88% всех аминокислотных остатков. ББП составляют 70% всех белков секрета и подразделяются на кислые, основные и гликозилированные.
- 10. Кислые белки, богатые пролином(ББП) - своим отрицательно заряженным концом связываются с кальцием, начинают формировать пелликулу зуба (первыми осаждаются на эмаль) ‐ предотвращают деминерализацию - ингибируют рост кристаллов фосфата кальция в перенасыщенном слюнном секрете - связывают многочисленные микроорганизмы полости рта ‐ ускоряют образование зубного налета
- 11. Основные белки, богатые пролином •Основные ББП связывают танин, содержащийся в пищи, тем самым защищают оболочку полости рта. Танины способны индуцировать синтез этих белков. • Основные ББП могут взаимодействовать с мембраной стрептококков, нарушать ее проницаемость и вызывать гибель микроорганизмов.
- 12. Гликозилированные белки, богатые пролином -выступают в роли смазки, покрывая слизистые оболочки полости рта; ‐ связываются с бактериями и осаждаются на эмали зуба после кислых ББП; ‐ ускоряют образование пелликулы зуба и в дальнейшем зубного налета; ‐ способствуют образованию комка пищи и обеспечивают его проглатывание.
- 13. Гистатины ‐ белки богатыегистидином (ББГ) • В них практически отсутствует пролин, много аргинина и лизина, а содержание гистидина достигает 25%. • Они участвуют в защите полости рта, проявляя антивирусное и противогрибковое действие. • Гистатины проникают внутрь уничтожаемых клеток и вызывают их гибель. • Прочно связываясь с гидроксиапатитами эмали участвуют в формировании приобретенной пелликулы зуба (ППЗ). • Некоторые ББГ ингибируют рост кристаллов гидроксиапатитов.
- 14. Белки, богатые тирозином – статхериныили стазерины • Это гликофосфопротеины с высоким содержанием тирозина. На N‐концах молекул находятся отрицательные повторы (Асп‐Сер‐Сер‐Глу‐Глу), содержащие фосфорилированные остатки серина, которые связывают кальций. • Стазерины участвуют в образовании приобретенной пелликулы зуба (ППЗ), препятствуют чрезмерно быстрому осаждению ионов фосфора и кальция на поверхности эмали, связывая их. • Совместно с гистатинами они ингибируют рост аэробных и анаэробных бактерий.
- 15. Цистатины ‐ кислые низкомолекулярные белки Цистатиныингибируют лизосомные ферменты, специфически связываясь в активном центре: ‐ цистеиновые (тиоловые) протеазы (катепсины B, H, L) ‐ сериновые протеазы (катепсины А). Есть данные о том, что через ингибирование активности протеиназ цистатины выполняют антимикробную и антивирусную функцию. Один из цистатинов присутствует в пелликуле зуба. При снижении рН протеазы могут гидролизовать белки слюны.
- 16. Муцины слюны (от анг.mucus – слизь) • Гликопротеины, в которых много остатков пролина (до 50%), серина, треонина и углеводных цепей полисахаридов (50-70%). • Аминокислотные остатки пролина вызывают изгибы полипептидной цепи, к серину и треонину О-гликозидными связами крепятся короткие полисахаридные цепи. • В слюне присутствует муцин-1 (Mr 250 кДа) и муцин-2 (Mr 100 кДа).
- 17. Муцины выполняют специфические функции. •Основные белки, обеспечивающие вязкость слюны. Муцины участвуют в образовании мицелл слюны, (помогают структурировать слюну), благодаря способности связывать воду. • Молекулы муцинов вместе с ББП образуют слизистую пленку (пелликулу), которая защищает клетки ротовой полости от бактериальных, вирусных, химических и др. воздействий. • Выполняют роль смазки не только в полости рта, но и в кишечнике, бронхах.
- 18. Молекула муцина • Молекуламуцинов похожа на гребенку и может связывать большое количество молекул воды. • На рисунке к полипептидной цепи (сплошная линия) прикреплены полисахаридные цепочки.
- 19. Лактоферрин – железосвязывающий и антибактериальный белок •Лактоферрин - гликопротеин, связывает ионы железа, необходимые для развития бактерий, и осуществляет тем самым антибактериальное действие. • Способен напрямую взаимодействовать с липополисахаридами мембраны Escherihia coli и вызывать их гибель. • Лактоферрин играет большую роль в поддержании иммунитета полости рта новорожденных.
- 20. Ферменты слюны • Всмешанной слюне проявляют активность более 100 ферментов. • В основном ферменты синтезируются слюнными железами, часть попадает в слюну из разрушенных клеток эпителия, бактериальных клеток или из крови. • В слюне присутствуют: - гликозидазы - фосфатазы - протеазы (катепсины A, B, H и L) - ДНКазы и РНКазы - ферменты – антиоксиданты и др.
- 21. Гликозидазы • К нимотносятся пищеварительные ферменты слюны – сазараза, мальтаза, липаза и a – амилаза(защитное действие). • a ‐ амилаза слюны гидролизует 1‐ 4 связи в крахмале и гликогене пищи, может разрушать полисахариды, входящие в состав мембраны гонококков, проявляя защитное действие. • Бактериальные ферменты: β ‐ глюкуронидаза, нейраминидаза, гиалуронидаза. • Закисление слюны способствует активации этих ферментов и разрушению структурных молекул соединительной ткани (зуба) и расщеплению муцинов (β ‐ глюкуронидаза), что приводит к развитию гингивита и кариеса. • Лизоцим ‐ антибактериальный фермент, разрушает стенки бактерий.
- 22. Лизоцим – гликозидаза, антибактериальныйфермент Лизоцимы – гликопротеины, молекулярная масса составляет 15-17 кДа, содержат до 50% углеводных компонентов. Катализируют реакцию гидролиза 1,4-гликозидных связей между N-ацетилглюкозамином и Nацетилмурамовой кислотой в гетерополисахаридах клеточных стенок бактерий и в гликозамингликанах.
- 23. Фосфатазы ДНКазы и РНКазы •Кислая фосфатаза оказывает деминерализующие действие на эмаль зуба, активность ее растет при пародонтите и кариесе. • Катализирует дефосфорилирование белков в кислой среде. рН оптимум действия фермента 4,5– 5,2. • Щелочная фосфатаза активна при рН 9,6 – 10, гидролизует фосфатсодержащие соединения. • ДНКазы и РНКазы разрушают нуклеиновые кислоты бактерий и вирусов. • Обладают противовирусным, антибактериальным и противомикробным действием.
- 24. Ферменты – антиоксиданты •Большое количество активных форм кислорода (АФК) оказывает губительное действие на компоненты мембран клеток тканей полости рта. • Защитным действием обладают ферменты, которые снижают концентрацию свободных радикалов. - супероксиддисмутаза (СОД) - каталаза - глутатионпероксидаза и др.
- 25. Слюнными железами синтезируются биологически активные вещества(БАВ) слюны: • • • • • Фактор роста эпителия (ФРЭ) Фактор роста нервов (ФРН) Паротин Ренин Каллекреины катализируют образование кининов, которые отвечают за расширение сосудов полости рта. БАВ слюны обладают эндокринной функцией и участвуют в регуляции гомеостаза многих органов и тканей организма.
- 26. Фактор роста эпителия(ФРЭ) – полипептид, состоящий из 53 аминокислотных остатков Мишенями для ФРЭ являются эпителиальные клетки слизистой оболочки полости рта и глотки и др. Фактор роста эпителия в эпителиальных клетках слизистой оболочки активирует матричные процессы (синтез РНК и белка). ФРЭ усиливает резорбцию костной ткани и деление одонтобластов, в то же время он угнетает дифференцировку одонтобластов, снижает синтез и созревание коллагенa I типа, а также активность щелочной фосфатазы.
- 27. Фактор роста нервов(ФРН) – белок, состоящий из цепей трех типов – a,β,y • Синтез и освобождение ФРН регулируется гормонами и нейромедиаторами. Действуя на клетки-мишени увеличивает образование определенных ферментов, ответственных за синтез нуклеотидов и липидов. • Оказывая мощное противоспалительное действие, фактор роста нервов стимулирует заживление поврежденных тканей ротовой полости. • ФРН выделяется в слюну, где оказывает свое действие стимулируя митозы фибробластов, синтез нейромедиаторов и др.
- 28. Паротин и Ренин • Паротин- белок с Mr 100 Кд, синтезируется околоушными слюнными железами. • Паротин способствует минерализации твердых тканей организма, усиливает синтез белка и нуклеиновых кислот в одонтобластах и эпителиальных клетках слюнных желез. • Ренин – оказывает сосудосуживающие действие. • Участвует в регуляции сосудистого тонуса и микроциркуляции крови, превращая ангиотензиноген в ангиотензин.
- 29. Иммуноглобулины слюны - факторы специфическойзащиты • В слюне присутствуют все 5 классов иммуноглобулинов, а также секреторный – IgAs, продуцируемый слюнными железами. • IgAs находится в соединении с S-гликопротеином, который предохраняет его от разрушения ферментами. • Основной функцией секреторного IgAs в полости рта является подавление прикрепления бактерий на поверхности слизистой оболочки полости рта. • Т.О. IgAs обладает выраженной бактерицидностью, антивирусным и антитоксическим действием.
- 30. Защитные свойства слюны •Защитная функция слюны осуществляется благодаря наличию в ее составе: - защитных белков (муцинов, ББП, гистатинов, цистатинов, стазеринов, лактофферина и др.) - лейкоцитов - иммуноглобулинов (IgA,IgЕ,IgD,IgM,IgG и особенно секреторного – IgAs) - ферментов (лизоцима, супероксиддисмутазы, каталазы, глутатионпероксидазы, ДНКазы и РНКазы, a - амилаза и др.)
- 31. Лейкоциты – источникферментов, оказывающие защитное действие на ткани пародонта Наиболее характерные ферменты: - кислая фосфатаза (из лизосом лейкоцитов) - различные гликозидазы - протеиназы (катепсины G и D, коллагеназа, эластаза) - миелопероксидаза и др. Миелопероксидаза лейкоцитов катализирует реакцию: H2O2 + Cl− → H2O + OCl− Образующийся в реакции гипохлорит OClобладает в десятки раз более сильным бактерицидным действием, чем пероксид водорода.
- 32.
- 33. Неорганические вещества слюныв ммоль/л (по Т.П. Вавиловой) Вещество Слюна Плазма крови Na + 6,6 - 24 130 - 150 K+ 12 - 25 3,6 - 5,0 Cl - 11 - 20 97 - 108 Ca2+ общ 0,75 – 3,0 2,1 – 2,8 Фн 2,2 – 6,5 1,0 – 1,6 Ф общ 3,0 – 7,0 3,0 – 5,0 НСО3- 20 - 60 25 SCN- 0,5 – 1,2 0,1 – 0,2 Сu2+ 0,3 0,1 I- 0,1 0,01 F- 0,001 – 0,15 0,15
- 34. Кальций и фосфаты •Содержание ионов кальция в слюне находится в пределах 0,75 – 3,0 ммоль/л (как в плазме). Кальций может находиться в ионизированной (Са2+) или связанной с белками формах. • Фосфаты содержатся в слюне в форме свободных ионов гидро- и дигидрофосфата, на долю которых приходится 70 – 95% общего фосфата. Содержание фосфатов в слюне выше, чем в крови.
- 35. Мицеллярное строение слюны • Слюнаперенасыщена ионами кальция и фосфата, однако это не приводит к отложению этих минералов на поверхности зуба. Этому препятствует мицеллярное строение слюны. • Поддержание нерастворимых солей кальция в псевдорастворенном состоянии в составе слюны возможно благодаря формированию коллоидных образований – мицелл.
- 36. Строение мицеллы • Ядром мицеллслюны является нерастворимый фосфат кальция Са3(РО4)2, вокруг которого располагаются заряженные ионы кальция, гидро- и дигидрофосфатов, а также молекулы белков, основными из которых являются муцины и стазерины (на рисунке они изображены кругами и овалами).
- 37. Функции некоторых ионов слюны •Ионы Na + и K+ вместе с с другими ионами определяют осмотическое давление, буферную емкость и устойчивость мицелл слюны. • Бикарбонаты являются компонентами буферной системы слюны. • Ионы фтора попадают в слюну из десневой бороздки, фтор ускоряет процессы реминерализации, обладает ингибирующим действием на рост бактерий.
- 38. Теория развития кариеса •Одна из первых теорий кариеса была выдвинута в 1890 году Миллером. Она известна под названием "химико‐паразитическая" теория. С некоторыми дополнениями она доминирует и в настоящее время. Согласно этой теории, механизм развития кариеса состоит в том, что микроорганизмы на поверхности зубов продуцируют органические кислоты, в частности, молочную, которая растворяет минеральные компоненты зубов. • Среди других точек зрения можно назвать протеолитическую теорию, согласно которой ферменты бактерий растворяют органическую матрицу зубов.
- 39. Зубной налет являетсяодной из причин развития кариеса и зубного камня •Зубной налет – структура, образованная при прилипании к пелликуле зуба бактерий и продуктов их жизнедеятельности, а также компонентов слюны и неорганических веществ. •Основными составляющим зубного налета являются гликопротеины слюны, микроорганизмы, внеклеточные полисахариды, слущенный эпителий слизистой оболочки полости рта.
- 40. Образование зубного налетаначинается спустя один час после приема пищи: на приобретенную пелликулу зуба налипают бактерии. • На начальных стадиях формирования зубного налета в нем преобладают аэробные микроорганизмы, которые разрушают органические молекулы до углекислого газа. • Белки приобретенной пелликулы зуба, наделенные защитными свойствами, используя различные механизмы ‐ губят микроорганизмы или препятствуют их прилипанию, как например: иммуноглобулин ‐ IgAs.
- 41. Процессу созревания зубногоналета, сопутствует как смена микрофлоры, так и ряд биохимических процессов: 1. Смена микрофлоры. Аэробные микроорганизмы в процессе уплотнения зубного налета гибнут и на смену им приходят анаэробные микроорганизмы.
- 42. 2. Результатом анаэробных процессов являетсязакисление рН, (в основном, за счет образования лактата и других органических кислот), а также накопление продуктов гниения аминокислот: сероводорода, аммиака, альдегидов, кетонов, фенола, крезола, скатола, которые обладают неприятным запахом.
- 43. 3. Растет активность гидролитическихферментов: гликозидаз, которые расщепляют углеводы и протеиназ, гидролизующих пептидные связи в белках. Гликозидазы отщепляют углеводные части от гликопротеинов, что приводит к резкому сокращению растворимости белков и выпадению их в осадок, а в дальнейшем к гидролизу до аминокислот.
- 44. 4. Образованные аминокислоты активно связываютионы кальция. Кроме того, они являются дополнительным субстратом для обеспечения жизнедеятельности микроорганизмов и синтеза ими внеклеточных полисахаридов.
- 45. 5. Высвободившиеся под действием гликозидазуглеводы, а также остатки углеводов пищи используются микроорганизмами для синтеза липких полисахаридов ‐ гликанов: декстрана (из глюкозы) и левана (из фруктозы), которые обеспечивают склеивание зубного налета, а также являются внеклеточным депо углеводов для микроорганизмов.
- 46. Структурная формула левана, синтезируетсяиз фруктозы и быстро гидролизуются леваназой.
- 47. Структурная формула декстрана, разветвленныйполисахарид, образованный остатками глюкозы
- 48. 6. Катаболизм аминокислот приводитк подщелачиванию зубного налета за счет процессов, сопровождающихся образованием аммиака. Таких как: дезаминирование аминокислот, расщепление мочевины уреазой (источник лейкоциты), восстановление нитрат‐ и нитрит‐ ионов до аммиака под действием соответствующих редуктаз бактерий. Источником уреазы в полости рта являются микроорганизмы.
- 49. 7. В результате подщелачивания создаютсяоптимальные условия для функционирования щелочной фосфатазы, которая высвобождает фосфат из органических соединений, что приводит к повышению его концентрации.
- 50. В результате протеканияперечисленных выше процессов, в зубном налете могут реализоваться две диаметрально противоположные ситуации: 1. Формируется кислая среда, в которой происходит деминерализация эмали и развитие кариеса. 2. Формируется щелочная среда и аккумулируются высокие концентрации кальция и фосфатов, то есть создаются условия для выпадения в осадок солей кальция и образования зубного камня.
- 51. Формированию кислой средыслюны способствует пища, богатая углеводами • При снижении рН ниже 5,6 слюна приобретает деминерализующие свойства. • Понижение рН приводит к протонированию фосфатных групп поверхностного слоя мицеллы. • HPO‐ + Н+ H2PO4– • Уменьшается отрицательный заряд мицелл. • Мицеллы слюны становятся менее устойчивыми, что способствует растворению ядра и вымыванию ионов Ca2+.
- 52. • В кислойсреде увеличивается возможность замещения ионов кальция в гидроксиапатитах эмали на ионы водорода, растет растворимость кристаллов гидроксиапатитов, а также повышается активность кислой фосфатазы – фермента, способствующего деминерализации. • Происходит деминерализация эмали и развитие кариеса.
- 53. В щелочной средесоздаются условия для минерализации зубного налета • При повышении рН происходит, наоборот, депротонирование HPO42-, в результате образуются ионы PO43-, связывающиеся с ионами кальция и образующие труднорастворимые соли Са3(PO4)2. • Образующиеся соли Са3(PO4)2 могут включаться как в состав ядра мицеллы, так и в состав других соединений, образующих зубной камень.
- 54. Образование зубного камня •Факультативные анаэробные бактерии, находящиеся в зубном налете, секретируют конечные продукты обмена азот, аммиак и мочевину. • Аммиак взаимодействует с фосфатными группами, образуя гидрофосфат – анионы, которые связывают кальция и образуют плохо растворимую соль – брушит, дающую начало формированию зубного камня. • Минерал брушит (CaHPO4∙2H2O) составляет 50% всех видов апатитов зубного камня.
- 55. Минералы зубного камня •По мере старения брушита состав его меняется, образуются соединения более сложного строения: октокальцийфосфат Ca8H2(РО4)6∙5Н2О и гидроксиапатиты. • В небольших количествах в зубном камне присутствуют также карбонатапатит, фторапатит, соли магния (струвит, витлоктит) и другие минералы.
- 56. Условиями минерализации зубногоналета и образования зубного камня являются: • Участие кислотообразующих микроорганизмов; • Повышение в слюне ионов кальция и фосфатов, вызванное снижением устойчивости мицеллы слюны; • Размножение микроорганизмов, продуцирующих аммиак и мочевину; • Повышение содержания в зубном налете метаболитов, погибших бактерий, способных удерживать кальций и фосфаты; • Участие щелочной фосфатазы, которая повышает содержание гидрофосфат – ионов в налете.
- 57.