Лекция 4 Формирование слюнного секрета

В полости рта находится биологическая жидкость, которая называется ротовой жидкостью или смешанной слюной. Рис.12.1.

Объемпроточной слюны составляет 0,5-2,0 л в сутки, рН 6,8-7,4.

Слюна состоит из:

■ воды - 99,4%;

■ органических веществ; О,6 %

■ неорганических веществ.

Формирование проточной слюны протекает в два этапа:

1. Образование первичного секрета – изотонической слюны. Этот секрет содержит белки, многие из них являются специфическими и в других секретах не встречаются, а также много солей.

2. Формирование гипотонической слюны. В слюнном протоке часть катионов и анионов реабсорбируются эпителиальными клетками, а слюну секретируются ионы калия и некоторые белки. Реабсорбция Na⁺ в протоках слюнных желез протекает аналогично процессу реабсорбции Na⁺ в канальцах почек и регулируется альдостероном.

Слюна, поступающая в полость рта является гипотонической, осмотическое давление составляет 1/6 от ее давления в ацинарных клетках.

Слюна секретируется в ответ на импульс возбуждения. В течение большей части дня (вне приема пищи), частота нейроимпульсов низкая, это обеспечивает «нестимулированный» уровень тока слюны. Скорость секреции

нестимулированной слюны составляет ~0,3мл/мин. Эта величина вариабельна, она ↑ в середине дня и ↓до 0,1 мл/мин в ночное время.

Объем секрета зависит:

■ от пола;

■ возраста;

■ физического и эмоционального состояния организма

■ сезона года;

■ обезвоживания организма;

■ освещенности помещения;

■ положения тела;

■ приема медикаментов и др факторов.

Секреция «нестимулированной» слюны связана с выполнением одной из основных ее функций – защитной, в то время как большой стимулированный ток слюны необходим для улучшения пищеварения (формирование пищевого комка и проглатывание).

Влияние медиаторов на секрецию слюны (рис.12.4).

В регуляции формирования слюнного секрета принимают участие:

■ нейропептид Р (субстанция Р), который увеличевает проницаемость ацинарной клетки для белков плазмы крови;

■ вазоактивный кишечный полипептид (пептид VTP), который регулирует тонус кровеносных сосудов и секреторную функцию эпителиальных клеток.

Трансдукция сигнала медиаторов идет с помощью АЦС (аденилатциклазной системы) и ИФС (инозитолфосфатной системы).

Они регулируют:

■ поступление ионов в ацинарную клетку и из нее;

■ синтез белков слюны и их секрецию;

■ поток жидкости в клетку и из клетки.

От соотношения сигналов управления зависит скорость секреции, количество и состав секрета.

Неорганические компоненты слюны и ротовой жидкости – различные ионы: Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mo²⁺, Cu²⁺, CI^-, Fe³⁺, HPO₄^2-, H₂PO₄^-, HCO₃^- и др.

Они могут находиться как в ионизированной форме, так и в составе органических и неорганических соединений. Концентрация анионов и катионов в секрете зависит от многих факторов, в частности, от скорости слюноотделения.

Важнейшие компоненты слюны – ионы калия и натрия. В смешанной слюнесодержание калия в норме в 1,5-4 раза выше, чем в плазме крови. Вместе с другими ионами они определяют осмотическое давление, буферную емкость и мицеллярную структуру слюны.

При длительной гиперсаливации концентрация К⁺ в слюне снижается, натрия значительно возрастает и может достигать 130 ммоль/л.

рН слюны. Смешанная слюна имеет рН близкое к нейтральному – 5,6-7,9.

Поддержание оптимального значения рН осуществляют буферные системы:

▪ белковая;

▪ фосфатная [Na₂HPO₄]/ [NaH₂PO₄];

▪ бикарбонатная [НСО₃^-]/[Н₂СО₃].

Бикарбонатная система обеспечивает 80% буферных свойств слюны, но является не очень стабильной, так как карбоангидраза легко превращает НСО₃^- в СО₂.

_{КАРБОАНГИДРАЗА}

Н⁺ + НСО₃^- → Н₂СО₃ СО₂ + Н₂О

Значение рН ротовой жидкости зависит от содержания NH₃. Источниками аммиака является:

■ мочевина, попадающая в слюну из крови; бактериальный фермент уреаза

ее гидролизует:

О _УРЕАЗА

Н₂N-С- NН₂ + Н₂О СО₂ + 2NН₃

■ NН₃, который выделяют микроорганизмы (МО).

Повышение NH₃ в ротовой жидкости приводит к смещению рН в слабощелочную сторону.

Влияние на рН слюны оказывают анаэробные микроорганизмы, окисляющие глюкозу до лактата.

Кальций и фосфаты:

■ участвуют в регуляции рН слюны;

■ препятствуют растворению апатитов эмали;

■ участвуют в «изоморфных» замещениях в кристаллах ГАП

Изменение концентрации этих ионов в слюне отражается на реминерализующих свойствах слюны и резистентности тканей зуба к развитию кариеса.

Кальций в слюне находится в двух формах:

■ ионизированный кальций - 50%;

■ Са²⁺ связанный с белками – 15%;

■ остальная часть Са²⁺ находится в составе солей цитрата и фосфата.

Са²⁺/Са_общий - отношение концентраций ионизированного кальция к общему показывает долю кальция, способного участвовать в реминерализации эмали. В норме он равен 0,54, его снижение приводит:

■ к появлению свободных мест в кристаллической решетке эмали;

■ увеличению ее проницаемости для других ионов.

Общего фосфата в слюне в 2-3 раза выше чем в плазме. От 70% до 95% составляет неорганический фосфат – НРО₄^2-, Н₂РО₄^- и РО₄^3-.

Перенасыщенность смешанной слюны ионами фосфата и кальция не приводит к отложению минеральных компонентов на поверхности зубов. Этому препятствуют мицеллярное строение слюны, а также присутствующие в ротовой жидкости специфические белки.

Мицеллы слюны – это коллоидные образования. Состав мицеллы описывается следующей формулой:

{[m(Са₃(РО₄)₂]·n(НРО₄^2-)·yН₂О·(n-х)Са²⁺·zН₂О}^2х-∙хСа²⁺·zН₂О

Ядро мицелы состоит из молекул фосфата кальция m[(Са₃(РО₄)₂]. Некоторые белки слюны повышают устойчивость мицеллы, т.к. связывая кальций включаются в диффузный слой.

Строение мицеллы фосфата кальция.

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

● Снижение рН приводит к протонированию фосфатных групп потенциалобразующего слоя:

НРО₄^2- + Н⁺ → Н₂РО₄^-

Это приводит к:

■ ↓заряда мицеллы;

■ диссоциации Са²⁺ с поверхности мицелл;

■↑ вероятность агрегации мицелл;

■↓минерализующие свойства слюны;

■↑ деминерализующие свойства.

При повышении рН слюны, происходит быстрое депротонирование

Н₂РО₄^- → Н⁺ + Н⁺ + РО₄^3-

РО₄^3- образуют с кальцием труднорастворимые соли Са₃(РО₄)₂ зубного камня.

РО₄^3- + 3Са²⁺ → Са₃(РО₄)₂

● При повышении концентрации К⁺ и Na⁺ в смешанной слюне, возрастает потеря потенциалобразущим слоем фосфат-ионов и образование растворимых солей К₂НРО₄ или Na₂НРО₄, что, вероятно, дает начало камнеобразованию.

НРО₄^2- + 2К⁺ → К₂НРО₄

НРО₄^2- + Na ⁺ → Na ₂НРО₄.

Существует тесная связь между состоянием зубов и функцией слюнных желез. Гипосаливация или полное отсутствие слюны (ксеростомия) снижают реминерализующие свойства слюны и приводят к кариесу.

Белки и ферменты смешанной слюны различаются по:

■ месту синтеза;

■ первичной структуре пептидной цепи;

■ строению и составу углеводной составляющей;

■ функциональной активности.

Белки поступают в слюны из (рис.12.11.):

■ слюнных желез - 90%;

■ клеток слизистой оболочки полости рта;

■ десневой бороздки;

■ крови;

или имеют бактериальное происхождение.

Многие белки слюны полифункциональны (рис.12.10).

Большинство белков слюнных желез – гликопротеины. Специфический углеводный фрагмент может составлять до 70% его молекулярной массы.

Биосинтез и структура муцинов.

Муцины – это гликопротеины, имеющие:

● большую молекулярную массу:

● высокое содержание углеводов (50-70% от массы молекулы).

Одна пептидная цепь содержит от 400 до 800 цепочек из 8-10 моносахаридных остаков. Муцины, в основном, синтезируются клетками поднижнечелюстных и подъязычных желез.

▪ Синтез полипептидных цепей идет на полирибосомах, связанных с ЭР.

▪ В полости ретикулума, происходит N-гликозилирование белка – присоединение моносахаридных остаков к - NH₂ группам Асн.

▪ В аппарате Гольджи идет удлинение олигосахарида связанного с Асн и О-гликозилирование по ОН-группам Сер и Тре. О-связанные олигосахаридные цепи обеспечивают взаимодействие между молекулами муцина и его защиту от протеаз слюны.

▪ В клетках желез муцины связывают Са²⁺ и упаковываются в секреторные гранулы.

▪ Секреция муцинов сопровождается увеличением их объема примерно в 600 раз всего за 40 мс, за счет быстрого их гидратирования (рис.12.12).

Освобожденный из гранул кальций участвует в:

● реминерализации эмали;

● поддержании стабильности мицелл фосфата кальция.

В слюне между гидратированными молекулами муцина возникают дисульфидные мостики. Образованные структуры:

● придают слюне вязкость;

● обеспечивают высокие адгезивные свойства муцинов.

Молекулы муцина образуют пелликулу, которая:

● играет роль селективного фильтра для эмали;

● защищает эмаль от пищевых кислот и продуктов жизнедеятельности микроорганизмов (МО).

Муцины формируют пленку на поверхности слизистой полости рта и

защищают ее от неблагоприятных воздействий:

● механических;

● химических;

● тепловых;

● бактерильных;

● вирусных.

Специфические слюнные белки. Не присутствуют в других секретах.

Белки, богатые пролином, статхерины, гистатины, цистатины.

Для них характерно:

● преобладание одной или нескольких аминокислот;

● полифункциональное проявление активности;

● наличие домена, обеспечивающего их прикрепление к эмали или клеткам эпителия;

● ингибирующее действие на протеазы бактериального происхождения;

● присутствие доменов проявляющих антибактериальную, антигрибковую функции.

Группоспецифические (антигенспецифические) вещества слюны.

Это – гликопротеины, у которых:

● белковую часть, составляет 15%;

● ди- и три-сахаридные – 85% массы молекулы;

● первичная структура углеводных цепочек имеет индивидуальные

особенности;

● строение углеводных цепочек идентично олигосахаридам мембраны эритроцитов у каждого человека.

● ди-три-сахариды проявляют антигенные свойства (рис.12.16).

Синтезируются антигенсодержащие гликопротеины в малых слюнных железах и точно соответствуют группе крови. Их содержание в слюне составляет 10-130 мг/дл. Анализ слюны на присутствие антигенсодержащих белков используют в судебной медицине.

Ферменты слюны.

Ферменты смешанной слюны ( более 100) различающихся поместу синтеза:

● слюнные железы;

● клетки эпителия полости рта;

● бактериальные клетки;

● лейкоциты.

Большая часть ферментов относится к классу гидролаз и подклассам:

● пептидаз (протеаз);

● гликозидаз.

Снижение рН слюны способствует активации бактериальных гликозидаз, которые:

● разрушают гликопротеины и ГАГ соединительной ткани пародонта и вызывают развитие гингивита;

● расщепляя углеводную составляющую муцинов, нарушают структуру пелликулы и увеличивает вероятность развитие кариеса.

Протеазы слюны различаются по месту синтеза:

● слущенные клетки эпителия полости рта;

● бактериальные клетки;

● лейкоциты.

В норме протеазы не активны, так как в слюне присутствуют их ингибиторы, которые вырабатываются в слюнных железах. При гингивитах и пародонтитах их количество возрастает.

Биологически активные вещества слюны.

Слюнные железы выполняя эндокринную функцию, участвуют в регуляции гомеостаза многих органов и тканей организма. Они синтезируют и секретируют в слюну:

● инсулиноподобный белок;

● фактор роста нервов (ФРН);

● фактор роста эпителия (ФРЭ);

● паротин;

● эритропоэтин;

● фактор роста мезодермы и другие БАВ

Фактор роста нервов (ФРН) секретируется поднижнечелюстными слюнными железами. Действуя на клетки-мишени ФРН:

● увеличивает поглощение клетками глюкозы, поэтому ↑V гликолиза;

● активирует работу Nа⁺,К⁺-АТРазы;

● индуцирует образование ферментов катализирующих синтез нуклеотидов и липидов;

● стимулирует заживление поврежденных тканей ротовой полости;

● стимулирует образование кишечных гормонов.

Фактор роста эпителия (ФРЭ) секретируется поднижнечелюстными железами. Андрогены, прогестины, тироксин увеличивают синтез и повышают концентрацию в крови этого фактора.

ФРЭ в составе слюны попадает в желудок и далее в кишечник. При повреждения слизистой ЖКТ он проявляет митогенное действие, снижает секрецию соляной кислоты в желудке, стимулирует заживление язв желудка и 12-перстной кишки.

Паротин – гормон белковой природы, в смешанной слюне присутствуют близкие по структуре молекулы: паротин S, А, В и С. Они синтезируются околоушными (паротидными) железами, только паротин S в поднижнечелюстных железах.

Гормон:

● регулирует фосфорно-кальциевый обмен подобно кальцитонину;

● способствует минерализации эмали;

● усиливает пролиферацию хряща;

● стимулирует синтез НК и белка в одонтобластах;

● регулирует минерализацию дентина и костей;

● понижает концентрацию кальция и глюкозы в плазме крови.

Защитные системы полости рта.

У здорового человека видовой состав микро­флоры полости рта отличается постоянством. Количество обитающих в полости рта мик­роорганизмов находится в состоянии динами­ческого равновесия благодаря антибактериаль­ным факторам слюны. Ферменты и белки слюны способны контролировать количественный и качественный состав мик­рофлоры и тем самым поддерживать гомеостаз полости рта.

Защитные системы полости рта подразделя­ются на неспецифические и специфические. К неспецифические относятся белки слюны лизоцим, лактоферрин, лактопероксидаза (пероксидаза).

Лизоцим (мурамидаза) является гликозидазой расщеп­ляющая гликозидную связь между остатками N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурановой кислоты в полисахаридных цепях муреина (рис.12.22.).

Муреин, который подвергается атаке, входит в соста­ве гликопротеина клеточной стенки бактерий. Нарушение его структуры приводит к изменению проницаемости мембраны, лизису и фагоцитозу поврежденных клеток.

В ротовой жидкости присутствует небольшое количество пероксида водорода (Н₂О₂), который вырабаты­вают в основном аэробные бактерии. Н₂О₂ спонтанно разрушается с образованием супероксидного аниона (О₂^-), вызывающего гибель анаэробных микро­организмов, которые не имеют ферментативной защиты от супероксидных анионов (12.23).

В полости рта анаэробов в 10 раз больше, чем аэробов. Увеличение колонии анаэ­робов, которые вырабатывают лактат, приводит к:

● ↓ рН смешанной слюны;

● активации пероксидазы.

Фермент с высокой скоростью катализирует образование гипотиоцианата, из которого спонтанно образуются супероксидные анионы, повреждающие липиды клеточных мембран ана­эробных микроорганизмов. Такой путь образования О₂^- оказывает в десятки раз более мощное антибактериальное действие и способствует восстановлению равновесия между аэробами и анаэробами в ротовой полости.

Гипотиоцианат-ион и О₂^- не опасны для клеток эпителия ротовой полости, т.к. они способны быстро инактивировать эти ионы.

Лактоферин принадлежит к семейству трансферринов – железосвязывающих и антибактериальных белков.

Связывая железо, лактоферрин снижает его поступление в бактериальную клетку. Это приводит к замедлению образования гемсодержащих ферментов, участвующих в энергетическом обмене бактерий. Недостаток АТФ тормозит развитие и колонизацию патогенной микрофлоры.

Иммуноглобулины и белки системы ком­племента относятся к системе специфической защиты полости рта

В слюне иммуноглобулины представлены 5 клас­сами: IgА, IgD, IgЕ, IgG и IgМ, но особые защитные свойства проявляет sIgА. Он состоит из двух молекул IgА, связанных пептидами J и SC. Секреторный компонент (SC) – является гликопротеином, он синтезируется клетками железистого эпителия и экспонируется на поверхности базолатеральной мембраны. SC выполняет функцию рецептора, который спе­цифически взаимодействует с димером (IgА)₂-J. Образованный комплекс путем эндоцитоза пос­тупает в клетку и перемещается к апикальной части мембраны (рис.12.24).

Во время экзоцитоза от SС-рецептора под действием протеолитических ферментов отщеп­ляется трансмембранная часть. В секрет поступа­ет иммуноглобулины, состоящие из 2 мономеров IgА, объединенных J-пептидом и уко­роченным SС-гликопротеином. Формирование такой сложной структуры повы­шает устойчивость sIgА к протеолизу ферментами смешанной слюны и воздействию денатурирую­щих факторов, таких, как температура, измене­ние рН и др.

Секреторные иммуноглобулины (sIgА) (рис.12.25):

● подавляют адгезию бактерий на слизистой оболочке полос­ти рта;

● активируют систему комплемента, которая поврежда­ет мембраны микроорганизмов и вызывают их гибель;

● связывают вирусы и снижают их адсорбцию и реп­родукцию в эпителиальных клетках слизистой оболочки;

● снижают адгезию кариесогенного стрептокок­ка на эмали зуба и препятствуют развитию кариеса.

Система комплемента представлена 20 белками, которые образуются в печени, в десневую жидкость попадают из крови. При взаимодействии с комплексом антиген-антитело происходит:

● последовательная активация сериновых протеаз (белков системы);

● образование биологически активных пептидов;

● прикрепление больших белков к мембране бактерий.

Образованные комплексы формируют в мембране микроорганизмовотверстия, что приводит к нарушению их метаболизма и гибели (рис.12.27,12.28).

Пептиды, освобождающиеся в процессе активации системы комплемента, усиливают защитную реакцию, вызывая расширение кровеносных сосудов и привлекая фагоцитирующие клетки к местам скопления микроорганизмов. Кроме того, комплемент повышает способность фагоцитирующих клеток связывать, поглощать и разрушать поврежденные микроорганизмы.

К защитной функции слюны относится при­сутствие в ней ряда факторов свертывающей и противосвертывающей систем крови. Их присутствие имеет большое значение, так как микротравмы полости рта пищейвозникают ежедневно.

Увеличение количес­тва микроорганизмов в полости рта может быть вызвано:

● нарушением слюнообразования и слюноотделения;

● гигиенического состояния полости рта;

● наличием соматических заболеваний.

В этих случаях система защиты полости рта ослаблена или недостаточна для подавления патогенного действия больших колоний микроорганизмов.