Муцин биологическая роль. Слюна человека: состав, функции, ферменты

Слюнообразование и слюноотделение – это сложные процессы, которые происходят в слюнных железах. В этой статье также мы рассмотрим все функции слюны.

Слюнообразование и его механизмы изучены, к сожалению, недостаточно хорошо. Вероятно, образование слюны определенного качественного и количественного состава происходит вследствие сочетания фильтрации в слюнные железы компонентов крови (например: альбуминов, иммуногло­булинов С, А, М, витаминов, лекарственных препаратов, гормонов, воды), избирательного выведения части профильтрованных соединений в кровь (например, некоторых белков плазмы крови), дополнительного введения в слюну компонентов, синтезируемых самой слюнной железой в кровь (например, муцинов).

Факторы влияющие на слюнообразование

Поэтому изменить слюнообразование могут как систем­ ные факторы , т.е. факторы изменяющие состав крови (например, поступление фтора с водой и пищей), так и факторы местные , влияющие на функционирование самих слюнных желез (например, воспаление желез). В целом состав секретируемой слюны качественно и количественно отличается от такового сы­воротки крови. Так, содержание общего кальция в слюне примерно вдвое ниже, а содержание фосфора вдвое выше, чем в сыворотке крови.

Регулирование слюноотделения

Слюнообразование и слюноотделение регулируется лишь рефлекторно (условный ре­флекс на вид и запах пищи). В течение большей части дня частота нейроимпульсов низкая и это обеспечивает так называемый базовый или “нестимулированный” уровень, тока слюны.

При приеме пищи, в ответ на вкусовой и жевательный раздражители, происходит значительное увеличе­ние числа нейроимпульсов и секреция стимулируется.

Скорость секреции слюны

Скорость секреции сме­шанной слюны в состоянии покоя в среднем составляет 0,3-0,4 мл/мин, сти­муляция жеванием парафина увеличивает данный показатель до 1-2 мл/мин. Скорость нестимулированного слюноотделения у курильщиков со стажем до 15 лет до курения – 0,8 мл/мин, после курения – 1,4 мл/мин.

Соединения, содержащиеся в табачном дыме (свыше 4 тыс. различных соединений, в том числе около 40 канцерогенов), оказывают раздражающее действие на ткань слюнных желез. Значительный стаж курения приводит к истощению вегетативной нервной системы, в ведении которой находятся слюнные железы.

Местные факторы

• гигиеническое состояние полости рта, инородные тела в полости рта (протезы)
• химический состав пищи за счет ее остатков в полости рта (нагрузка пищи углеводами увеличивает их содержание в ротовой жидкости)
• состояние слизистой полости рта, пародонта, твердых тканей зубов

Суточный биоритм слюнообразования

Суточный биоритм: слюнообразование ночью снижается, это создает оптимальные условия для жизнедеятельности микрофлоры и ведет к значи­тельному изменению состава органических компонентов. Известно, что скорость секреции слюны опреде­ляет кариесрезистентность: чем выше скорость, тем более устойчивы зубы к кариесу.

Нарушение слюноотделения

Наиболее часто встречающееся нарушенное слюнообразование – это пониженная секреция (гипофункция). Наличие гипофункции может указывать на побочное действие лекарственного лечения, на системное заболевание (сахарный диабет, диарея, лихорадочные состояния), на гиповитаминоз А, В. Истинное снижение слюноотделения может не только сказаться на состоянии слизистой оболочки полости рта, но также отражать патологические изменения в слюнных железах.

Ксеростомия

Термин «ксеростомия» относится к ощущению пациентом сухости в полости рта. Ксеростомия редко является единственным симптомом. С ней связаны ротовые симптомы, которые включают повышенную жажду, повышенное потребление жидкости (особенно во время еды). Иногда пациенты жалуются на жжение, зуд в полости рта («синдром горящего рта»), на инфекцию полости рта, на трудности ношения съемных протезов, на ненормальные вкусовые ощущения.

Гипофункция слюнной железы

В тех случаях когда слюнообразование недостаточно, можно говорить о гипофункции. Сухость, выстилающих ротовую полость тканей, является основной чертой гипофункции слюнной железы. Слизистая полости рта может выглядеть истонченной и бледной, потерявший свой блеск, при касании быть сухой. Язык или зеркало могут прилипать к мягким тканям. Также важно увеличение заболеваемости кариесом зубов, наличие ротовой инфекции, особенно кандидомикоза, образование фиссур и долек на спинке языка, иногда припухание слюнных желез.

Повышение слюноотделения

Слюнообразование и слюноотделение повышается при инородных телах в полости рта в промежутках между приемами пищи, повышенной возбудимости вегетативной нервной системы. Уменьшение функциональной активности вегетативной нервной системы ведет к застою и развитию атрофических и воспалительных процессов в органах слюноотделения.

Функции слюны

Функции слюны, которая на 99% состоит из воды и 1%растворимых неорганических и органических соединений.

1. Пищеварительная
2. Защитная
3. Минерализующая

Пищеварительная функция слюны , связанная с пищей, обеспечивается стимулированным током слюны в ходе самого приема пищи. Стимулированная слюна секретируются под влиянием раздражения вкусовых рецепторов, жевания и других возбуждающих стимулов (например, как следствие рвотного рефлекса). Стимулированная слюна отличается от нестимулированной как по скорости секреции, так и по составу. Скорость секреции стимулированной слюны колеблется в широких пределах от 0,8 до 7 мл/мин. Активность секреции зависит от природы раздражителя.

Так установлено, что слюноотделение может стимулироваться механически (например, за счет жевания резинки, даже без вкусового наполнителя). Однако подобная стимуляция не так активна, как стимуляция за счет вкусовых раздражителей. Среди вкусовых стимуляторов наибольшей эффективностью обладают кислоты (лимонная кислота). Среди ферментов стимулированной слюны преобладающим является амилаза. 10% белка и 70% амилазы вырабатывается околоушными желе­зами, остальное количество - преимущественно подчелюст­ными железами.

Амилаза – кальцийсодержащий металлоэнзим из группы гидролаз, ферментирует углеводы в полость рта, способствует удалению остатков пищи с поверхности зубов.

Щелочная фосфатаза вырабатывается мелкими слюнными железами, играет специфическую роль в формиро­вании зубов и реминерализации. Амилазу и щелочную фосфатазу относят к маркерным ферментам, дающим информа­цию о секреции больших и мелких желез слюны.

Защитная функция слюны

Защитная функция, направленная на сохранение целостности тканей полости рта обеспечиваются, прежде всего нестимулированной слюной (в состоянии покоя). Скорость ее секреции составляет в среднем 0,3 мл/мин., однако скорость секреции может быть подвержена довольно значительным суточным и сезонным колебаниям.

Пик нестимулированной секреции приходится на середину дня, а в ночное время секреция снижается до значений менее 0,1 мл/ мин. Защитные механизмы полости рта делятся на 2 группы: неспецифические факторы защиты , действующие вообще против микроорганизмов (чужеродных), но не против конкретных представителей микрофлоры, и специфические (специфическая иммунная система), влияющие только на определенные виды микроорганизмов.

Слюна содержит муцин – это сложный белок, гликопротеид, содержит около 60% углеводов. Углеводный компонент представлен сиаловой кислотой и N-ацетилгалактозамином, фукозой и галактозой. Олигосахариды муцина образуют о-гликозидные связи с остатком серина и треонина в белковых мо­лекулах. Агрегаты муцина образуют структуры, прочно удерживающие воду внутри молекулярного матрикса, благодаря этому растворы муцина обладают значительной вязкостью. Удаление сиаловой кислоты значительно снижает вязкость растворов муцина. Ротовая жидкость с относительной плотностью 1,001 -1,017.

Муцины слюны

Муцины слюны покрывают и смазывают поверхность слизистой оболочки. Их крупные молекулы предотвращают прилипание бактерий и колонизацию, защищают ткани от физического повреждения и позволяют им устоять перед тепловыми перепадами. Некоторая мутность слюны обусловлена наличием клеточных элементов.

Лизоцим

Особое мес­то принадлежит лизоциму, синтезируемому слюнными железами и лейкоцитами. Лизоцим (ацетилмурамидаза) – щелочной белок, действующий как муколитический фермент. Обладает бактерицидным действием за счет лизиса мураминовой кислоты – компонента бактериальных клеточных мембран, стимулирует фагоцитарную активность лейкоцитов, участвует в регенерации биологических тканей. Естественным ингибитором лизоцима является гепарин.

Лактоферрин

Лактоферрин оказывает бактериостатическое действие, обусловленное конкурентным связыванием ионов железа. Сиалопероксидаза в комплексе с перекисью водорода и тиоционатом подавляет активность бактериальных ферментов и оказывает бактериостатический эффект. Гистатин обладает антимикробной активностью в отношении Candida и Streptococcus. Цистатины подавляют активность бактериальных протеаз в слюне.

Иммунитет слизистых оболочек не является простым отражением общего иммунитета, а обусловлен функцией самостоятельной системы, оказывающей важное воздействие на формирование общего иммунитета и течение заболевания в полости рта.

Специфическим иммунитетом является способность микроорганизма избирательно реагировать на попавшие в него антигены. Главным фактором специфической антимикробной защиты являются иммунные γ-глобулины.

Секреторные иммуноглобулины слюны

В полости рта наиболее широко представлены IgA, IgG, IgM, но главным фактором специфической защиты в слюне являются секреторные иммуноглобулины (в основном класса А) . Нарушают бактериальную адгезию, поддерживают специфический иммунитет против патогенных бактерий полости рта. Видоспецифические антитела и антигены, входящие в состав слюны, соответствуют группе крови человека. Концентрация групповых антигенов А и В в слюне выше, чем в сыворотке крови и других жидкостях организма. Однако у 20% людей количест­во групповых антигенов в слюне может быть низким или полностью отсутствовать.

Иммуноглобулины класса А представлены в организме двумя разновидностями: сывороточными и секреторными. Сывороточный IgA по своему строению мало чем отличается от IgC и состоит из двух пар полипептидных цепей, соединенных дисульфидными связями. Секреторный IgA устойчив к действию различных протеолитических ферментов. Существует предположение о том, что чувствительные к действию ферментов пептидные связи в молекулах секреторного IgA закрыты вследствие присоединения секреторного компонента. Эта устойчивость к протеолизу имеет важное биологическое значение.

IgA синтезируются в плазматических клетках собственной пластинки слизистой оболочки и в слюнных железах, а секреторный компонент – в эпителиальных клетках. Для попадания в секреты IgA должен преодолевать плотный эпителиальный слой, выстилающий слизистые оболочки, молекулы иммуноглобулина А могут проходить этот путь как по межклеточным пространствам, так и через цитоплазму эпителиальных клеток. Другой путь появления иммуноглобулинов в секретах – поступление их из сыворотки крови в результате транссудации через воспаленную или поврежденную слизистую оболочку. Плоский эпителий, выстилающий слизистую оболочку рта, действует как пассивное молекулярное сито, особо благоприятствующее проникновению IgG.

Минерализирующая функция слюны . Минералы слюны весьма разнообразны. В наибольшем количестве содержатся ионы Na + , K + , Ca 2+ , Cl – , фосфаты, бикарбонаты, а также множество микроэлементов, таких как магний, фтор, сульфаты и др. Хлориды - активаторы амилазы, фосфаты участвуют в об­разовании гидроксиапатитов, фтори­ды - стабилизаторы гидроксиапатита. Главная роль в образовании гидроксиапатитов принад­лежит Са 2+ , Mg 2+ , Sr 2+ .

Слюна служит источником поступления в эмаль зубов кальция и фосфора, следовательно, слюна в норме является минерали­зующей жидкостью. Оптимальное соотношение Са/Р в эмали, необходимое для процессов минерализации, равно 2,0. Снижение этого коэффициента ниже 1,3 способствует развитию кариеса.

Минерализующая функция слюны состоит в воздействии на процессы минерализации и деминерализации эмали.

Систему эмаль-слюна теоретически можно рассматривать как систему: кристалл ГА ↔ раствор ГА (раствор ионов Са 2+ и НРО 4 2-),

Cоотношение скоростей процес­ сов растворения и кристаллизации ГА эмали при постоянных температуре и площади соприкосновения раствора и кристалла зависит только от произве­дения молярных концентраций ионов кальция и гидрофосфата.

Скорость растворения и кристаллизации

Если скорости растворения и кристаллизации равны, в раствор пере­ходит столько ионов, сколько их осаждается в кристалл. Произведение мо­лярных концентраций в этом состоянии – состоянии равновесия – называет­ся произведением растворимости (ПР).

Если в растворе [Са 2+ ] [НРО 4 2- ] = ПР, раствор считается насыщенным.

Если в растворе [Са 2+ ] [НРО 4 2- ] < ПР, раствор считается ненасы­щенным, то есть происходит растворение кристаллов.

Если в растворе [Са 2+ ] [НРО 4 2- ] > ПР, раствор считается пересы­щенным, происходит рост кристаллов.

Молярные концентрации ионов кальция и гидрофосфата в слюне та­ковы, что их произведение больше, чем расчетное ПР, необходимое для поддержания равновесия в системе: кристалл ГА ↔ раствор ГА (раствор ионов Са 2+ и НРО 4 2-).

Слюна пересыщена этими ионами. Такая высокая концентрация ионов кальция и гидрофосфата способствует их диффузии в эмалевую жидкость. Последняя благодаря этому также представляет собой пересыщенньй раствор ГА. Это обеспечивает преимущество минерализации эмали при ее созревании и реминерализации. В этом и состоит сущность минерализующей функции слюны. Минерализующая функция слюны зависит от рН слюны. Причина заключается в снижении в слюне концентрации гидрокарбонатных ионов вследствии реакции:

HPO 4 2- + H + H 2 PO 4 –

Дигидрофосфатные ионы Н 2 РО 4 – в отличии от гидрофосфатных НРО 4 2- при взаимодействии с ионами кальция не дают ГА.

Это приводит к тому, что слюна превращается из пересыщенного рас­твора в насыщенный или даже ненасыщенный раствор по отношению ГА. При этом увеличивается скорость растворения ГА, т.е. скорость деминерализа­ции.

рН слюны

Снижение рН может происходить при усилении деятельности микро­флоры в связи с продукцией кислых продуктов обмена. Основной продуци­руемый кислый продукт – молочная кислота, образуется при распаде в клетках бактерий глюкозы. Увеличение скорости деминерализации эмали становится значимым при снижении рН ниже 6,0. Однако такое сильное закисление слюны в полости рта происходит редко в связи с работой бу­ферных систем. Чаще происходит локальное закисление среды в участке образования мягкого зубного налета.

Увеличение рН слюны относительно нормы (защелачивание) приво­дит к увеличению скорости минерализации эмали. Однако при этом усили­вается и скорость отложения зубного камня.

Статерины в слюне

Ряд белков слюны вносят свой, вклад в реминерализацию подповерх­ностных поражений эмали. Статерины (пролиносодержащие белки) и ряд фосфопротеинов препятствуют кристаллизации минералов в слюне, поддерживают слюну в состоянии перенасыщенного раствора.

Их молекулы обладают способностью связывать кальций. При падении рН в зубном налете они освобождают ио­ны кальция и фосфата в жидкую фазу зубного налета, таким образом спо­собствуя усилению минерализации.

Таким образом, в норме в эмали протекают два противоположно на­правленных процесса: деминерализация вследствие выхода ионов кальция и фосфата и минерализация вследствие встраивания в решетку ГА этих ио­нов, а также роста кристаллов ГА. Определенное, соотношение скорости деминерализации и минерализации, обеспечивает поддержание нормальной структуры эмали, ее гомеостаз.

Гомеостаз определяется главным образом составом, скоростью секреции и физико-химическими свойствами ротовой жидкости. Переход в ГА эмали ионов из ротовой жидкости сопровож­дается изменением скорости деминерализации. Важнейшим фактором, влияющим на гомеостаз эмали является концентрация протонов в ротовой жидкости. Снижение рН ротовой жидкости может привести к усилению растворения, деминерализации эмали

Буферные системы слюны

Буферные системы слюны представлены бикарбонатной, фосфатной и белковой системами. рН слюны колеблется от 6,4 до 7,8, в более широких пределах, чем рН крови и зависит от ряда факторов - гигие­нического состояния полости рта, характера пищи. Наиболее сильным дестабилизирующим pH фактором слюны является кислотообразующая активность микрофлоры полости рта, которая особенно усиливается после приема углеводной пищи. “Кислая” реакция ротовой жидкости наблюдается очень редко, хотя локальное снижение pH – явление закономерное и обусловлено жизнедеятельностью микрофлоры зубного налета, кариозных полостей. При низкой скорости секреции рН слюны сдвигается в кислую сторону, что способствует развитию кариеса (рН<5). При стиму­ляции слюноотделения происходит сдвиг рН в щелочную сторону.

Микрофлора полости рта

Микрофлора полости рта крайне разнообразна и включает бактерии (спирохеты, риккетсии, кокки и др.), грибы (в том числе актиномицеты), простейшие, вирусы. При этом значительную часть микроорганизмов полости рта взрослых людей составляют анаэробные виды. Микрофлора подробно рассматривается в курсе микробиологии.

Статья на конкурс «био/мол/текст»: Муцины - главные гликопротеины слизи, покрывающей дыхательные, пищеварительные и мочеполовые пути. Слизистый слой защищает от инфекций, обезвоживания, физических и химических повреждений, а также играет роль смазки и способствует прохождению веществ по тракту. Но интересно другое: оказывается, по изменению уровня продукции муцинов в эпителиальных клетках различных органов - легких, простаты, поджелудочной железы и других - можно судить о развитии скрытых до поры до времени онкологических процессов. Особенно это актуально при затруднениях в диагностике рака и в определении источника опухолевых клеток при метастазировании.

Обратите внимание!

Спонсором номинации «Лучшая статья о механизмах старения и долголетия» является фонд «Наука за продление жизни ». Спонсором приза зрительских симпатий выступила фирма Helicon .

Спонсоры конкурса: Лаборатория биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions и Студия научной графики, анимации и моделирования Visual Science .

Рисунок 1. Секретируемые и мембранные формы муцинов в защитном барьере эпителия. а - Секретируемые муцины формируют поверхностный защитный гель над эпителиальными клетками. MUC2 - самый распространенный муцин слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта. б - Трансмембранные муцины экспонируются на поверхности клеток эпителия, где они представляют собой часть гликокаликса . Участки с тандемными повторами аминокислот на N-конце жестко закреплены над гликокаликсом, и при их отрыве у MUC1 и MUC4 открываются субъединицы муцинов, способные передать в клетку стрессовый сигнал. Рисунок из .

В слизистой оболочке муцины выполняют важную защитную функцию. Они помогают организму очищаться от ненужных субстанций, держать дистанцию от патогенных организмов и даже регулировать поведение микробиоты. В кишечнике, например, мукопротеины участвуют в диалоге между бактериями и эпителиальными клетками слизистой. Микробиота через эпителиальные клетки влияет на продукцию муцинов (рис. 2), а те, в свою очередь, могут участвовать в передаче воспалительных сигналов . К гликанам муцинов прикрепляются бактериофаги , которые тоже вносят свою лепту в регуляцию численности бактерий . Углеводные цепи мукопротеинов прекрасно связывают воду, образуя плотный слой и удерживая таким образом антимикробные белки от смывания в просвет кишечника . Конечно, в слизистой желудочно-кишечного тракта (и не только его) мукопротеины не являются основным защитным механизмом. Помимо муцинов в защите участвуют антимикробные пептиды, секретируемые антитела, гликокаликс и другие структуры.

Рисунок 2. Влияние микробиоты на секрецию слизи. Бактерии - комменсалы толстой кишки в ходе катаболизма неперевариваемых в тонкой кишке углеводов образуют короткоцепочечные жирные кислоты (SCFA , short-chain fatty acids ), такие как ацетат, пропионат и бутират , которые повышают продукцию муцинов и защитную функцию эпителия. Рисунок из .

При длительном стрессовом воздействии на клетку возможна ее раковая трансформация. Под действием стресса клетка может потерять полярность, в результате чего ее апикальные трансмембранные молекулы, среди которых присутствуют и муцины, начнут экспонироваться на базолатеральных поверхностях. В этих местах муцины - нежелательные гости, так как их неспецифическое связывание с другими молекулами и рецепторами может привести к нарушению межклеточных и базальных контактов. MUC4, например, содержит EGF -подобный домен, способный связываться с тирозинкиназным рецептором соседней клетки и приводить к нарушению плотных контактов . Лишенная связи с окружением, деполяризованная клетка имеет все шансы превратиться в раковую, если уже не является ею.

Рисунок 3. Структура мукопротеина MUC1. СТ - цитоплазматический домен, ТМ - трансмембранный домен. Рисунок из .

В диагностике некоторых видов злокачественных опухолей изучают профиль производимых клетками муцинов. Дело в том, что экспрессия генов разных типов мукопротеинов во время развития организма имеет специфические пространственно- временные рамки. Однако при онкологических заболеваниях часто наблюдают нерегулируемую экспрессию некоторых из этих генов. Например, MUC1 (рис. 3) в определенном количестве является маркером рака мочевого пузыря . При патологии концентрация MUC1 значительно увеличивается, изменяется и структура мукопротеина. Путем воздействия на клеточный метаболизм через тирозинкиназные и другие рецепторы MUC1 усиливает продукцию факторов клеточного роста .

Однако оценка сывороточного уровня MUC1 - не слишком чувствительный, хотя и высокоспецифичный метод диагностики рака мочевого пузыря, для скрининга не подходящий, но для слежения за прогрессией пригодный. Установлено также, что благоприятный исход заболевания связан с гиперпродукцией рецептора к эпидермальному фактору роста HER3 на фоне повышенного содержания MUC1. Только с помощью совокупного анализа этих маркеров можно строить какие-то прогнозы.

Дальнейшие исследования, связанные с этим муцином, будут посвящены изучению влияния взаимодействий MUC1 с различными факторами и рецепторами на течение болезни. Кроме того, уже идентифицирован генный локус, ответственный за синтез молекулы MUC1. Этот локус рассматривают в качестве возможной мишени для проведения генной терапии в целях уменьшения риска развития первичной опухоли и ее метастазирования*.

* - Подробно о генетической терапии рассказано в статье «Генная терапия против рака » .

Другое исследование выявило, что аномальная экспрессия гена, кодирующего MUC4, является маркером рака поджелудочной железы. Ген этого муцина заметно экспрессировался именно в раковых клетках, но не в тканях нормальной или даже воспаленной железы (при хроническом панкреатите). В качестве основного диагностического метода ученые использовали ПЦР с обратной транскрипцией . Этим же способом они оценили и уровень синтеза мРНК MUC4 в моноцитарной фракции периферической крови пациентов: ведь именно по крови в случае успеха было бы легче всего проводить скрининг в клиниках. Такой анализ оказался достоверным способом выявления панкреатической аденокарциномы на ранних стадиях. У здоровых людей и при опухолях других органов экспрессию гена MUC4 не фиксировали .

Открытие того факта, что трансмембранные муцины ассоциированы с клеточной трансформацией и могут способствовать развитию опухоли, положило начало новому направлению в изучении противораковых агентов - пока в доклинических исследованиях.

Увеличение продукции муцинов можно наблюдать при самых разных болезнях, затрагивающих слизистые. Однако в некоторых случаях профиль экспрессии генов разных муцинов, возможно, удастся связать с конкретной патологией. Да и среди многочисленных структурных трансформаций муцинов, характерных для рака, можно выделить те, которые станут наиболее специфичными маркерами для рутинного выявления той или иной опухоли.

Литература

1. Behera S.K., Praharaj A.B., Dehury B., Negi S. (2015). Exploring the role and diversity of mucins in health and disease with special insight into non-communicable diseases . Glycoconj. J. 32 , 575-613;
2. Kufe D.W. (2009). Mucins in cancer: function, prognosis and therapy . Nat. Rev. Cancer . 9 , 874-885;
3. Linden S.K., Sutton P., Karlsson N.G., Korolik V., McGuckin M.A. (2008). Mucins in the mucosal barrier to infection . Mucosal Immunol. 1 , 183-197;
4. Shan M., Gentile M., Yeiser J.R., Walland A.C., Bornstein V.U., Chen K. et al. (2013). Mucus enhances gut homeostasis and oral tolerance by delivering immunoregulatory signals . Science . 342 , 447-453;
5. Kamada N., Seo S.U., Chen G.Y., Núñez G. (2013). Role of the gut microbiota in immunity and inflammatory disease . Nat. Rev. Immunol. MUC ) gene expression in human pancreatic adenocarcinoma and chronic pancreatitis: a potential role of MUC4 as a tumor marker of diagnostic significance . Clin. Cancer Res. 7 , 4033-4040;
6. Brayman M., Thathiah A., Carson D.D. (2004). MUC1: A multifunctional cell surface component of reproductive tissue epithelia . Reprod. Biol. Endocrinol. 2 , 4..

Особенности состава, свойства, зависимость от стимуляции слюноотделения. Физиологическая роль слюны.
Смешанная слюна(ротовая жидкость) представляет собой вязкую(по причине присутствия гликопротеинов) жидкость.Колебания рН слюны зависят от гигиенического состояния полости рта, характера пищи, скорости секреции. При низкой скорости секреции рН слюны сдвигается в кислую сторону, при стимуляции слюноотделения- в щелочную.
Слюна продуцируется тремя парами крупных слюнных желез и множеством мелких железок языка, слизистой оболочки неба и щек. Из желез по выводным протокам слюна поступает в полость рта. В зависимости от набора и интенсивности секреции разных гландулоцитов в железах они выделяют слюну разного состава. Околоушные-25% и малые железы боковых поверхностей языка, содер­жащие большое количество серозных клеток, секретируют жидкую слюну с высокой концентрацией хлоридов натрия и калия и высо­кой активностью амилазы. Выделяют жидкий белковый секрет. Мелкие слюнные железы вырабатывают более густую и вязкую слюну, содержащую гликопротеины. Секрет поднижнечелюстной железы-70% (смешанный белково-слизистый секрет) богат органическими веществами, в том числе муци­ном, содержит амилазу, но в меньшей концентрации, чем слюна околоушной железы. Слюна подъязычной железы3-4% (смешанный белково-слизистый секрет) еще более богата муцином, имеет выраженную щелочную реакцию, высокую фосфатазную активность. Секрет слизистых желез, рас­положенных в корне языка и неба, особенно вязок из-за высокой концентрации муцина. Здесь же есть и мелкие смешанные железы. Количество выделяемой слюны изменчиво и зависит от состояния организма, вида и запаха пищи.
Физиологическая роль слюны.
-смачивание и размягчение пищи
-смазывающая функция
-переваривающая
-защитная
-минерализация эмали
-поддержание оптимального рН
-регуляторная
-выделительная

2. Ферменты слюны-альфа амилаза , лизоцим, пероксидаза, фосфатаза, пептидилпептидаза и др. Их происхождение и значение.
Амилаза
-Кальций-содержащий металлофермент.
- Гидролизует внутренние  1,4-гликозидные связи в крахмале и подобных полисахаридах.
- Имеется несколько изоферментов  -амилазы.
- Мальтоза – главный конечный продукт переваривания.
-выделяется с секретом паротидной железы и губных мелких желез
-не связана с возрастом, но меняется в течении суток и зависит от приема пищи
Лизоцим
- Глобулярный белок с мол. массой 14 kDa.

Секретируется эпителиальными клетками протоков слюнных желез и нейтрофильными лейкоцитами.

Действует как антимикробный агент в отношении грам+ и грам- бактерий, грибов и некоторых вирусов.

Механизм антимикробного эффекта связан со способностью лизоцима гидролизовать гликозидную связь между N-ацетилглюкозамином и N-ацетилмурамовой кислотой
-(NANA-NAМA) в полисахаридах клеточных стенок бактерий.

Пероксидаза и каталаза
-железо-порфириновые ферменты антибактериального действия
-окисляют субстраты, используя перекись водорода в качестве окислителя
-пероксидаза слюны имеет несколько изоформ
-слюна отличается высокой активностью пероксидазы
-источником миелопероксидазы являются нейтрофильные лейкоциты
-каталаза имеет бактериальное происхождение
-катаза расщепляет перекись водорода, образуя кислород и воду
Щелочная фосфатаза
-гидролизует эфиры фосфорной кислоты
-активирует минерализацию костной ткани и зубов
-источником фермента являются подъязычные железы
Кислая фосфотаза
-источником являются околоушные железы, лейкоциты и микроорганизмы
-существуют 4 изоформы кислой фосфатазы
-активирует процессы деминерализации тканей зубов и резорбцию костной ткани пародонта
Каброангидраза
-относится к классу лиаз
-катализирует расщепление связи С-О в угольной кислоте, что приводит к образованию молекул СО2 и Н2О
-ее концентрация очень низка во время сна и растет в дневное время, после пробуждения и завтрака
-регулирует буферную емкость слюны
-ускоряя удаление кислот с поверхности зуба, она защищает эмаль зубов от деминерализации
Цистатины
- Семейство из 8 белков, образующихся из общего предшественника.
- Являются фосфопротеинами с молекулярной массой 9-13 kDa.
- Содержат различные группы, обладающие свойствами мощных ингибиторов бактериальных протеиназ.
- 2 типа цистатинов обнаружены в составе зубной пелликулы.
Нуклеазы(РНК-азы и ДНК-азы)

Играют важную роль в осуществлении защитной функции смешанной слюны
-источником являются лейкоциты
-в слюне обнаружены кислые и щелочные РНК-азы и ДНК-азы, отличающиеся разнообразными функциями
-при некоторых воспалительных процессах мягких тканей полости рта их количество увеличивается

3. Небелковые низкомолекулярные компоненты слюны: глюкоза, карбоновые кислоты, липиды, витамины и др.

4. Неорганические компоненты слюны, их распределение в слюне стимулированной и нестимулированной, катионный и анионный состав. Кальций, фосфор, роданиды. рН слюны. Буферные системы слюны. Причины и значение ацидотического сдвига рН.
Неорганические компоненты, входящие в состав слюны, представлены анионами Cl, PO4, HCO3, SCN, I, Br, F, SO4, катионами Na, K, Ca, Mg и микроэлементами Fe, Cu, Mn, Ni, Li, Zn, Cd, Pb, Li и др. все минеральные макро-микроэлеменьы находятся как в виде простых ионов, так и в составе соединений -солей, белков и хелатов.
Анионы НСО3 экскретируется посредством активного транспорта из околоушной и поднижнечелюстной слюнных желез и определяют буферную емкость слюны. Концентрация НСО3 слюны «покоя» составляет 5 ммоль/л, а в стимулированной-60 ммоль/л.
В смешанную слюну ионы Na и K поступают с секретом околоушных и подчелюстных слюнных желез. Слюна из подчелюстных желез содержит 8-14 ммоль/л К и 6-12 ммоль/л Na. В паротидной слюне определяется еще большее количество К- около 25-49 ммоль/л и значительно меньше натрия - всего 2-8 ммоль/л.

Слюна перенасыщена ионами фосфора и кальция. Фосфат содержится в двух формах: в виде «неорганического» фосфата и связаного с белками и другими соединениями. Содержание общего фосфата в слюне достигает 7,0 ммоль/л, из них 70-95% приходится на долю неорганического фосфата (2,2-6,5 ммоль/л), который представлен в виде моногидрофосфата - НРO 4 - и дигидрофосфата - Н 2 РО 4 - . Концентрация моногидрофосфата изменяется от уровня ниже 1 ммоль/л в слюне «покоя» до 3 ммоль/л в стимулированной слюне. Концентрация дигидрофосфата слюны «покоя» достигает 7,8 ммоль/л, а в стимулированной слюне его становится меньше 1 ммоль/л.

Содержание кальция в слюне различно и колеблется от 1,0 до 3,0 ммоль/л. Кальций, как и фосфаты, находится в ионизированной форме и в соединении с белками. Существует коэффициент соотно- шения Са 2+ /Са общий, который равен 0,53-0,69.
Такая концентрация кальция и фосфатов необходима для поддержания постоянства тканей зуба. Этот механизм протекает через три основных процесса: регуляцию рН; препятствие в растворении эмали зуба; включение ионов в минерализованные ткани.

Увеличение в плазме крови до нефизиологических величин ионов тяжёлых металлов сопровождается их выведением через слюнные железы. Поступившие со слюной в ротовую полость ионы тяжёлых металлов взаимодействуют с выделенными микроорганизмами молекулами сероводорода и образуются сульфиды металлов. Так появляется «свинцовая кайма» на поверхности эмали зубов.

При разрушении мочевины уреазой микроорганизмов в смешанную слюну освобождается молекула аммиака (NH 3). Тиоцинаты (SCN - , роданиды) поступают в слюну из плазмы крови. Тиоцианиты образуются из синильной кислоты с участием фермента роданезы. В слюне курильщиков содержится в 4-10 раз больше роданидов, чем у некурящих. Их количество также может возрастать при воспалении пародонта. При распаде йодтиронинов в слюнных железах освобождаются иодиды. Количество иодидов и тиоцианатов зависит от скорости слюноотделения и снижается при увеличении секреции слюны.

Буферные системы слюны.
Буферными системами называют такие растворы, которые способны сохранять постоянство рН-среды при их разбавлении или добавлении небольшого количества кислот, оснований. Уменьшение рН называют ацидозом, а увеличение - алкалозом.
Смешанная слюна содержит три буферных системы: гидрокарбонатную, фосфатную и белковую. Вместе эти буферные системы формируют первую линию защиты против кислотных или щелочных воздействий на ткани полости рта. Все буферные системы полости рта имеют различные пределы ёмкости: фосфатная наиболее активна при рН 6,8-7,0, гидрокарбонатная при рН 6,1-6,3, а белковая обеспечивает буферную ёмкость при различных значениях рН.

Основной буферной системой слюны является гидрокарбонатная , которая представляет собой сопряжённую кислотно-основную пару, состоящую из молекулы H 2 CO 3 - донора протона, и гидрокарбонатиона НСО 3 - акцептора протона.

Во время приёма пищи, жевания буферная ёмкость гидрокарбонатной системы обеспечивается на основе равновесия: СО 2 + Н 2 О = НСО 3 + Н + . Жевание сопровождается повышением слюноотделения, что приводит к уве-

личению концентрации гидрокарбоната в слюне. При добавлении кислоты фаза перехода СО 2 из растворённого газа в свободный (летучий) газ значительно возрастает и увеличивает эффективность нейтрализующих реакций. В силу того, что конечные продукты реакций не накапливаются , происходит полное удаление кислот. Этот феномен получил название «буфер-фаза».

При длительном стоянии слюны происходит потеря СО 2 . Э та особенность гидрокарбонатной системы называется стадией буферизации, и она продолжается до тех пор, пока не израсходуется больше 50% гидрокарбоната.

После воздействия кислот и щелочей H 2 CO 3 быстро распадается до CO 2 и H 2 O. Диссоциация молекул угольной кислоты происходит в две стадии:

H 2 CO 3 + H 2 O HCO 3 - + H 3 O + HCO 3 - + H 2 O CO 3 2- + H 3 O +

Фосфатная буферная система слюны представляет собой сопряжён- ную кислотно-основную пару, состоящую из иона дигидрофосфата H 2 PO 2- (донор протона) и иона моногидрофосфата - HPO 4 3- (а к ц е п т о р протона). Фосфатная система менее эффективна по сравнению с гидро- карбонатной и не имеет эффекта «буфер-фазы». Концентрация HPO 4 3- в слюне не определяется скоростью слюноотделения, поэтому ёмкость фосфатной буферной системы не зависит от приёма пищи или жевания.

Реакции компонентов фосфатной буферной системы с кислотами и основаниями происходят следующим образом:

При добавлении кислоты: HPO 4 3- + H 3 O + H 2 PO 2- + H 2 O

При добавлении основания: H 2 PO 2- + ОН - HPO 4 3- + H 2 O

Белковая буферная система имеет сродство к биологическим процессам, протекающим в полости рта. Она представлена анионными и катионными белками, которые хорошо растворимы в воде. Эта буферная система включает более 944 различных белков, но до конца не известно, какие именно белки участвуют в регуляции кислотно-основного равновесия. Карбоксильные группы радикалов аспартата, глутамата, а также радикалы цистеина, серина и тирозина являются донорами протонов

В связи с этим белковая буферная система эффективна как при pH 8,1, так и pH 5,1.

рН слюны «покоя» отличается от рН стимулированной слюны. Так, нестимулированный секрет из паротидной и поднижнечелюстной слюнных желёз имеет умеренно кислый рН (5,8), который увеличивается до 7,4 при последующей стимуляция. Этот сдвиг совпадает с увеличением в слюне количества НСО 3 - до 60 ммоль/л.

Благодаря буферным системам у практически здоровых людей уровень pH смешанной слюны восстанавливается после еды до исход- ного значения в течение нескольких минут. При несостоятельности буферных систем pH смешанной слюны снижается, что сопровождается увеличением скорости деминерализации эмали и инициирует развитие кариозного процесса.

На pH слюны в большой степени влияет характер пищи: при приё- ме апельсинового сока, кофе с сахаром, клубничного йогурта pH снижается до 3,8-5,5, в то время как употребление пива, кофе без сахара практически не вызывают сдвигов pH слюны.
Причины:
Обычно продукты окисления органических кислот быстро удаляются из организма. При лихорадочных заболеваниях , кишечных расстройствах, беременности ,голодании и др. они задерживаются в организме, что проявляется в лёгких случаях появлением в моче ацетоуксусной кислоты и ацетона (т. н. ацетонурия ), а в тяжёлых (например, при сахарном диабете ) может привести к коме .
5. Белки слюны. Общая характеристика. Муцин, иммуноглобулины, другие гликопротеины. Специфические белки слюны. Роль белков в функциях слюны.
Ряд белков слюны синтезируются слюнными железами. Они представлены муцином, белками богатыми пролином, иммуноглобулинами, паротином, лизоцимом, гистатинами, цистатинами, лактоферинном и др. белки имеют разную молекулярную массу, наибольшей обладают муцины и секреторный иммуноглобулин А. Эти белки слюны на слизистой оболочке полости рта формируют пелликулу, которая обеспечивает смазку, защищают слизистую оболочку от воздействия факторов внешней среды и протеолитических ферментов, выделяемых бактериями и разрушенными полиморфоядерными лейкоцитами, а также предотвращают ее высушивание.
Муцины

Глобулярные белки
-Муцины весьма гидрофильны (устойчивы к дегидратации).
-Обладают уникальными реологическими свойствами (высокой вязкостью, эластичностью, адгезивностью при низкой растворимости).
-Различают 2 главных типа муцинов (MG1 и MG2).
-Выстраиваясь в одном направлении с потоком жидкости, молекулы муцинов служат в качестве биологической смазки, снижая силу трения движущихся элементов ротовой полости.
-Могут прикрепляться к полисахаридам мембран бактерий, создавая муциновую оболчку вокруг клеток бактерий, и, таким образом, прекращать их агрессивное действие.
-Муцины являются главными структурными компонентами зубной пелликулы.

Иммуноглобулины (Ig)

- Антитела являются иммуноглобулинами плазмы крови (γ-глобулины).

Образуются в клетках иммунной системы (лимфоциты).

Все основные типы (IgA, IgM, IgG, Ig D, IgE) обнаружены в ротовой жидкости.

Нейтрализуют антигены бактерий и вирусов.

Основными структурными единицами являются 2 тяжелые и

2 легкие цепи, соединенные межцепочечными дисульфидными связями.

Оба типа цепей содержат вариабельные концы, участвующие в узнавании и связывании антигенов.

Гистатины

Семейство из 12 гистидин-богатых пептидов.

Секретируются околоушными и подчелюстными железами.

Остатки отрицательно заряженных аминокислот располагаются вблизи С-конца.

Принимают участие в образовании зубной пелликулы.

Ингибируют рост кристаллов гидроксиапатитов.

Мощные ингибиторы бактериальных протеиназ.
Лактоферрин

Гликопротеин, входящий в состав многих жидкостей тела.

Наибольшая концентрация лактоферрина имеет место в слюне и молозиве.

Лактоферрин выполняет защитную функцию , т.к. связывает Fe 3+ ионы, необходимые для роста и размножения бактерий.

Лактоферрин способен изменять редокс-потенциал бактерий, что также приводит к бактериостатическому эффекту.

Пролин-богатые белки (PRPs)

Подобно статерину, также асимметричные молекулы

Ингибируют рост кристаллов фосфата кальция

Ингибирование обусловлено 30 остатками отрицательно заряженных аминокислот вблизи N-конца.

PRPs способствуют адгезии бактерий на поверхности эмали:

С-конец ответственен за высокоспецифичное взаимодействие с бактериями ротовой жидкости,

Пролин-глутамильный дипептидный фрагмент, локализованный на С-конце, выполняет эту функцию
α - и β-дефензины

Цистеин-богатые пептиды с преимущественно β-складчатой структурой.

Вырабатываются лейкоцитами.

Действуют как антимикробные агенты в отношении грам+ и грам- бактерий, грибов и некоторых вирусов.

Могут образовывать каналы в микробных клетках и ингибировать в них синтез белков.
Кателицидины

Пептиды с преимущественно α-спиральной структурой.

Обнаружены в слюне, слизистых секретах и коже.

Могут образовывать ионные каналы в бактериальных клетках и ингибировать синтез белка.
6. Десневая жидкость. Особенности ее химического состава.
-Продуцируется в десневом желобке.

Состав аналогичен интерстициальной жидкости

Интактная десна вырабатывает ДЖ со скоростью 0.5-2.4 мл/сутки

Нормальная глубина десневого желобка - 3 мм или менее.

При пародонтите глубина этого желобка становится больше,чем 3 мм. В этом случае его называют десневым карманом.

Состав ДЖ:
1.Клетки

Слущенные эпителиальные клетки,

Нейтрофилы,

Лимфоциты и моноциты (небольшое кол-во),

Бактерии

2. Неорганические ионы

Те же, что и в плазме крови,

Фтор (ДЖ – источник F - для минерализации)

3.Органические компоненты

Белки (концентрация 61-68 г/л)

Белки – те же, что и в плазме – сывороточный альбумин, глобулины, комплемент, ингибиторы протеаз (лактоферрин), иммуноглобулины A,M,G,

Низкомолекулярные вещества - лактат, мочевина, гидроксипролин,

Ферменты (клеточные и внеклеточные)
Функции ДЖ:

Очищающая - Движение этой жидкости вымывает потенциально опасные клетки и бактерии.

Антибактериальная – иммуноглобулины, лактоферрин.

Реминерализующая – Ca 2+ , PO 3 H 2 - и F - ионы,

Кальций и фосфор участвуют в образовании пелликулы, но могут приводить к образованию зубного камня,

Антиоксидантная – ДЖ содержит те же антиоксиданты, что и общая ротовая жидкость.

Муцины (от лат. mucus - слизь)

выделения (секреты) эпителиальных клеток слизистых оболочек дыхательных, пищеварительных, мочеполовых путей, а также подчелюстных и подъязычных слюнных желёз. По химической природе М. - смеси углевод-белковых соединений - гликопротеидов (См. Гликопротеиды). Сообщают слизистым оболочкам влажность, эластичность; М. слюны способствуют смачиванию и склеиванию пищевого комка и его прохождению по пищеводу. Обволакивая слизистую оболочку желудка и кишечника, М. предохраняют её от воздействия протеолитических ферментов желудочного и кишечного сока. Выполняют в организме защитную функцию, например подавляют слипание (гемагглютинацию (См. Гемагглютинация)) эритроцитов, вызываемое вирусом гриппа.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Муцины" в других словарях:

- (от лат. mucus слизь), мукопротеины семейство высокомолекулярных гликопротеинов, содержащих кислые полисахариды. Имеют гелеобразную консистенцию, продуцируются эпителиальными клетками почти всех животных включая человека. Муцины основной… … Википедия

- (от лат. mucus слизь) гликопротеиды, входящие в состав вязких выделений слизистых оболочек животных, а также слюны, желудочного и кишечного соков. Обеспечивают влажность и эластичность слизистых оболочек … Большой Энциклопедический словарь

Сложные белки (гликопротеиды), входящие в состав секретов слизистых желёз. Содержат гл. обр. кислые полисахариды, соединённые с белком ионными связями. Фукомуцины (с высоким содержанием фукозы) встречаются в большинстве секретов слизистых желёз… … Биологический энциклопедический словарь

муцины - ов, мн. (ед. муцин, а, м.).mucine <лат. mucus слизь. Полужидкие, прозрачные, тягучие вещества, входящие в состав выделений слизистых оболочек, слюны, желудочного и кишечных соков. БАС 3. Лекс. Михельсон 1866: муцин; БСЭ 2: муци/ны … Исторический словарь галлицизмов русского языка

- (от лат. mucus слизь), гликопротеиды, входящие в состав вязких выделений слизистых оболочек животных, а также слюны, желудочного и кишечного соков. Обеспечивают влажность и эластичность слизистых оболочек. * * * МУЦИНЫ МУЦИНЫ (от лат. mucus… … Энциклопедический словарь

Мн. Полужидкие, прозрачные, тягучие вещества, входящие в состав выделений слизистых оболочек, слюны, желудочного и кишечных соков. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

- (от лат. mucus слизь), гликопроте иды, входящие в состав вязких выделений слизистых оболочек ж ных, а также слюны, желудочного и кишечного соков. Обеспечивают влажность и эластичность слизистых оболочек … Естествознание. Энциклопедический словарь

Состояние твёрдых и мягких тканей полости рта определяется количеством и свойствами слюны, которая выделяется слюнными железами, расположенными в переднем отделе пищеварительного тракта человека.

В слизистой оболочке языка, губ, щёк, твёрдого и мягкого нёба расположены многочисленные мелкие слюнные железы. За пределами полости рта имеются 3 пары крупных желёз - околоушные, подъ- язычные и поднижнечелюстные и сообщающихся с ней при помощи протоков.

6.1. СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ СЛЮННЫХ ЖЕЛЁЗ

Крупные слюнные железы относятся к альвеолярно-трубчатым и состоят из секреторных отделов и системы путей, выводящих слюну в полость рта.

В паренхиме слюнных желёз выделяют концевой отдел и систему выводных протоков. Концевые отделы представлены секреторными и миоэпителиальными клетками, которые связываются через десмосомы с секреторными клетками и способствуют выведению секрета из концевых отделов. Концевые отделы переходят во вставочные протоки, а они, в свою очередь, в исчерченные протоки. Для клеток последних характерно наличие расположенных перпендикулярно к базальной мембране вытянутых митохондрий. В апикальных частях этих клеток присутствуют секреторные гранулы. Односторонний транспорт слюны обеспечивается резервуарными и клапанными структурами, а также мышечными элементами.

В зависимости от состава выделяемой слюны различают белковые, слизистые и смешанные секреторные отделы. Околоушные слюнные железы и некоторые железы языка выделяют жидкий белковый секрет. Мелкие слюнные железы вырабатывают более густую и вязкую слюну, содержащую гликопротеины. Поднижнечелюстные и подъязычные, а также слюнные железы губ, щёк и кончика языка выделяют смешанный белково-слизистый секрет. Большую часть слюны образуют поднижнечелюстные слюнные железы (70%), околоушные

(25%), подъязычные (4%) и малые (1%). Такая слюна называется собственно слюной или проточной слюной.

Функции слюнных желёз

Секреторная функция . В результате секреторной деятельности больших и малых слюнных желёз увлажняется слизистая оболочка рта, что является необходимым условием для осуществления двустороннего транспорта химических веществ между слизистой оболочкой рта и слюной.

Выделительная (инкреторная) функция . Со слюной выделяются различные гормоны - глюкагон, инсулин, стероиды, тироксин, тиреотропин и др. Инкретируются мочевина, креатинин, дериваты лекарственных средств и другие метаболиты. Слюнные железы обладают избирательным транспортом веществ из плазмы крови в секрет.

Регуляторная (интегративная) функция . Слюнные железы обладают эндокринной функцией, которая обеспечивается благодаря синтезу в ней паротина и факторов роста - эпидермального, инсулиноподобного, роста нервов, роста эндотелия, роста фибробластов, которые оказывают как паракринное, так и аутокринное действие. Все эти вещества выделяются как в кровь, так и в слюну. Со слюной в незначи- тельных количествах они выделяются в полость рта, где способствует быстрому заживлению повреждений слизистой оболочки. Паротин также оказывает действие на эпителий слюнных желёз, стимулируя синтез белка в этих клетках.

6.2. МЕХАНИЗМ СЕКРЕЦИИ СЛЮНЫ

Секреция - внутриклеточный процесс поступления в секреторную клетку веществ, образования из них секрета определённого функционального назначения и последующее выделение секрета из клетки. Периодические изменения в секреторной клетке, связанные с образованием, накоплением, выделением секрета, и восстановление путём дальнейшей секреции называется секреторным циклом. Выделяют от 3 до 5 фаз секреторного цикла, и для каждой из них характерно специфическое состояние клетки и её органелл.

Цикл начинается с поступления в клетку из плазмы крови воды, неорганических и низкомолекулярных органических соединений (аминокислоты, моносахариды и др.) путём пиноцитоза, диффузии и активного транспорта. Поступившие в клетку вещества используются для синтеза

секреторного продукта, а также для внутриклеточных энергетических и пластических целей. Во второй фазе формируется первичный секреторный продукт. Эта фаза существенно различается в зависимости от вида образуемого секрета. В конечной фазе происходит выделение секретор- ного продукта из клетки. По механизму выделения слюны секреторными отделами все слюнные железы относятся к экзокринно-мерокриновым. В этом случае секрет выделяется из клетки без разрушения железистых клеток в растворённом виде через её апикальную мембрану в просвет ацинуса, а в дальнейшем поступает в полость рта (рис. 6.1).

Активный транспорт, синтез и секреция белков требуют затраты энергии молекул АТФ. Молекулы АТФ образуются при распаде глю- козы в реакциях субстратного и окислительного фосфорилирования.

Образование первичного слюнного секрета

Секрет слюнных желёз содержит воду, ионы и белки. Специфика и выделение разных по составу продуктов секреции позволили выявить секреторные клетки с тремя видами внутриклеточных конвейеров: белковым, слизистым и минеральным.

Образование первичного секрета связано с рядом факторов: приток крови по кровеносным сосудам, окружающим секреторные отделы; слюнные железы даже в состоянии покоя имеют высокий

Первичная секреция ионов из плазмы крови (изотоническая слюна)

Рис. 6.1. Транспортные системы в слюнных железах, участвующие в формировании слюнного секрета.

объёмный кровоток. При секреции желёз и происходящей при этом вазодилятации кровоток возрастает в 10-12 раз. Кровеносные капилляры слюнных желёз характеризуются высокой проницаемостью, которая в 10 раз выше, чем в капиллярах скелетных мышц. Вероятно, что такая высокая проницаемость обусловлена наличием в клетках слюнных желёз активного калликреина, который расщепляет кининогены. Образующиеся кинины (каллидин и брадикинин) изменяют проницаемость сосудов; ток воды и ионов по околоклеточному пространству, открытие

каналов на базолатеральной и апикальной мембранах; сокращение миоэпителиальных клеток, расположенных вокруг

секреторных отделов и выводных протоков. В секреторных клетках повышение концентрации ионов Ca 2+ сопровож- дается открытием кальций-зависимых ионных каналов. Синхронное образование секрета в ацинарных клетках и сокращение миоэпителиальных клеток приводит к освобождению первичной слюны в выводные протоки. Секреция электролитов и воды в секреторных клетках. Электролитный состав слюны и её объём определяется деятельностью ацинарных клеток и клеток протоков. Транспорт электролитов в ацинарных клетках состоит из двух этапов: перенос ионов и воды через базолатеральную мембрану в клетку и их выход через апикальную мембрану в просвет протоков. В клетках выводных протоков осуществляется не только секреция, но и реабсорбция воды и электролитов. Транспорт воды и ионов происходит также и в околоклеточном пространстве по механизму активного и пассивного транспорта.

Через базолатеральную мембрану внутрь клетки поступают ионы Ca 2+ , Cl - , K + , Na + , PO 4 3- , а также глюкоза и аминокислоты. В дальнейшем последние используются для синтеза секреторных белков. Молекула глюкозы подвергается аэробному распаду до конечных продуктов СО 2 и Н 2 О с образованием молекул АТФ. Большая часть молекул АТФ используется для работы транспортных систем. При участии карбоангидразы молекулы СО 2 и Н 2 О образуют угольную кислоту, которая диссоциирует на Н + и НСО 3 - . Поступивший в клетку ортофосфат идёт на образование молекул АТФ, а избыток выделяется через апикальную мембрану с помощью белка-переносчика.

Повышение концентрации ионов Cl - , Na + внутри клетки вызывает ток воды в клетку, которая поступает через белки - аквапорины. Аквапорины обеспечивают быстрый транспорт жидкости через мембраны клеток эпителия и эндотелия. У млекопитающих идентифицировано

11 членов семейства аквапоринов с клеточным и субклеточным распределением. Часть аквапоринов является белками мембранных каналов и присутствуют в виде тетрамеров. В ряде случаях аквапорины находятся во внутриклеточных везикулах и переносятся в мембрану в результате стимуляции вазопрессином, мускарином (аквапорин-5). Аквапорины -0, -1, -2, -4, -5, -8, -10 избирательно пропускают воду; аквапорины -3, -7, -9 не только воду, но и глицерол и мочевину, а аквапорин-6 - нитраты.

В слюнных железах аквапорин-1 локализован в эндотелиальных клетках капилляров, а аквапорин-3 присутствует в базолатеральной мембране ацинарных клеток. Приток воды в ацинарную клетку приводит к интеграции в апикальную плазматическую мембрану белка аквапорина-5, обеспечивающего выход воды из клетки в слюнной проток. Одновременно ионы Ca 2+ активируют ионные каналы в апикальной мембране, и таким образом исток воды из клетки сопровождается выходом ионов в выводные протоки. Часть воды и ионов поступают в состав первичной слюны по околоклеточному пространству. Образовавшаяся первичная слюна изотонична плазме крови и близка к ней по составу электролитов (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Клеточные механизмы транспорта ионов в ацинарных клетках.

Биосинтез белкового секрета . В ацинарных клетках и клетках выводных протоков слюнных желёз осуществляется биосинтез белкового секрета. Аминокислоты поступают в клетку при помощи натрийзависимых мембранных транспортёров. Синтез секреторных белков происходит на рибосомах.

Рибосомы, связанные с эндоплазматической сетью, синтезируют белки, которые затем гликозилируются. Перенос олигосахаридов на растущую полипептидную цепь происходит на внутренней стороне мембраны эндоплазматической сети. Переносчиками липидов служит долихолфосфат - липид, содержащий около 20 изопреновых остатков. К долихолфосфатам присоединяются олигосахаридный блок, состоящий из 2 остатков N-ацетилглюкозамина, 9 остатков маннозы и 3 остатков глюкозы. Его образование идёт путём последовательного присоединения углеводов из УДФ- и ГДФ - производных. В переносе участвуют специфические гликозилтрансферазы. Затем углеводный компонент целиком переносится на определённый остаток аспарагина растущей полипептидной цепи. В большинстве случаев 2 из 3 остатков глюкозы присоединённого олигосахарида быстро удаляется, когда гликопротеин ещё связан с эндоплазматической сетью. При переносе олигосахарида на белок высвобождается долихолдифосфат, который под действием фосфатазы превращается в долихолфосфат. Синтезируемый начальный продукт накапливается в щелях и лакунах эндоплазматической сети, откуда перемещается в комплекс Гольджи, где заканчивается созревание секрета и упаковка гликопротеинов в везикулы (рис. 6.3).

В перемещении и выведении секрета из клетки принимают участие фибриллярные белки и белок синексин. Образовавшаяся секреторная гранула соприкасается с плазматической мембраной и образуется плотный контакт. Далее на плазмолемме возникают межмембранные глобулы и формируются «гибридные» мембраны. В мембране образуются отверстия, через которые содержимое секреторных гранул переходит во внеклеточное пространство ацинуса. Материал мембран секреторных гранул затем используется для построения мембран органелл клетки.

В аппарате Гольджи мукоцитов поднижнечелюстной и подъязычной слюнных желёз синтезируются гликопротеины, содержащие большое количество сиаловых кислот, аминосахаров, которые способны связывать воду с образованием слизи. Для этих клеток характерно менее выраженная плазматическая сеть и выраженный аппарат

Рис. 6.3. Биосинтез гликопротеинов слюнных желёз [по Voet D., Voet J.G., 2004, с изменениями].

1 - образование олигосахаридного ядра в молекуле долихолфосфата с участием гликозилтрансфераз; 2 - перемещение долихолфосфата, содержащего олигосахарид, во внутреннюю полость эндоплазматического ретикулума; 3 - перенос олигосахаридного ядра на остаток аспарагина растущей полипептидной цепи; 4 - освобождение долихолдифосфата; 5 - рециклизация долихолфосфата.

Гольджи. Синтезируемые гликопротеины оформляются в секреторные гранулы, которые выделяются в просвет выводных протоков.

Формирование слюны в выводных протоках

Протоковые клетки синтезируют и содержат биологически активные вещества, которые выводятся в апикальном и базолатеральном направлениях. Клетки протоков не только образуют стенки выводя- щих каналов, но и регулируют водный и минеральный состав слюны.

Из просвета выводных протоков, где проходит изотоничная слюна, происходит реабсорбция в клетке ионов Na + и Cl - . В клетках исчерченных протоков, где имеется большое количество митохондрий, обра-

Рис. 6.4. Формирование слюны в исчерченных клетках выводных протоков слюнных желёз.

зуется множество молекул СО 2 и Н 2 О. При участии карбоангидразы угольная кислота диссоциирует на Н + и НСО 3 - . Затем ионы H + выводятся в обмен на ионы Na + , а НСО 3 - - на Cl - . На базолатеральной мембране локализуются транспортные белки Na + /K + АТФ-аза и Cl - - канал, через которые ионы Na + и Cl - поступают из клетки в кровь (рис. 6.4).

Процесс реабсорбции регулируется альдостероном. Ток воды в выводных протоках обеспечивается белками-аквапоринами. В результате формируется гипотоничная слюна, в которой содержится большое количество ионов НСО 3 - , К + и мало Na + и Cl - .

В ходе секреции из клеток выводных протоков кроме ионов секретируются различные белки, синтезируемые также в этих клетках. Поступившие секреты из малых и больших слюнных желёз смешиваются с клеточными элементами (лейкоциты, микроорганизмы, слущенный эпителий), остатками пищи, метаболитами микроорганизмов, что приводит к формированию смешанной слюны, которую также называют ротовой жидкостью .

6.3. РЕГУЛЯЦИЯ СЛЮНООТДЕЛЕНИЯ

Центр слюноотделения, локализован в продолговатом мозге и контролируется супрабульбарными отделами головного мозга, включая

ядра гипоталамуса и кору большого мозга. Центр слюноотделения тормозится или стимулируется по принципу безусловных и условных рефлексов.

Безусловными стимуляторами слюноотделения при приёме пищи выступают раздражения 5 типов рецепторов в полости рта: вкусовых, температурных, тактильных, болевых, обонятельных.

Варьирование состава и количества слюны достигается изменением возбудимости, числа и вида возбуждённых нейронов центром слюноотделения и соответственно числа и вида инициированных клеток слюнных желёз. Объём слюноотделения определяется в основном возбуждением М-холинергических нейронов, усиливающих синтез и выделение секрета ацинарными клетками, их кровоснабжением и выведение секрета в систему протоков сокращениями миоэпителиальных клеток.

Миоэпителиальные клетки прикрепляются при помощи полудесмосом к базальной мембране и содержат в цитоплазме белки-цито- кератины, гладко-мышечные актины, миозины, а-актинины. От тела клетки отходят отростки, охватывающие эпителиальные клетки желёз. Сокращаясь, миоэпителиальные клетки способствуют продвижению секрета из концевых отделов по выводным протокам желёз.

Ацетилхолин в миоэпителиальных и ацинарных клетках связывается с рецептором, и через G-белок активирует фосфолипазу С. Фосфолипаза С гидролизует фосфатидилинозитол - 4,5-бисфосфат, и образующийся инозитолтрифосфат повышает концентрацию ионов Ca 2+ внутри клетки. Ионы Ca 2+ , поступающие из депо, связываются с белком кальмодулином. В миоэпителиальных клетках активированная кальцием киназа фосфорилирует лёгкие цепи гладкомышечного миозина, который взаимодействует с актином, что вызывает их сокращение (рис. 6.5). Особенностью гладкомышечной ткани является довольно низкая активность АТФазы миозина, поэтому медленное образование и разрушение актин-миозиновых мостиков требуют меньшего количества АТФ. В связи с этим сокращение вызывается медленно и поддерживается длительно.

Слюноотделение также регулируется симпатической иннервацией, гормонами и нейропептидами. Освобождаемые нейротрансмиттеры - адреналин и норадреналин связываются со специфическими адренорецепторами на базолатеральной мембране ацинарной клетки. Образовавшийся комплекс передаёт сигналы через G-белки. Активированная аденилатциклаза катализирует превращение молекулы

Рис. 6.5. Роль ацетилхолина в образовании и выделении секрета в секреторных отделах слюнных желёз.

АТФ во второй посредник 3",5"цАМФ, что сопровождается активацией протеинкиназы А с последующим синтезом белков и их экзоцитозом из клетки. После связывания адреналина с а-адренорецепторами образуется молекула 1,4,5-инозитолтрифосфата, что сопровождается мобилизацией Са 2+ и открытием кальцийзависимых каналов с пос-

ледующей секрецией жидкости. За время секреции клетки теряют ионы Са 2+ , что сопровождается изменением проницаемости мембран в железистых клетках.

Помимо нейротрансмиттеров (адреналин, норадреналин и ацетилхолин) в регуляции тонуса сосудов слюнных желёз важную роль играют нейропептиды: вещество P, которая является медиатором повышения проницаемости для белков плазмы крови и вазоактивный кишечный (интестинальный) полипептид (ВИП), участвующий в нехолинэргическом расширении сосудов.

На кровоток и повышение проницаемости сосудов также влияют и активные пептиды каллидин и брадикинин. В образовании кининов участвует сериновая трипсиноподобная протеиназа - калликреин, вырабатываемая клетками исчерченных протоков. Калликреин вызывает ограниченный протеолиз глобулярных белков кининогенов с образованием биологически активных пептидов - кининов. Брадикинин связывается с рецепторами В1 и В2, что приводит к моби- лизации внутриклеточного кальция с последующим активированием протеинкиназы С, запускающей каскад передачи сигнала внутри клетки через оксид азота, цГМФ, простагландины. Образование этих вторичных посредников в эндотелиальных и гладко-мышечных клетках обеспечивает расширение сосудов слюнных желёз и слизистых оболочек. Это приводит к гиперемии, повышению проницаемости сосудов, снижению артериального давления. Синтез калликреина увеличивается под влиянием андрогенов, тироксина, простагландина, холиномиметиков и (3-адреномиметиков.

В регуляции сосудистого тонуса также участвует аспартильная протеиназа - ренин. Ренин концентрируется в гранулярных извитых протоках поднижнечелюстных желёз, где он локализуется в сек- реторных гранулах вместе с фактором роста эпителия. В слюнных железах ренина синтезируется больше, чем в почках. Фермент содержит две полипептидные цепи, объединенные дисульфидной связью. Выделяется в виде препроренина и активируется путем ограниченного протеолиза.

Под действием ренина происходит расщепление ангиотензиногена и освобождается пептид ангиотензин I. Дальнейший гидролиз анги-

отензина I ангиотензинпревращающим ферментом с отщеплением двух аминокислотных остатков, приводит к образованию ангиотен- зина II, который вызывает сужение периферических артерий, регулирует водно-солевой обмен и может влиять на секреторную функцию слюнных желёз (рис. 6.6).

Рис. 6.6. Схема взаимосвязи ренин-ангиотензиновой и калликреин-кининовой систем на поверхности сосудистого эндотелия в слюнных железах.

Одновременно ангиотензинпревращающий фермент и аминопептидазы выступают в качестве кининаз, расщепляющих активные кинины.

6.4. СМЕШАННАЯ СЛЮНА

Смешанная слюна (ротовая жидкость) представляет собой вязкую (в связи с присутствием гликопротеинов) жидкость с относительной плотностью 1001-1017. Колебания рН слюны зависят от гигиеничес- кого состояния полости рта, характера пищи, скорости секреции. При низкой скорости секреции рН слюны сдвигается в кислую сторону, при стимуляции слюноотделения - в щелочную.

Функции смешанной слюны

Пищеварительная функция . Смачивая и размягчая твердую пищу, слюна обеспечивает формирование пищевого комка и облегчает

проглатывание пищи. После пропитывания слюной пищевые компоненты в полости рта подвергаются частичному гидролизу. Углеводы расщепляются а-амилазой до декстринов и мальтозы, а триацилглицеролы до глицерола и жирных кислот липазой, выделяемой слюнными железами, расположенными в корне языка. Растворение в слюне химических веществ, входящих в состав пищи, способствует восприятию вкуса вкусовым анализатором.

Коммуникативная функция. Слюна необходима для формирования правильной речи и общения. При постоянном потоке воздуха в процессе разговора, приёма пищи сохраняется влажность в полости рта (муцин и другие гликопротеины слюны).

Защитная функция . Слюна очищает зубы и слизистую оболочку полости рта от бактерий и продуктов их метаболизма, остатков пищи. Защитную функцию осуществляют различные белки - иммуногло- булины, гистатины, α- и (3-дефензины, кателидин, лизоцим, лакто- феррин, муцин, ингибиторы протеолитических ферментов, факторы роста и другие гликопротеины.

Минерализующая функция . Слюна - основной источник кальция и фосфора для эмали зуба. Они поступают через приобретённую пелликулу, которая формируется из белков слюны (статзерин, белки богатые пролином и др.) и регулирует как поступление минеральных ионов в эмаль зуба, так и выход их из неё.

Состав смешанной слюны

Смешанная слюна состоит из 98,5-99,5% воды и сухого остатка (табл. 6.1). Сухой остаток представлен неорганическими веществами и органическими соединениями. Ежедневно у человека выделяется около 1000-1200 мл слюны. Активность секреции и химический состав слюны подвержены значительным колебаниям.

Химический состав слюны подвержен суточным колебаниям (циркадные ритмы). Скорость слюноотделения колеблется в широких пределах (0,03-2,4 мл/мин) и зависит от большого числа факторов. Во время сна скорость секреции снижается до 0,05 мл/мин, утром возрастает в несколько раз и достигает верхнего предела в 12-14 часов, к 18 часам она снижается. У людей с низкой секреторной активностью значительно чаще развивается кариес, поэтому уменьшение количества слюны в ночное время способствует проявлению действия кариесогенных факторов. Состав слюны и секреция также зависят от возраста и пола. У пожилых людей, например, значительно повышает-

Таблица 6.1

Химический состав смешанной слюны

ся количество кальция, что имеет значение для образования зубного и слюнного камня. Изменения в составе слюны могут быть связаны с приемом лекарственных веществ, интоксикацией и заболеваниями. Так, при обезвоживании организма, сахарном диабете, уремии происходит резкое снижение слюноотделения.

Свойства смешанной слюны меняются в зависимости от характера возбудителя секреции (например, вид принимаемой пищи), скорости секреции. Так, при употреблении в пищу печенья, конфет в смешанной слюне временно возрастает уровень глюкозы и лактата. При стимуляции слюноотделения количество отделяемой слюны увеличивается, в ней растёт концентрация ионов Na + и HCO 3 - .

Неорганические компоненты , входящие в состав слюны, представлены анионами Cl - , PO 4 3- , HCO 3 - , SCN - , I - , Br - , F - , SO 4 2- , катионами Na + , К + , Ca 2+ , Mg 2+ и микроэлементами: Fe, Cu, Mn, Ni, Li, Zn, Cd, Pb, Li и др. Все минеральные макро- и микроэлементы находятся как в виде простых ионов, так и в составе соединений - солей, белков и хелатов (табл. 6.2).

Анионы HCO 3 - экскретируется посредством активного транспорта из околоушной и поднижнечелюстной слюнных желёз и определяет буферную ёмкость слюны. Концентрация HCO 3 - слюны «покоя» составляет 5 ммоль/л, а в стимулированной слюне 60 ммоль/л.

Таблица 6.2

Неорганические компоненты нестимулированной смешанной слюны

и плазмы крови

В смешанную слюну ионы Na + и К + поступают с секретом околоушных и подчелюстных слюнных желёз. Слюна из подчелюстных слюнных желёз содержит 8-14 ммоль/л калия и 6-12 ммоль/л натрия. Паротидная слюна содержит ещё большее количество калия - около 25-49 ммоль/л и значительно меньше натрия - всего 2-8 ммоль/л.

Слюна перенасыщена ионами фосфора и кальция. Фосфат содержится в двух формах: в виде «неорганического» фосфата и связаного с белками и другими соединениями. Содержание общего фосфата в слюне достигает 7,0 ммоль/л, из них 70-95% приходится на долю неорганического фосфата (2,2-6,5 ммоль/л), который представлен в виде моногидрофосфата - НРO 4 - и дигидрофосфата - Н 2 РО 4 - . Концентрация моногидрофосфата изменяется от уровня ниже 1 ммоль/л в слюне «покоя» до 3 ммоль/л в стимулированной слюне. Концентрация дигидрофосфата слюны «покоя» достигает 7,8 ммоль/л, а в стимулированной слюне его становится меньше 1 ммоль/л.

Такая концентрация кальция и фосфатов необходима для поддержания постоянства тканей зуба. Этот механизм протекает через три основных процесса: регуляцию рН; препятствие в растворении эмали зуба; включение ионов в минерализованные ткани.

Увеличение в плазме крови до нефизиологических величин ионов тяжёлых металлов сопровождается их выведением через слюнные железы. Поступившие со слюной в ротовую полость ионы тяжёлых металлов взаимодействуют с выделенными микроорганизмами молекулами сероводорода и образуются сульфиды металлов. Так появляется «свинцовая кайма» на поверхности эмали зубов.

При разрушении мочевины уреазой микроорганизмов в смешанную слюну освобождается молекула аммиака (NH 3). Тиоцинаты (SCN - , роданиды) поступают в слюну из плазмы крови. Тиоцианиты образуются из синильной кислоты с участием фермента роданезы. В слюне курильщиков содержится в 4-10 раз больше роданидов, чем у некурящих. Их количество также может возрастать при воспалении пародонта. При распаде йодтиронинов в слюнных железах освобождаются иодиды. Количество иодидов и тиоцианатов зависит от скорости слюноотделения и снижается при увеличении секреции слюны.

Органические вещества представлены белками, пептидами, аминокислотами, углеводами и в основном присутствуют в осадке смешанной слюны, сформированного микроорганизмами, лейкоцитами и слущенными клетками эпителия (табл. 6.3). Лейкоциты поглощают компоненты пищевых веществ, поступающих в ротовую полость, и образующиеся метаболиты освобождаются в окружающую среду. Другая часть органических веществ - мочевина, креатинин, гормоны, пептиды, факторы роста, калликреин и другие ферменты - эскретируется с секретом слюнных желёз.

Липиды . Общее количество липидов в слюне непостоянно и не превышает 60-70 мг/л. Большая их часть поступает в ротовую полость с секретами околоушных и поднижнечелюстных слюнных желёз, и только 2% из плазмы крови и клеток. Часть слюнных липидов представлена свободными длинноцепочечными насыщенными и полиненасыщенными жирными кислотами - пальмитиновой, стеариновой, эйкозопентаеновой, олеиновой и др. Кроме жирных кислот в слюне определяются свободный холестерин и его эфиры (около 28% от общего количества), триацилглицеролы (около 40-50%) и в очень небольшом количестве глицерофосфолипиды. Следует отметить, что данные о содержании и характере липидов в слюне неоднозначны.

Таблица 6.3

Органические компоненты смешанной слюны

Это связано в первую очередь с методами очистки и выделения липидов, а также способом получения слюны, возрастом обследуемых и другими факторами.

Мочевина в полость рта эскретируется слюнными железами. Наибольшее её количество выделяется малыми слюнными железами, затем околоушными и поднижнечелюстными. Количество выделяемой мочевины зависит от скорости слюноотделения и обратно пропорционально количеству выделенной слюны. Известно, что уровень мочевины в слюне повышается при заболеваниях почек. В полости рта мочевина расщепляется при участии уреолитических бактерий осадка слюны:

Количество освобождающегося NH 3 влияет на рН зубной бляшки и смешанной слюны.

Помимо мочевины в слюне определяется мочевая кислота , cодержание которой (до 0,18 ммоль/л) отражает её концентрацию в сыворотке крови.

В слюне также присутствует креатинин в количестве 2,0-10,0 мкмоль/л. Все эти вещества определяют уровень остаточного азота в слюне.

Органические кислоты. Слюна содержит лактат, пируват и другие органические кислоты, нитраты и нитриты. В осадке слюны содержится в 2-4 раза больше лактата, чем в жидкой её части, в то время как пируват определяется больше в надосадочной жидкости. Увеличение содержания органических кислот, в частности, лактата в слюне, и зубном налете способствует очаговой деминерализации эмали и развитию кариеса.

Нитраты (NО з -) и нитриты (NО 2 -) поступают в слюну с пищей, табачным дымом и водой. Нитраты при участии нитратредуктазы бактерий превращаются в нитриты и их содержание зависит от курения. Показано, что у курильщиков и лиц, занятых в табачном производстве, развивается лейкоплакия слизистой оболочки полости рта, а в слюне растёт активность нитратредуктазы и количество нитритов. Образовавшиеся нитриты, в свою очередь, могут вступить в реакцию с вторичными аминами (аминокислоты, лекарства) с образованием канцерогенных нитрозосоединений. Эта реакция протекает в кислой среде, а ускоряют её добавленные в реакцию тиоцианаты, количество которых в слюне также растёт при курении.

Углеводы в слюне находятся преимущественно в связанном с бел- ками состоянии. Свободные углеводы появляются после гидролиза полисахаридов и гликопротеинов гликозидазами бактерий слюны и α-амилазой. Однако образовавшиеся моносахара (глюкоза, галактоза, манноза, гексозамины) и сиаловые кислоты быстро утилизируются микрофлорой ротовой полости и превращаются в органические кислоты. Часть глюкозы может поступать с секретами слюнных желёз и отражать её концентрацию в плазме крови. Количество глюкозы в смешанной слюне не превышает 0,06-0,17 ммоль/л. Определение глюкозы в слюне следует проводить глюкозоксидазным методом, поскольку присутствие других редуцирующих веществ значительно искажает истинные значения.

Гормоны. В слюне определяется целый ряд гормонов, в основном стероидной природы. В слюну они попадают из плазмы крови через слюнные железы, десневую жидкость, а также при приеме гормонов per os. В слюне обнаружены кортизол, альдостерон, тестостерон, эстрогены и прогестерон, а также их метаболиты. Они находятся в слюне преимущественно в свободном состоянии, и только в небольших количествах в комплексе со связывающими белками. Количество

андрогенов и эстрогенов зависит от степени полового созревания и может меняться при патологии репродуктивной системы. Уровень прогестерона и эстрогенов в слюне, как и в плазме крови, меняется в различные фазы менструального цикла. В норме в слюне также присутствуют инсулин, свободный тироксин, тиреотропин, кальцитриол. Концентрация этих гормонов в слюне невелика и не всегда коррелирует с показателями плазмы крови.

Регуляция кислотно-основного состояния рта

Эпителий полости рта подвергается самым различным и физическим, и химическим воздействиям, связанным с употреблением пищи. Слюна способна защитить эпителий верхней части пищеварительного тракта, а также эмаль зуба. Одной из форм защиты является сохранение и поддержание рН-среды в ротовой полости.

Поскольку смешанная слюна представляет собой взвесь клеток жидкой среды, которая омывает зубной ряд, то кислотно-основное состояние полости рта определяется скоростью слюноотделения, совместным действием буферных систем слюны, а также метаболитами микроорганизмов, количеством зубов и частотой их расположения в зубной дуге. Значение рН смешанной слюны в норме колеблется от 6,5 до 7,4 со средней величиной около 7,0.

Буферными системами называют такие растворы, которые способны сохранять постоянство рН-среды при их разбавлении или добав- лении небольшого количества кислот, оснований. Уменьшение рН называют ацидозом, а увеличение - алкалозом.

Смешанная слюна содержит три буферных системы: гидрокарбонатную, фосфатную и белковую. Вместе эти буферные системы формируют первую линию защиты против кислотных или щелочных воздействий на ткани полости рта. Все буферные системы полости рта имеют различные пределы ёмкости: фосфатная наиболее активна при рН 6,8-7,0, гидрокарбонатная при рН 6,1-6,3, а белковая обеспечивает буферную ёмкость при различных значениях рН.

Основной буферной системой слюны является гидрокарбонатная , которая представляет собой сопряжённую кислотно-основную пару, состоящую из молекулы H 2 CO 3 - донора протона, и гидрокарбонатиона НСО 3 - акцептора протона.

Во время приёма пищи, жевания буферная ёмкость гидрокарбонатной системы обеспечивается на основе равновесия: СО 2 + Н 2 О = НСО 3 + Н + . Жевание сопровождается повышением слюноотделения, что приводит к уве-

личению концентрации гидрокарбоната в слюне. При добавлении кислоты фаза перехода СО 2 из растворённого газа в свободный (летучий) газ значительно возрастает и увеличивает эффективность нейтрализующих реакций. В силу того, что конечные продукты реакций не накапливаются, происходит полное удаление кислот. Этот феномен получил название «буфер-фаза».

При длительном стоянии слюны происходит потеря СО 2 . Э та особенность гидрокарбонатной системы называется стадией буферизации, и она продолжается до тех пор, пока не израсходуется больше 50% гидрокарбоната.

После воздействия кислот и щелочей H 2 CO 3 быстро распадается до CO 2 и H 2 O. Диссоциация молекул угольной кислоты происходит в две стадии:

H 2 CO 3 + H 2 O <---> HCO 3 - + H 3 O + HCO 3 - + H 2 O <---> CO 3 2- + H 3 O +

Фосфатная буферная система слюны представляет собой сопряжён- ную кислотно-основную пару, состоящую из иона дигидрофосфата H 2 PO 2- (донор протона) и иона моногидрофосфата - HPO 4 3- (а к ц е п т о р протона). Фосфатная система менее эффективна по сравнению с гидро- карбонатной и не имеет эффекта «буфер-фазы». Концентрация HPO 4 3- в слюне не определяется скоростью слюноотделения, поэтому ёмкость фосфатной буферной системы не зависит от приёма пищи или жевания.

Реакции компонентов фосфатной буферной системы с кислотами и основаниями происходят следующим образом:

При добавлении кислоты: HPO 4 3- + H 3 O + <---> H 2 PO 2- + H 2 O

При добавлении основания: H 2 PO 2- + ОН - <---> HPO 4 3- + H 2 O

Белковая буферная система имеет сродство к биологическим процессам, протекающим в полости рта. Она представлена анионными и катионными белками, которые хорошо растворимы в воде. Эта буферная система включает более 944 различных белков, но до конца не известно, какие именно белки участвуют в регуляции кислотно-основного равновесия. Карбоксильные группы радикалов аспартата, глутамата, а также радикалы цистеина, серина и тирозина являются донорами протонов:

R-CH 2 -COOH <---> R-CH 2 -COO - + H + (Аспартат);

R-(CH 2) 2 -COOH <---> R-CH 2 -COO - + H + (Глутамат).

Аминогруппы радикалов аминокислот гистидина, лизина, аргинина способны присоединять протоны:

R-(CH 2) 4 -NH 2 + H + <---> R-(CH 2) 4 (-N H +) (Лизин)

R-(CH 2) 3 -NH-C (=NH)-NH 2) + H + <---> (R-(CH 2) 3 -NH-C (=NH 2 +)-NH)

(Аргинин)

В связи с этим белковая буферная система эффективна как при pH 8,1, так и pH 5,1.

рН слюны «покоя» отличается от рН стимулированной слюны. Так, нестимулированный секрет из паротидной и поднижнечелюстной слюнных желёз имеет умеренно кислый рН (5,8), который увеличивается до 7,4 при последующей стимуляция. Этот сдвиг совпадает с увеличением в слюне количества НСО 3 - до 60 ммоль/л.

Благодаря буферным системам у практически здоровых людей уровень pH смешанной слюны восстанавливается после еды до исход- ного значения в течение нескольких минут. При несостоятельности буферных систем pH смешанной слюны снижается, что сопровождается увеличением скорости деминерализации эмали и инициирует развитие кариозного процесса.

На pH слюны в большой степени влияет характер пищи: при приё- ме апельсинового сока, кофе с сахаром, клубничного йогурта pH снижается до 3,8-5,5, в то время как употребление пива, кофе без сахара практически не вызывают сдвигов pH слюны.

Структурная организация мицелл слюны

Почему же кальций и фосфаты не выпадают в осадок? Это обусловлено тем, что слюна является коллоидной системой, содержащей агрегаты достаточно малых нерастворимых в воде частиц (0,1-100 нм), находящихся во взвешенном состоянии. В коллоидной системе заложено две противо- положные тенденции: её неустойчивость и стремление к самоупрочению, стабилизации. Суммарная величина большой поверхности коллоидных частиц резко увеличивает её способность поглощать поверхностным слоем другие вещества, что повышает устойчивость этих частиц. В случае органических коллоидов наряду с электролитами, которые являются ионными стабилизаторами, стабилизирующую роль выполняют белки.

Вещество, находящееся в дисперсном состоянии, образует нерастворимое «ядро» коллоидной степени дисперсности. Оно вступает в

адсорбционное взаимодействие с ионами электролита (стабилизатор), находящегося в жидкой (водная) фазе. Молекулы стабилизатора диссоциируют в воде и участвуют в образовании двойного электрического слоя вокруг ядра (адсорбционный слой) и диффузного слоя вокруг такой заряженной частицы. Весь комплекс, состоящий из нерастворимого в воде ядра, дисперсной фазы и слоёв стабилизатора (диффузный и адсорбционный), охватывающих ядро, получил название мицеллы .

Какова же вероятная структурная организация мицелл в слюне? Предполагают, что нерастворимое ядро мицеллы образует фосфат кальция [Са 3 (РO 4) 2 ] (рис. 6.7). На поверхности ядра сорбируются находящиеся в слюне в избытке молекулы моногидрофосфата (НРO 4 2). В адсорбционном и диффузных слоях мицеллы находятся ионы Са 2+ , являющиеся противоионами. Белки (в частности муцин), связывающие большое количество воды, способствуют распределению всего объёма слюны между мицеллами, в результате чего она структурируется, приобретает высокую вязкость, становится малоподвижной.

Условные обозначения

Рис. 6.7. Предполагаемая модель строения мицеллы слюны с «ядром» из фосфата кальция.

В кислой среде заряд мицеллы может уменьшиться вдвое, так как ионы моногидрофосфата связывают протоны H + . Появляются ионы дигидрофосфата - Н 2 РО 4 - вместо моногидрофосфата НРO 4 - . Это снижает устойчивость мицеллы, а ионы дигидрофосфата такой мицеллы не участвуют в процессе реминерализации эмали. Подщелачивание приводит к увеличению фосфат-ионов, которые соединяются с Ca 2+ и образуются плохо растворимые соединения Са 3 (РO 4) 2 , осаждающиеся в виде зубного камня.

Изменение структуры мицелл слюне также приводит к образованию камней в протоках слюнных желёз и развитию слюннокаменной болезни.

Микрокристаллизация слюны

П.А. Леус (1977) впервые показал, что на предметном стекле после высушивания капли слюны формируются структуры, имеющие раз- личное строение. Установлено, что характер микрокристаллов слюны имеет индивидуальные особенности, которые могут быть связаны с состоянием организма, тканей полости рта, характером питания и экологической обстановкой.

При высушивании слюны здорового человека под микроскопом видны микрокристаллы, имеющие характерный рисунок сформированных «листьев папоротника» или «коралловых ветвей» (рис. 6.8).

Существует определённая зависимость вида рисунка от степени вязкости слюны. При низкой вязкости микрокристаллы представлены мелкими, бесформенными, рассеянными, редко расположенными образованиями без чёткой структуры. В них включаются отдельные участки в виде тонких, слабо выраженных «листьев папоротника» (рис. 6.9, А). Напротив, при высокой вязкости смешанной слюны микрокристаллы плотно расположены и в основном хаотично ориентированы. Имеется большое количество зернистых и ромбовидных структур более тёмного цвета по сравнению с аналогичными образованиями, обнаруживаемыми в смешанной слюне с нормальной вязкостью (рис. 6.9, Б).

Употребление воды, насыщенной минералами с высокой электропроводностью (коралловая вода), нормализует вязкость и восстанавливает структуру жидких кристаллов ротовой жидкости.

Характер рисунка микрокристаллов также меняется при патологии зубочелюстной системы. Так для компенсированной формы течения кариеса характерен чёткий рисунок удлинённых кристал-

Рис. 6.8. Строение микрокристаллов слюны здорового человека.

Рис. 6.9. Строение микрокристаллов смешанной слюны:

А - слюна пониженной вязкости; Б - слюна повышенной вязкости.

лопризматических структур, сросшихся между собой и занимающих всю поверхность капли. При субкомпенсированной форме течения кариеса в центре капли видны отдельные дендритные кристаллопризматические структуры небольших размеров. При декомпенспрованной форме кариеса по всей площади капли просматривается большое количество изометрически расположенных кристаллических структур неправильной формы.

С другой стороны, имеются сведения о том, что микрокристаллизация слюны отражает состояние организма в целом, поэтому пред- лагается использовать кристаллообразование слюны как тест-систему для экспресс-диагностики некоторых соматических заболеваний или общей оценки состояния организма.

Белки слюны

В настоящее время методом двухмерного электрофореза в смешанной слюне обнаружено около 1009 протеинов, из них 306 идентифицировано.

Большинство белков слюны является гликопротеинами, в которых количество углеводов достигает 4-40%. Секреты различных слюнных желёз содержат гликопротеины в различных пропорциях, что и определяет разницу в их вязкости. Так, наиболее вязкая слюна - секрет подъ- язычной железы (коэффициент вязкости 13,4), затем подчелюстной (3,4) и паротидной (1,5). В условиях стимуляции могут синтезироваться неполноценные гликопротеины и слюна становится менее вязкой.

Слюнные гликопротеины неоднородны и различаются по мол. массе, подвижности в изоэлектрическом поле и содержанию фосфата. Олигосахаридные цепи в слюнных белках связываются с гидроксильной группой серина и треонина О-гликозидной связью или присоединяется к остатку аспарагина через N-гликозидную связь (рис. 6.10).

Источниками белков в смешанной слюне являются:

1. Секреты больших и малых слюнных желёз;

2. Клетки - микроорганизмы, лейкоциты, слущенный эпителий;

3. Плазма крови. Белки слюны выполняют множество функций (рис. 6.11). При этом

один и тот же белок может участвовать в нескольких процессах, что позволяет говорить о полифункциональности слюнных белков.

Секреторные белки . Ряд белков слюны синтезируются слюнными железами и представлены муцином (две изоформы М-1, М-2), белками, богатыми пролином, иммуноглобулинами (IgA, IgG, IgM),

Рис. 6.10. Присоединение моносахаридных остатков в гликопротеинах через О- и N- гликозидные связи.

калликреином, паротином; ферментами - а-амилазой, лизоцимом, гистатинами, цистатинами, статзерином, карбоангидразой, пероксидазой, лактоферрином, протеиназами, липазой, фосфатазами и другими. Они имеют разную мол. массу; наибольшей обладают муцины и секреторный иммуноглобулин А (рис. 6.12). Эти белки слюны на слизистой оболочке полости рта формируют пелликулу, которая обеспечивает смазку, защищает слизистую от воздействия факторов внешней среды и протеолитических ферментов, выделяемых бактериями и разрушенными полиморфоядерными лейкоцитами, а также предотвращает её высушивание.

Муцины - высокомолекулярные белки, обладающие множеством функций. Обнаружены две изоформы этого белка, которые различаются по мол. массе: муцин-1 - 250 кДа, муцин-2 - 1000 кДа. Муцин синтезируется в поднижнечелюстных, подъязычных и малых слюнных железах. В полипептидной цепи муцина содержится большое количество серина и треонина, а всего их насчитывается около 200 на

Рис. 6.11. Полифункциональность белков смешанной слюны .

Рис. 6.12. Молекулярный вес некоторых основных секреторных белков слюны [по Levine М., 1993].

одну полипептидную цепь. Третьей, наиболее часто встречающейся аминокислотой в муцине, является пролин. К остаткам серина и треонина через 0-гликозидную связь присоединены остатки N-ацетил-

нейраминовой кислоты, N-ацетилгалактозамина, фруктозы и галактозы. Сам белок напоминает по своему строению гребенку: короткие углеводные цепи, как зубья, торчат из жесткой, богатой пролином, полипептидной основы (рис. 6.13).

Благодаря способности связывать большое количество воды муцины придают слюне вязкость, защищают поверхность от бактериального загрязнения и растворения фосфата кальция. Бактериальная защита обеспечивается совместно с иммуноглобулинами и некоторыми другими белками, присоединенными к муцину. Муцины присутствуют не только в слюне, но также в секретах бронхов и кишечника, семенной жидкости и выделениях из шейки матки, где играют роль смазки и защищают подлежащие ткани от химических и механических повреждений.

Олигосахариды, связанные с муцинами, обладают антигенной специфичностью, что соответствует группоспецифическим антигенам, которые присутствуют также в виде сфинголипидов и гликопротеинов на поверхности эритроцитов и в виде олигосахаридов в молоке и моче. Способность секретировать группоспецифические вещества в составе слюны передается по наследству.

Концентрация группоспецифических веществ в слюне равна 10- 130 мг/л. Они в основном поступают с секретом малых слюнных желёз и точно соответствуют группе крови. Исследование группоспецифических веществ в слюне используется в судебной медицине для уста-

Рис. 6.13. Структура слюнного муцина.

новления группы крови в тех случаях, когда это невозможно сделать иначе. В 20% случаев встречаются индивидуумы, у которых гликопротеины, содержащиеся в секретах, лишены характерной антигенной специфичности А, В или Н.

Белки, богатые пролином (ББП). Впервые об этих белках в 1971 г. сообщил Оппенхеймер. Они были открыты в слюне околоушных желёз и составляют до 70% от общего количества всех белков в этом секрете. Мол. масса ББП колеблется от 6 до 12 кДа. Исследование аминокислотного состава выявило, что 75% от общего числа аминокислот приходится на пролин, глицин, глутаминовую и аспарагиновую кислоты. Это семейство объединяют несколько белков, которые по свойствам делят на 3 группы: кислые ББП; основные ББП; гликозилированные ББП.

ББП выполняют в полости рта несколько функций. В первую очередь, они легко адсорбируются на поверхности эмали и являются компонентами приобретенной пелликулы зуба. Кислые ББП, входящие в состав пелликулы зуба, связываются с белком статерином и препятствуют его взаимодействию с гидроксиапатитом при кислых значениях рН. Таким образом, кислые ББП задерживают деминерализацию эмали зуба и ингибируют излишнее осаждение минералов, то есть поддерживают постоянство количества кальция и фосфора в эмали зуба. Кислые и гликозилированные ББП также способны связывать определенные микроорганизмы и таким образом участвуют в образовании микробных колоний в зубном налёте. Гликозилированные ББП участвуют в смачивании пищевого комка. Предполагают, что основные ББП играют определённую роль в связывании танинов пищи и тем самым защищают слизистую оболочку полости рта от их повреждающего действия, а также придают вязко-эластические свойства слюне.

Антимикробные пептиды в смешанную слюну попадают с секретом слюнных желёз из лейкоцитов и эпителия слизистой оболочки. Они представлены кателидинами; α - и (3-дефензинами; кальпротектином; пептидами с высокой пропорцией специфических аминокислот (гистатины).

Гистатины (белки, богатые гистидином). Из секретов околоушных и подчелюстных слюнных желёз человека выделено семейство основных олиго- и полипептидов, отличающихся большим содержанием гистидина. Исследование первичной структуры гистатинов показало, что они состоят из 7-38 аминокислотных остатков и имеют большую степень сходства между собой. Семейство гистатинов представлено 12 пеп-

тидами с разной мол. массой. Считают, что отдельные пептиды этого семейства образуются в реакциях ограниченного протеолиза, либо в секреторных везикулах, либо при прохождении белков через железистые протоки. Гистатины -1 и -2 значительно отличаются от других членов этого семейства белков. Установлено, что гистатин-2 является фрагментом гистатина-1, а гистатины-4-12 образуются при гидролизе гистатина-3 при участии ряда протеиназ, в частности, калликреина.

Хотя биологические функции гистатинов окончательно не выяснены, уже установлено, что гистатин-1 участвует в образовании приобретенной пелликулы зуба и является мощным ингибитором роста кристаллов гидроксиапатитов в слюне. Смесь очищенных гистатинов подавлялает рост некоторых видов стрептококков (Str. mutans). Гистатин-5 подавляет действие вируса иммунодефицита и грибков (Candida albicans). Одним из механизмов такого антимикробного и антивирусного действия является взаимодействие гистатина-5 с различными протеиназами, выделенными из микроорганизмов ротовой полости. Также показано, они связываются с специфическими рецепторами грибов и формируют каналы в их мембране, обеспечивающий транспорт в клетку ионов K + , Mg 2+ с мобилизацией АТФ из клетки. Мишенью для гистатинов в микробных клетках также являются митохондрии.

α- и ^-Дефензины - низкомолекулярные пептиды с мол. массой 3-5 кДа, имеющие (3-структуру и богатые цистеином. Источником α-дефензинов являются лейкоциты, а (3-дефензинов - кератиноциты и слюнные железы. Дефензины действуют на грамположительные и грамотрицательные бактерии, грибы (Candida albicans) и некоторые вирусы. Они формируют ионные каналы в зависимости от типа клеток, а также агрегируют с пептидами мембран и таким образом обеспечивают перенос ионов через мембрану. Также в бактериальных клетках дефензины подавляют синтез белков.

В антимикробной защите также участвует белок кальпротектин - пептид, обладающий мощным противомикробным действием и попадающий в слюну из эпителиоцитов и нейтрофильных гранулоцитов.

Статерины (белки, богатые тирозином). Из секрета околоушных слюнных желёз выделены фосфопротеины, содержащие до 15% пролина и 25% кислых аминокислот, мол. масса которого равна 5,38 кДа. Они вместе с другими секреторными белками ингибирует спонтанную преципитацию фосфорнокальциевых солей на поверхности зуба, в ротовой полости и в слюнных железах. Статерины связывают Ca 2+ , ингибируя его осаждение и образование гидроксиапатитов в слюне. Также эти белки обладают способностью не только тормозить рост кристаллов, но и фазу нуклеации (образование затравки будущего кристалла). Определяются в эмалевой пелликуле и связываются N- концевой областью с гидроксиапатитами эмали. Статерины совместно с гистатинами ингибируют рост аэробных и анаэробных бактерий.

Лактоферрин - гликопротеин, содержащийся во многих секретах. Особенно его много в молозиве и слюне. Он связывает железо (Fe 3+) бактерий и нарушает окислительно-восстановительные процессы в бактериальных клетках, оказывая тем самым бактериостатическое действие.

Иммуноглобулины . Иммуноглобулины подразделяют на классы в зависимости от структуры, свойств и антигенных особенностей их тяжёлых полипептидных цепей. В слюне присутствуют все 5 классов иммуноглобулинов - IgA, IgAs, IgG, IgM, IgE. Основным иммуноглобулином полости рта (90%) является секреторный иммуноглобулин А (SIgA, IgA 2), который выделяется околоушными слюнными железами. Остальные 10% IgA 2 секретируются малыми и поднижнечелюстными слюнными железами. Цельная слюна у взрослых содержит от 30 до 160 мкг/мл SIgA. Дефицит IgA 2 встречается в одном случае на 500 человек и сопровождается частыми вирусными инфекциями. Все другие виды иммуноглобулинов (IgE, IgG, IgM) определяются в меньшем количестве. Они поступают из плазмы крови путём простой транссудации через малые слюнные железы и зубодесневую бороздку.

Лептин - белок с мол. массой 16 кДа участвует в процессах регенерации слизистой оболочки. Связываясь с рецепторами кератиноцитов, вызывает экспрессию факторов роста кератиноцитов и эпителия. Через фосфорилирование сигнальных белков STAT-1 и STAT-3 эти факторы роста способствуют дифференцировке кератиноцитов.

Гликопротеин 340 (gp340, ГП 340 ) - белок, богатый цистеином, с мол. массой 340 кДа; относится к антивирусным белкам. Являясь агглютинином ГП 340 в присутствии Ca 2+ связывается с аденовирусами и вирусами, вызывающими гепатит, ВИЧ-инфекцию. Он также взаимо-

действует с бактериями ротовой полости (Str. mutans, Helicobacter pylori и др.) и подавляет их сцепление при образовании колоний. Ингибирует активность эластазы лейкоцитов и таким образом защищает белки слюны от протеолиза.

В слюне также обнаружены специфические белки - саливопротеин, способствующий отложению фосфорнокальциевых соединений на поверхности эмали зубов, и фосфопротеин - кальций-связывающий белок с высоким сродством к гидроксиапатиту, участвующий в образовании зубного камня и зубного налёта.

Помимо секреторных белков в смешанную слюну из плазмы крови поступают альбумины и глобулиновые фракции.

Ферменты слюны . Ведущую роль среди защитных факторов слюны играют ферменты различного происхождения - а-амилаза, лизоцим, нуклеазы, пероксидаза, карбоангидраза и др. В меньшей мере это относится к амилазе - основному ферменту смешанной слюны, участвующему в начальных этапах пищеварения.

Гликозидазы. В слюне определяется активность эндо- и экзогликози- даз. К эндогликозидазам в первую очередь относится а-амилаза слюны.

α-Амилаза. Слюнная а-амилаза расщепляет а(1-4)-гликозидные связи в крахмале и гликогене. По своим иммунохимическим свойствам и аминокислотному составу слюнная а-амилаза идентична панкреатической амилазе. Определенные различия между этими амилазами обусловлены тем, что слюнная и панкреатическая амилазы кодируются различными генами (АМУ 1 и АМУ 2).

Изоферменты а-амилазы представлены 11 белками, которые объединяют в 2 семейства: А и В. Белки семейства А имеют мол. массу 62 кДа и содержат остатки углеводов, а изоэнзимы семейства В лише- ны углеводного компонента и имеют меньшую мол. массу - 56 кДа. В смешанной слюне идентифицирован фермент, который отщепляет углеводный компонент и путём дегликозилирования изоамилаз, и белки семейства А превращаются в протеины семейства В.

а-Амилаза выделяется с секретом паротидной железы и губных мелких желёз, где концентрация ее составляет 648-803 мкг/мл и не связана с возрастом, но меняется в течение суток в зависимости от чистки зубов и приёма пищи.

Помимо а-амилазы в смешанной слюне определяется активность еще нескольких гликозидаз - a-L-фукозидазы, а - и (3-глюкозидаз, а - и (3-галактозидаз, a-D-маннозидазы, (3-глюкуронидазы, (3-гиалу- ронидазы, β-N-ацетилгексозаминидазы, нейраминидазы. Все они

имеют различное происхождение и разные свойства. α-L-Фукозидаза выделяется с секретом околоушных слюнных желёз и расщепляет α-(1-»2) гликозидные связи в коротких олигосахаридных цепях. Источником β-N-D-ацетилгексозаминидазы в смешанной слюне являются секреты больших слюнных желёз, а также микрофлоры полости рта.

α- и (3-глюкозидазы, α- и (3-галактозидазы, (3-глюкуронидаза, нейраминидаза и гиалуронидаза имеют бактериальное происхождение и наиболее активны в кислой среде. β-D-гиалуронидаза катализирует гидролиз β-(14) гликозидных связей в гиалуроновой кислоте и других гликозаминогликанов. Изменение гиалуронидазной активности в слюне коррелирует с числом грамотрицательных бактерий и возрастает при воспалении десны. Вместе с гиалуронидазной активностью возрастает активность (3-глюкуронидазы, которая в норме подавляется ингибитором (3-глюкокуронидазы, поступающего из плазмы крови.

Показано, что несмотря на большую активность кислых гликозидаз в слюне, эти ферменты способны расщеплять гликозидные цепи в слюнных муцинах с образованием сиаловых кислот и аминосахаров.

Лизоцим - белок с мол. массой около 14 кДа, полипептидная цепь которого состоит из 129 аминокислотных остатков и свёрнута в компактную глобулу. Трёхмерная конформация полипептидной цепи поддерживают 4 дисульфидные связи. Глобула лизоцима состоит из двух частей: в одной содержатся аминокислоты, имеющие гидрофобные группы (лейцин, изолейцин, триптофан), в другой части преобладают аминокислоты с полярными группами (лизин, аргинин, аспарагиновая кислота).

Источником лизоцима в ротовой жидкости являются слюнные железы. Лизоцим синтезируется эпителиальными клетками прото- ков слюнных желёз. Со смешанной слюной в ротовую полость поступает примерно 5,2 мкг лизоцима в 1 минуту. Другим источником лизоцима являются нейтрофилы. Бактерицидное действие лизоцима основано на том, что он катализирует гидролиз α(1-4)-гликозидной связи, соединяющей N-ацетилглюкозамин с N-ацетилмурамовой кислотой в полисахаридах клеточной оболочки микроорганизмов, что способствует разрушению муреина в стенке бактериальной клетки (рис. 6.14).

При размещении гексасахаридного фрагмента муреина в активном центре макромолекулы лизоцима все моносахаридные звенья сохраняют конформацию кресла, кроме кольца 4, которое попадает в слиш-

Рис. 6.14. Структурная формула муреина, присутствующего в мембране грамположительных бактерий.

ком тесное окружение боковыми радикалами остатков аминокислот. Кольцо 4 принимает более напряжённую конформацию полукресла и при этом уплощается. Гликозидная связь между кольцами 4 и 5 распо- лагается в непосредственной близости с аминокислотными остатками активного центра асп-52 и глу-35, которые и принимают активное участие в ее гидролизе (рис. 6.15).

Через гидролитическое расщепление гликозидной связи в полисахаридной цепи муреина разрушается бактериальная клеточная стенка, что составляет химическую основу антибактериального действия лизоцима.

Наиболее чувствительны к лизоциму грамположительные микроорганизмы и некоторые вирусы. Образование лизоцима снижается при некоторых видах заболеваний полости рта (стоматиты, гингивиты, пародонтиты).

Карбоангидраза - фермент, относящийся к классу лиаз. Катализирует расщепление связи С-О в угольной кислоте, что приводит к образованию молекул СО 2 и Н 2 О.

В ацинарных клетках околоушных и поднижнечелюстных слюнных желёз синтезируется карбоангидраза VI типа и в составе секреторных гранул секретируется в слюну. Это белок с мол. массой 42 кДа и составляет около 3% от общего количества всех белков в паротидной слюне.

Секреция карбоангидразы VI в слюну подчиняется циркадным ритмам: её концентрация очень низкая во время сна и растёт в дневное время после пробуждения и завтрака. Эта циркадная зависимость очень схожа

Рис. 6.15. Гидролиз (3 (1-> 4) гликозидной связи в муреине ферментом лизоцимом.

с β-амилазой слюны и доказывает положительную корреляцию между уровнем активности слюнной амилазы и концентрацией карбоангидразы VI. Это доказывает, что эти два фермента секретируются по схожим механизмам и, возможно, имеются в одних и тех же секреторных гранулах. Карбангидраза регулирует буферную ёмкость слюны. Новейшие исследования показали, что карбоангидраза VI связывается с пелликулой эмали и сохраняет свою ферментативную активность на поверхности зуба. На пелликуле карбоангидраза VI участвует в превращении гидрокарбоната и продуктов метаболизма бактерий в СО 2 и Н 2 О. Ускоряя удаление кислот с поверхности зуба, карбоангидраза VI защищает эмаль зубов от деминерализации. Низкую концентрацию карбоангидразы VI в слюне обнаруживают у людей с активным кариозным процессом.

Пероксидазы относятся к классу оксидоредуктаз и катализируют окис- ление донора H 2 O 2 . Последняя в полости рта образуется микроорганиз-

мами и её количество зависит от метаболизма сахарозы и аминосахаров. Катализирует образование H 2 O 2 фермент супероксиддисмутаза (рис. 6.16).

Рис. 6.16. Реакция дисмутирования супероксид-аниона ферментом супероксиддисмутазой.

Слюнные железы секретируют в полость рта ионы тиоцианатов (SCN -), Cl - , I - , Br - . В смешанной слюне в норме присутствуют слюнная пероксидаза (лактопероксидаза) и миелопероксидаза, а при патологических состояниях появляется глутатионпероксидаза.

Слюнная пероксидаза относится к гемопротеинам и образуется в ацинарных клетках околоушных и поднижнечелюстных слюнных желёз. Она представлена множественными формами с мол. массой 78, 80 и 28 кДа. В секрете околоушной железы активность фермента в 3 раза выше, чем в поднижнечелюстной. Слюнная пероксидаза окисляет тиоцианаты SCN - . Механизм окисления SCN - включает несколько реакций (рис. 6.17). Наибольшее окисление SCN - слюнной пероксидазой протекает при рН 5,0-6,0, поэтому антибактериальный эффект этого фермента увеличивается при кислых значениях рН. Образующийся гипотиоцианат (- ОSCN) при рН <7,0 подавляет рост Str. mutans и оказывает в 10 раз более мощное антибактериальное дейс-

твие, чем Н 2 О 2 . Вместе с тем при понижении рН возрастает опасность деминерализации твёрдых тканей зубов.

В процессе очистки и выделения слюнной пероксидазы было обнаружено, что фермент находится в комплексе с одним из ББП, что, по-видимому, позволяет участвовать этому ферменту в защите эмали зуба от повреждения.

Из полиморфноядерных лейкоцитов освобождается миелопероксидаза, окисляющая ионы Cl - , I - , Br - . Результатом взаимодействия системы «пероксидазаперекись водорода-хлор» является образование гипохлорита

Рис. 6.17. Этапы окисления тиоцианатов слюнной пероксидазой.

(HOCl -). Объектом действия последнего являются аминокислоты белков микроорганизмов, которые превращаются в активные альдегиды или другие токсичные продукты. В связи с этим способность слюнных желёз, наряду с пероксидазой, экскретировать в значительных коли- чествах ионы SCN - , Cl - , I - , Br - . В также следует отнести к функции антимикробной защиты.

Таким образом, биологическая роль присутствующих в слюне пероксидаз заключается в том, что, с одной стороны, продукты окисления тиоцианатов, галогенов ингибируют рост и метаболизм лакто- бацилл и некоторых других микроорганизмов, а с другой стороны, предотвращается аккумуляция молекул Н 2 О 2 многими видами стрептококков и клетками слизистой оболочки полости рта.

Протеиназы (протеолитические ферменты слюны ). В слюне отсутствуют условия для активного расщепления белков. Это обусловлено тем, что в ротовой полости нет денатурирующих факторов, а также присутствует большое количество ингибиторов протеиназ белковой природы. Низкая активность протеиназ позволяет сохранять белки слюны в нативном состоянии и полноценно выполнять свои функции.

В слюне здорового человека определяется невысокая активность кислых и слабощелочных протеиназ. Источником протеолитических ферментов в слюне преимущественно являются микроорганизмы и лейкоциты. В слюне присутствуют трипсиноподобные, аспартильные, сериновые и матриксные металлопротеиназы.

Трипсиноподобные протеиназы расщепляют пептидные связи, в образовании которых принимают участие карбоксильные группы лизина и аргинина. Из слабощелочных трипсиноподобных протеиназ в смешанной слюне наиболее активен калликреин.

Кислый трипсиноподобный катепсин В в норме практически не определяется и его активность возрастает при воспалении. Катепсин D - кислая протеиназа лизосомного происхождения отличается тем, что в организме и в ротовой полости отсутствует специфический для неё ингибитор. Катепсин D освобождается из лейкоцитов, а также из воспалённых клеток, поэтому его активность увеличивается при гингивите и пародонтите. Матриксные металлопротеиназы в слюне появляются при разрушении межклеточного матрикса тканей пародонта, а их источником являются десневая жидкость и клетки.

Белковые ингибиторы протеиназ . Слюнные железы являются источником большого количества секреторных ингибиторов протеиназ.

Они представлены цистатинами и низкомолекулярными кислотостабильными белками.

Кислотостабильные белковые ингибиторы выдерживают нагревание до 90 ?С при кислых значениях рН, не теряя при этом своей активности. Это низкомолекулярные белки с мол. массой 6,5-10 кДа, способные подавлять активность калликреина, трипсина, эластазы и катепсина G.

Цистатины. В 1984 г. две группы японских исследователей независимо друг от друга сообщили о присутствии в слюне еще одной группы секреторных белков - слюнных цистатинов. Слюнные цистатины синтезируются в серозных клетках околоушных и поднижнечелюстных слюнных желёз. Это кислые белки с мол. массой 9,5-13 кДа. Всего обнаружено 8 слюнных цистатинов, из них 6 белков охарактеризовано (цистатин S, удлиненная форма цистатина S-HSP-12, SA, SN, SAI, SAIII). Слюнные цистатины ингибируют активность трипсиноподобных протеиназ - катепсинов В, Н, L, G, в активном центре которых присутствует остаток аминокислоты цистеина.

Цистатины SA, SAIII участвуют в образовании приобретённой пелликулы зубов. Цистатин SA-III содержит 4 остатка фосфосерина, которые вовлекаются в связывание с гидроксиапатитами эмали зуба. Высокая степень адгезии этих белков, вероятно, связана с тем, что цистатины имеют сходство в аминокислотной последовательности с другими адгезивными белками - фибронектином и ламинином.

Считают, что через ингибирование активности цистеиновых протеиназ слюнные цистатины выполняют антимикробную и анти- вирусную функции. Они также защищают белки слюны от ферментативного расщепления, поскольку секреторные белки могут функционировать только в интактном состоянии.

В смешанную слюну человека из плазмы крови попадают α1 - ингибитор протеиназ (α 1 -антитрипсин), и α2 -макроглобулин (α2 -М). α 1 -Антитрипсин определяется только в одной трети исследуемых образцов слюны. Это одноцепочечный белок, состоящий из 294 аминокислотных остатков, который синтезируется в печени. Он конкурентно ингибирует микробные и лейкоцитарные сериновые протеиназы, эластазу, коллагеназу, а также плазмин и калликреин.

α2 -Макроглобулин - гликопротеин с мол. массой 725 кДа, состоящий из 4 субъединиц и способный ингибировать любые протеиназы (рис. 6.18). Синтезируется в печени и в слюне определяется только у 10% обследуемых здоровых людей.

Рис. 6.18. Схема механизма ингибирования протеиназы α 2 -макроглобулином: А - активная протеиназа связывается с определенным участком молекулы α 2 -макроглобулином и образуется непрочный комплекс α 2 -макроглобу- лин - протеиназа; Б - фермент расщепляет специфическую пептидную связь («приманка»), что приводит к конформационным изменениям молекулы белка α 2 -макроглобулина; В - протеиназа ковалентно связывается с участком в молекуле α 2 -макроглобулина, что сопровождается образованием более компактной структуры. Образовавшийся комплекс с током слюны удаляется в желудочно-кишечный тракт.

В смешанной слюне большая часть белковых ингибиторов протеиназ находится в комплексе с протеолитическими ферментами, и только небольшое количество в свободном состоянии. При воспалении количество свободных ингибиторов в слюне уменьшается, а находящиеся в комплексах ингибиторы подвергаются частичному протеолизу и теряют свою активность.

Поскольку слюнные железы являются источником ингибиторов протеиназ, то их используют для приготовления лекарственных пре- паратов («Трасилол», «Контрикал», «Гордокс» и др.).

Нуклеазы (РНК-азы и ДНК-азы) играют важную роль в осуществлении защитной функции смешанной слюны. Основным источником их в слюне являются лейкоциты. В смешанной слюне обнаружены кислые и щелочные РНК-азы и ДНК-азы, отличающиеся разными свойствами. В экспериментах было показано, что эти ферменты резко замедляют рост и размножение многих микроорганизмов в ротовой полости. При некоторых воспалительных заболеваниях мягких тканей полости рта их количество увеличивается.

Фосфатазы - ферменты класса гидролаз, отщепляющие неоргани- ческий фосфат от органических соединений. В слюне они представлены кислой и щелочной фосфатазами.

Кислая фосфатаза (pH 4,8) содержится в лизосомах и попадает в смешанную слюну с секретами больших слюнных желёз, а

также из бактерий, лейкоцитов и эпителиальных клеток. В слюне определяется до 4 изоферментов кислой фосфатазы. Активность фермента в слюне, как правило, увеличивается при пародонтите и гингивите. Имеются противоречивые сведения об изменении активности этого фермента при кариесе зубов. Щелочная фосфатаза (рН 9,1-10,5). В секретах слюнных желёз здорового человека активность щелочной фосфатазы низка и её происхождение в смешанной слюне связывают с клеточными элементами. Активность этого фермента, также как и кислой фосфатазы, увеличивается при воспалении мягких тканей полости рта и кариесе. Вместе с тем полученные данные об активности этого фермента очень противоречивы и не всегда укладываются в определенную схему.

6.5. САЛИВАДИАГНОСТИКА

Исследование слюны относится к неинвазивазивным методам и проводится для оценки возрастного и физиологического статуса, выявления соматических заболеваний, патологии слюнных желёз и тканей полости рта, генетических маркёров, мониторинга лекарственных средств.

С появлением новых количественных методик для лабораторных

исследований всё чаще используют смешанную слюну. Преимуществом

таких методов по сравнению с исследованием плазмы крови являются:

Неинвазивный сбор слюны, что делает удобным её получение как

у взрослых, так и детей; отсутствие у пациента стресса при проведении процедуры получения слюны; возможность использовать простые приборы и приспособления

для получения слюны; отпадает необходимость присутствия врача и среднего медицинского персонала при заборе слюны; существует возможность повторного и неоднократного получения материала для исследований; слюна может определённое время сохраняться на холоде до проведения исследований. Нестимулированную смешанную слюну получают при сплевывании после полоскания ротовой полости. Слюну крупных слюнных желёз собирают путем катетеризации их протоков и сбора в капсулы Лешли-Красногорского, фиксируемых к слизистой оболочке рта над

протоками околоушных, поднижнечелюстной и подъязычной слюнных желёз. Под влиянием стимуляторов слюнной секреции (жевание пищи, парафина, нанесение кислых и сладких веществ на вкусовые луковицы языка) образуется стимулированная слюна. В выделившейся за определенное время слюне с учётом её объема определяют вязкость, рН, содержание электролитов, ферментов, муцина и других белков и пептидов.

Для оценки функционального состояния слюнных желёз обязательно измеряют количество выделившейся стимулированной и нестимулированной слюны за определённое время; затем рассчитывают скорость секреции в мл/мин. Уменьшение количества выделяемой слюны сопровождается изменением её состава и наблюдается при стрессе, обезвоживании, во время сна, наркоза, в пожилом возрасте, при почечной недостаточности, сахарном диабете, гипотиреозе, психических нарушениях, болезни Шёгрена, слюннокаменной болезни. Значительное уменьшение количества слюны приводит к развитию сухости в полости рта - ксеростомии. Повышенная секреция (гиперсаливация) наблюдается при беременности, гипертиреозе, воспалительных заболеваниях слизистой оболочки полости рта.

Количественный и качественный состав слюны зависит от физиологического статуса и возраста; например, в слюне грудных детей до 6 мес содержится в 2 раза больше ионов Na + по сравнению со слюной взрослого, что связано с процессами реабсорбции в слюнных железах. С возрастом в слюне увеличивается количество IgА, тиоцианатов, быстро мигрирующих форм изоферментов амилазы.

Слюна является источником генетических маркёров. По лиморфизм белков, наличие водорастворимых гликопротеинов, обла- дающих антигенной специфичностью, отражает число локусов и аллелей, а также частоту аллелей у различных человеческих рас, что имеет большое значение в антропологии, популяционной генетике, судебной медицине.

Измерение концентрации гормонов в слюне позволяет оценить состояние надпочечников, гонадотропную функцию, ритмы образо- вания и выделения гормонов. Слюну исследуют для оценки метаболизма лекарственных веществ, например, этанола, фенобарбитала, препаратов лития, салицилатов, диазепама и др. Вместе с тем корреляционная связь между количественным рядом лекарств в крови и слюне существует не всегда, что и затрудняет использование слюны в мониторинге лекарственных средств.

Определенные сдвиги в составе как смешанной слюны, так и из протоков, выявляются при различных соматических заболеваниях. Так, при уремии, возникающей при почечной недостаточности, и в слюне и в сыворотке крови увеличивается количество мочевины и креатинина. При артериальной гипертензии в паротидной слюне увеличивается уровень цАМФ, общего кальция, ионов K + , но снижается концентрация ионов Ca 2+ . При поликистозе яичка, сопровождающегося бесплодием, в слюне повышается концентрация свободного тестостерона, а при поражении надпочечников и использовании в заместительной терапии кортизола в слюне увеличивается содержа- ние 17 α-гидрокситестостерона. У пациентов с гипофункции гипофиза, бронзовой болезни определение кортизола в слюне является более информативным, чем в моче и слюне. Для стресса тоже характерно повышение количества кортизола. Концентрация кортизола в слюне имеет циркадную ритмичность и находится в зависимости от психоэмоционального состояния. На ранних сроках беременности и при раке печени в слюне появляется хорионический гонадотропин. При опухолях щитовидной железы в слюне возрастает концентрация тиреоглобулина; при остром панкреатите увеличивается количество панкреатической и слюнной α-амилазы и липазы. У больных с гипофункцией щитовидной железы концентрация тироксина и трийодтиронина в слюне снижается почти вдвое, а тиреотропина (ТТГ) повышается в 2,8 раза по сравнению с показателями у здоровых лиц.

Изменения состава слюны наблюдаются при поражении слюнных желёз. При хроническом паротите возрастает транссудация сывороточных белков, в частности, альбумина, увеличивается секреция кал- ликреина, лизоцима; их количество нарастает в период обострения. При опухолях желёз меняется не только количество секрета, но и в слюне появляются дополнительные фракции белков, преимущественно сывороточного происхождения. Для синдрома Шёгрена характерно снижение слюнообразования и слюноотделения, что связано с угнетением функций транспортных белков аквапоринов. Транспорт воды из ацинарных клеток снижается, что приводит к набуханию клеток и их повреждению. В слюне этих больных увеличивается количество IgА и IgМ, активность кислых протеиназ и кислой фосфатазы, лактоферрина и лизоцима; изменяется содержание ионов Na + , Cl - , Ca 2+ и PO 4 3- .

Хотя в составе слюны при кариесе не выявлено значительных отклонений (и сведения эти крайне противоречивы), всё-таки пока- зано, что у кариесрезистентных лиц содержание амилазы значительно

выше, чем у кариесвосприимчивых. Имеются также данные, что при кариесе увеличивается активность кислой фосфатазы, уменьшается количество (3-дефензинов, меняется активность лактатдегидрогена- зы, снижается рН слюны и скорость слюноотделения.

Воспаление пародонта сопровождается повышением в слюне активности катепсинов D и В и слабощелочных протеиназ. При этом падает свободная антитриптическая активность, но в 1,5 раза возрастает активность местно вырабатываемых кислотостабильных ингибиторов протеиназ, большая часть которых находится в комплексе с протеиназами. Меняются и свойства самих кислотостабильных ингибиторов, что связано с образованием их частично расщепленных форм под действием различных протеиназ. В слюне растёт активность АЛТ и АСТ. Для пародонтита характерно повышение активности гиалуронидазы, (3-глюкуронидазы и её ингибитора. Активность пероксидазы возрастает в 1,5-1,6 раза, а содержание лизоцима снижается на 20-40%. Изменения защитной системы сочетаются с увеличением количества тиоцианатов в 2-3 раза. Содержание иммуноглобулинов колеблется неоднозначно, но всегда увеличивается количество плазменных IgG и IgМ.

При воспалении пародонта и патологии слизистой оболочки полости рта активируется свободнорадикальное окисление, которое характеризуется увеличением количества в слюне малонового диальдегида и повышением активности супероксиддисмутазы. Из плазмы крови при кровоточивости дёсен, а также через десневую жидкость в слюну поступает глутатионпероксидаза, активность которой в норме не определяется.

При пародонтите также меняется активность нитратредуктазы и содержание нитритов. При легкой и средней тяжести пародонтита активность нитратредуктазы снижается, однако при обострении процесса при пародонтите тяжелой степени активность фермента возрастает по сравнению с нормой вдвое, а количество нитритов уменьшается в 4 раза.