ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΟΔΟΝΤΙΚΗΣ ΧΕΙΡΟΥΡΓΙΚΗΣ. Συγκριτική μελέτη in vitro της αντιτερηδονογόνου δράσης σύγχρονων φθοριούχων υλικών συντηρητικών αποκαταστάσεων

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΟΔΟΝΤΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΟΔΟΝΤΙΚΗΣ ΧΕΙΡΟΥΡΓΙΚΗΣ Συγκριτική μελέτη in vitro της αντιτερηδονογόνου δράσης σύγχρονων φθοριούχων υλικών συντηρητικών αποκαταστάσεων ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ Π. ΔΙΟΝΥΣΟΠΟΥΛΟΣ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ Θεσσαλονίκη 2011

2 2 ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ Π. ΔΙΟΝΥΣΟΠΟΥΛΟΣ Οδοντίατρος, MSc Συγκριτική μελέτη in vitro της αντιτερηδονογόνου δράσης σύγχρονων φθοριούχων υλικών συντηρητικών αποκαταστάσεων Διδακτορική Διατριβή Τριμελής Συμβουλευτική Επιτροπή Κολινιώτη-Κουμπιά Ευγενία, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια (Επιβλέπουσα) Χελβατζόγλου-Αντωνιάδη Μαρία, Καθηγήτρια Κοτσάνος Νικόλαος, Αναπληρωτής Καθηγητής Επταμελής Εξεταστική Επιτροπή Κολινιώτη-Κουμπιά Ευγενία, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια (Επιβλέπουσα) Χελβατζόγλου-Αντωνιάδη Μαρία, Καθηγήτρια Κοτσάνος Νικόλαος, Αναπληρωτής Καθηγητής Τζιαφάς Δημήτριος, Καθηγητής Επιβατιανός Απόστολος, Καθηγητής Μπελτές Παναγιώτης, Καθηγητής Παπαδόπουλος Μόσχος, Αναπληρωτής Καθηγητής

3 3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ. 8 ΕΙΣΑΓΩΓΗ.. 10 Α. ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1. Η AΔΑΜΑΝΤΙΝΗ 1.1 ΓΕΝΙΚΑ Η ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΑΔΑΜΑΝΤΙΝΗΣ Ανόργανα συστατικά Οργανικά συστατικά. 1.3 Η ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΑΔΑΜΑΝΤΙΝΗΣ Τα αδαμαντινικά πρίσματα και η μεσοπρισμάτια ουσία Οι κρύσταλλοι του απατίτη της αδαμαντίνης Η ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΤΗΣ ΑΔΑΜΑΝΤΙΝΗΣ Ο οργανικός υμένας (σύμφυτος και επίκτητος) Η επιφανειακή στιβάδα ΤΟ ΣΑΛΙΟ 2.1 ΓΕΝΙΚΑ 2.2 Η ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΣΑΛΙΟΥ Η ΕΚΚΡΙΣΗ ΤΟΥ ΣΑΛΙΟΥ ΣΑΛΙΟ ΚΑΙ ΤΕΡΗΔΟΝΑ Η ρυθμιστική ιδιότητα του ph του σάλιου Αντιμικροβιακά συστατικά του σάλιου

4 4 3. Η ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠIΑ ΣΤΟΜΑΤΙΚΩΝ ΥΓΡΩΝ ΚΑΙ ΑΔΑΜΑΝΤIΝΗΣ ΓΕΝΙΚΑ 3.2 ΒΑΘΜΟΣ ΚΟΡΕΣΜΟΥ - ΓΙΝΟΜΕΝΟ ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑΣ ΤΟ ΚΡΙΣΙΜΟ ph 3.4 ΟΙ ΧΗΛΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ Η ΟΔΟΝΤΙΚΗ ΤΕΡΗΔΟΝΑ. 4.1 ΓΕΝΙΚΑ ΑΙΤΙΟΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΟΔΟΝΤΙΚΗΣ ΤΕΡΗΔΟΝΑΣ Η οδοντική μικροβιακή πλάκα (οδοντικός βιοϋμένας) Γενικά Τα στάδια σχηματισμού της οδοντικής μικροβιακής πλάκας Παράγοντες που επηρεάζουν τον σχηματισμό της μικροβιακής πλάκας Ο ρόλος των πολυσακχαριτών Γενικά Εξωκυττάριοι πολυσακχαρίτες Ενδοκυττάριοι πολυσακχαρίτες Ο καταβολισμός των υδατάνθρακων ΠΑΘΟΓEΝΕΙΑ ΤΗΣ ΟΔΟΝΤΙΚHΣ ΤΕΡΗΔOΝΑΣ Η τερηδόνα της αδαμαντίνης Η αρχική τερηδονική προσβολή H ιστοπαθολογική εικόνα της τερηδόνας της αδαμαντίνης Η δευτερογενής τερηδόνα ΤΟ ΦΘOΡΙΟ 5.1 ΓΕΝΙΚΑ 68 68

5 5 5.2 Ο ΒΙΟΛΟΓΙΚΟΣ ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΦΘΟΡΙΟΥ ΣΤΟΝ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟ Η ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΦΘΟΡΙΟΥ. 5.4 Η ΑΝΤΙΤΕΡΗΔΟΝΟΓΟΝΟΣ ΔΡΑΣΗ ΤΟΥ ΦΘΟΡΙΟΥ Η ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΤΟΥ ΦΘΟΡΙΟΥ ΣΤΑ ΔΟΝΤΙΑ 5.6 MΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΠΡΟΣΛΗΨΗΣ ΦΘΟΡΙΟΥ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΔΑΜΑΝΤΙΝΗ. 5.7 ΜΕΘΟΔΟΙ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΥ ΙΟΝΤΩΝ ΦΘΟΡΙΟΥ Γενικά Τo εκλεκτικό ηλεκτρόδιο ιόντων φθορίου TA ΦΘΟΡΙΟΥΧΑ ΑΙΣΘΗΤΙΚΑ ΕΜΦΡΑΚΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ ΓΕΝΙΚΑ 6.2 ΟΙ ΣΥΜΒΑΤΙΚΕΣ ΥΑΛΟΪΟΝΟΜΕΡΕΙΣ ΚΟΝΙΕΣ (Σ.Υ.Κ.) Γενικά Η χημική σύνθεση των συμβατικών υαλοϊονομερών κονιών Η αντίδραση πήξης των συμβατικών υαλοϊονομερών κονιών Η απελευθέρωση φθορίου από τις συμβατικές υαλοϊονομερείς κονίες ΟΙ ΡΗΤΙΝΩΔΕΙΣ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΕΣ ΥΑΛΟΪΟΝΟΜΕΡΕΙΣ ΚΟΝΙΕΣ (Ρ.Τ.Υ.Κ.) Γενικά Η χημική σύνθεση των Ρ.Τ.Υ.Κ Η αντίδραση πήξης των Ρ.Τ.Υ.Κ Η απελευθέρωση φθορίου από τις Ρ.Τ.Υ.Κ ΟΙ ΠΟΛΥΟΞΙΝΕΣ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΕΣ ΣΥΝΘΕΤΕΣ ΡΗΤΙΝΕΣ (COMPOMERS) Γενικά Η χημική σύνθεση και η αντίδραση πήξης των compomers Η απελευθέρωση φθορίου από τα compomers

6 6 6.5 ΟΙ ΣΥΝΘΕΤΕΣ ΡΗΤΙΝΕΣ ΜΕ PRG ENΙΣΧΥΤΙΚΕΣ ΟΥΣΙΕΣ (GIOMERS) Γενικά Η χημική σύνθεση των giomers Η απελευθέρωση φθορίου από τα giomers ΟΙ ΣΥΝΘΕΤΕΣ ΡΗΤΙΝΕΣ Γενικά Η χημική σύνθεση των σύνθετων ρητινών Οι σύνθετες ρητίνες που απελευθερώνουν ιόντα φθορίου Γενικά Η απελευθέρωση φθορίου από τις σύνθετες ρητίνες ΤΑ ΣΥΝΔΕΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΓΕΝΙΚΑ 7.2 Η ΣΥΝΘΕΣΗ ΤΩΝ ΣΥΝΔΕΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΤΩΝ ΣΥΝΔΕΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΟΙ ΦΘΟΡΙΟΥΧΟΙ ΣΥΝΔΕΤΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ Γενικά Τα συνδετικά συστήματα giomers OI ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΦΘΟΡΙΟΥΧΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΠΑΡAΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕAΖΟΥΝ ΤΗΝ ΑΠΕΛΕΥΘEΡΩΣΗ ΙΟΝΤΩΝ ΦΘΟΡIΟΥ ΑΠO ΤΑ ΦΘΟΡΙΟΥΧΑ ΕΜΦΡΑΚΤΙΚA ΥΛΙΚA Η ΕΠΑΝΑΠΡOΣΛΗΨΗ ΚΑΙ Η ΕΠΑΝΑΠΕΛΕΥΘΕΡΩΣΗ ΙΟΝΤΩΝ ΦΘΟΡIΟΥ ΑΠO ΤΑ ΦΘΟΡΙOYΧΑ ΕΜΦΡΑΚΤΙΚA ΥΛΙΚA Η ΠΡOΣΛΗΨΗ ΤΩΝ ΑΠΕΛΕΥΘΕΡΟΥΜΕΝΩΝ ΙΟΝΤΩΝ ΦΘΟΡIΟΥ ΑΠO ΤΟΥΣ ΟΔΟΝΤΙΚΟYΣ ΙΣΤΟYΣ 125

7 7 Β. ΕΙΔΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΚΑΙ ΥΛΙΚΑ.. Mηδενικές υποθέσεις.. Α. Μέτρηση της απελευθέρωσης των ιόντων φθορίου από τα υλικά Β. Μέτρηση της επαναπελευθέρωσης των ιόντων φθορίου από τα υλικά μετά την επαναφόρτισή τους με φθοριούχα διαλύματα 136 Γ. Εκτίμηση της αναστολής ανάπτυξης της δευτερογενούς τερηδόνας από τα υλικά που απελευθερώνουν ιόντα φθορίου 138 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ.. Α. Μέτρηση της απελευθέρωσης των ιόντων φθορίου από τα υλικά Β. Μέτρηση της επαναπελευθέρωσης των ιόντων φθορίου από τα υλικά μετά την επαναφόρτισή τους με φθοριούχα διαλύματα 163 Γ. Εκτίμηση της αναστολής ανάπτυξης της δευτερογενούς τερηδόνας από τα υλικά που απελευθερώνουν ιόντα φθορίου 198 ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤA. 258 ΠΕΡΙΛΗΨΗ SUMMARY ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ. 266

8 8 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η αντιτερηδονική δράση των ιόντων του φθορίου αποτελεί αντικείμενο ερευνών εδώ και πολλά χρόνια στην οδοντιατρική επιστήμη. Προϋπόθεση για τη δράση αυτή των ιόντων του φθορίου είναι η συνεχής παρουσία τους, σε κατάλληλη συγκέντρωση και σε επαφή με τις οδοντικές επιφάνειες. Για το λόγο αυτό εμφανίστηκαν φθοριούχα εμφρακτικά υλικά και συνδετικοί παράγοντες, τα οποία αποτελούν σταθερή πηγή συνεχούς απελευθέρωσης ιόντων φθορίου, με σκοπό την πρόσληψή τους από τους γειτονικούς οδοντικούς ιστούς, ώστε να προστατεύονται από τη δευτερογενή τερηδόνα. Διάφορες έρευνες που έχουν πραγματοποιηθεί μέχρι σήμερα δίνουν αντιφατικά αποτελέσματα σχετικά με την αποτελεσματικότητά τους. Σκοπός αυτής της in vitro έρευνας ήταν η μελέτη της συμπεριφοράς νέων αισθητικών φθοριούχων υλικών, σε σχέση με την δυνατότητά τους να απελευθερώνουν ιόντα φθορίου και έτσι, να αναστέλλουν την τερηδονική δραστηριότητα. Στο γενικό μέρος της μελέτης αυτής παρουσιάζονται αναλυτικά οι πιο σύγχρονες γνώσεις σχετικά με την αδαμαντίνη, το σάλιο και τη φυσικοχημική τους ισορροπία, την τερηδόνα, το φθόριο, τα σύγχρονα φθοριούχα εμφρακτικά υλικά και τα συνδετικά τους συστήματα. Το πειραματικό (ειδικό) μέρος της εργασίας πραγματοποιήθηκε στο Εργαστήριο της Οδοντικής Χειρουργικής και στο Εργαστήριο της Στοματολογίας της Οδοντιατρικής Σχολής του Α.Π.Θ. Ευχαριστώ θερμά την Αναπληρώτρια Καθηγήτρια κα. Ευγενία Κολινιώτη- Κουμπιά, η οποία ήταν η επιβλέπουσα της διδακτορικής αυτής διατριβής, που με τη συμπαράσταση και την καθοδήγησή της σε όλα τα στάδια της μελέτης με βοήθησε σημαντικά στην ολοκλήρωσή της, καθώς και την Καθηγήτρια και Διευθύντρια του Εργαστηρίου Οδοντικής Χειρουργικής, κα. Μαρία Χελβατζόγλου-Αντωνιάδη και τον Αναπληρωτή Καθηγητή και Διευθυντή του Εργαστηρίου Παιδοδοντιατρικής της Οδοντιατρικής Σχολής του Α.Π.Θ., κ. Νικόλαο Κοτσάνο, για την καθοδήγηση και στήριξή τους κατά τη διάρκεια της πραγματοποίησης της παρούσας μελέτης.

9 9 Οφείλω ένα θερμό ευχαριστώ στον Αναπληρωτή Καθηγητή του Τμήματος Πληροφορικής του Α.Π.Θ. κ. Ελευθέριο Αγγελή, όπως και στον στατιστικολόγο κ. Βασίλειο Καραγιάννη για την καθοδήγηση και βοήθειά τους στη στατιστική ανάλυση των ευρημάτων της έρευνάς μου. Ευχαριστώ επίσης θερμά τον Καθηγητή και Διευθυντή του Εργαστηρίου της Στοματολογίας της Οδοντιατρικής Σχολής του Α.Π.Θ. κ. Απόστολο Επιβατιανό, ο οποίος μου παρείχε τη δυνατότητα να πραγματοποιήσω τις μετρήσεις του δεύτερου πειραματικού μέρους της μελέτης στο εργαστήριο της Στοματολογίας, με την ευγενική παραχώρηση του μικροσκοπίου πολωμένου φωτός που διαθέτει, όπως και την Αναπληρώτρια Καθηγήτρια κα. Καλέκου, η οποία ήταν η υπεύθυνη της χρήσης του μικροσκοπίου και με τις υποδείξεις και συμβουλές της διευκόλυνε τη διαδικασία. Θερμές ευχαριστίες θέλω να εκφράσω και στον Αναπληρωτή Καθηγητή του Εργαστηρίου Προληπτικής Οδοντιατρικής, Περιοδοντολογίας και Βιολογίας Εμφυτευμάτων του Α.Π.Θ. κ. Σωτήριο Κάλφα, ο οποίος βοήθησε στην παρασκευή των διαλυμάτων απασβεστίωσης και επανασβεστίωσης, που χρησιμοποιήθηκαν στο μοντέλο της τεχνητής τερηδόνας. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω τους γονείς μου για τη στήριξη και παρότρυνσή τους, σε όλη τη διάρκεια πραγματοποίησης της διδακτορικής μου διατριβής, την οποία και τους αφιερώνω, όπως και στον αδερφό μου, ο οποίος ως φιλόλογος είχε την επίβλεψη του κειμένου. Κλείνοντας πρέπει να ομολογήσω ότι η όλη διαδρομή κατά τη διάρκεια της πραγματοποίησης της διδακτορικής αυτής διατριβής, ήταν εξαιρετικά ενδιαφέρουσα, αν και επίπονη. Το κέρδος ακολουθώντας τους νόμους της λογικής και διεισδύοντας στην επιστημονική γνώση, είναι ανεκτίμητο και σίγουρα η όλη διαδικασία επηρεάζει τον τρόπο σκέψης μας, αλλά και τον τρόπο που αντιλαμβανόμαστε τα πράγματα γύρω μας. Ακολουθώντας τον δρόμο της επιστημονικής σκέψης βελτιωνόμαστε ταυτόχρονα ως άνθρωποι, κάτι που αποτελεί βασικό στόχο στη ζωή μας.

10 10 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η συνεχής εμφάνιση νέων φθοριούχων εμφρακτικών υλικών με σκοπό τη βελτίωση της αντιτερηδονογόνου δράσης τους, αποτελεί σημείο αναφοράς τα τελευταία χρόνια στην οδοντιατρική. To φθόριο, σε μορφή ελεύθερων ιόντων, έχει αναγνωριστεί σήμερα ως σημαντικός αντιτερηδονογόνος παράγοντας. Η δράση του αυτή πραγματοποιείται με ποικίλους μηχανισμούς, όπως η μείωση της απασβεστίωσης των οδοντικών επιφανειών, η ενίσχυση της επανασβεστίωσής τους, η επίδραση στο σχηματισμό της μικροβιακής πλάκας και η αναστολή της ανάπτυξης και του μεταβολισμού των τερηδονογόνων μικροβίων (Wiegand και συν 2007). Προϋπόθεση για τη δράση αυτή των ιόντων του φθορίου είναι η συνεχής παρουσία τους, σε κατάλληλη συγκέντρωση και σε επαφή με τις οδοντικές επιφάνειες (Fejerskov 1996, ten Cate 2008). Η χρήση φθοριούχου οδοντόπαστας και διάφορου τύπου φθοριούχων σκευασμάτων είναι χρήσιμη, αλλά εξαρτάται από το βαθμό συνεργασίας του ασθενή. Για το λόγο αυτό εμφανίστηκε μία σειρά από φθοριούχα εμφρακτικά υλικά και συνδετικά συστήματα, με σκοπό να απελευθερώνουν ιόντα φθορίου, αλλά και να δρούν ως αποθήκες ιόντων φθορίου, ώστε να εξασφαλίζεται η συνεχής παρουσία τους στην ευαίσθητη στην τερηδόνα περιοχή γύρω από τις εμφράξεις (Wiegand και συν 2007). Στο παρελθόν μελετήθηκαν εκτενώς οι ιδιότητες πολλών εμφρακτικών υλικών που απελευθερώνουν ιόντα φθορίου με διαφορετικές μεθόδους. Τα πρώτα υλικά που παρουσιάστηκαν με την ιδιότητα αυτή ήταν οι πυριτικές κονίες και αργότερα οι συμβατικές υαλοϊονομερείς κονίες. H ανάγκη βελτίωσης των ιδιοτήτων τους και κυρίως η μέτρια αισθητική τους, οδήγησε στην εμφάνιση πολυμερών εμφρακτικών υλικών, όπως οι σύνθετες ρητίνες που απελευθερώνουν ιόντα φθορίου και οι ρητινώδεις τροποποιημένες υαλοϊονομερείς κονίες (Wiegand και συν 2007).

11 11 Σήμερα, κυκλοφορεί στην αγορά μεγάλη ποικιλία τέτοιων φθοριούχων αισθητικών υλικών. Σκοπός τους η μείωση της πιθανότητας ανάπτυξης δευτερογενούς τερηδόνας στο ευαίσθητο όριο των εμφράξεων με τους οδοντικούς ιστούς, κάτι που αποτελεί μία από τις πιο συχνές αιτίες αποτυχίας των εμφράξεων (Featherstone 2000, Cenci και συν 2008). Επιπλέον, η σταδιακή αλλαγή στη φιλοσοφία της αντιμετώπισης των τερηδονικών βλαβών με την παρασκευή συντηρητικών αποκαταστάσεων, αλλά και η απαίτηση για καλύτερη αισθητική, οδήγησε στην εμφάνιση νέων υλικών με την ιδιότητα της σύνδεσής τους με τους οδοντικούς ιστούς, μέσω συνδετικών συστημάτων (Hara και συν 2005, Ηenry 2008). Τέτοια εμφρακτικά υλικά που μπορούν να συνδυάζουν την παραπάνω ιδιότητα με την αντιτερηδονογόνο δράση της απελευθέρωσης ιόντων φθορίου που περιέχουν, είναι οι φθοριούχες σύνθετες ρητίνες (fluoride-containing composite resins), (Namen και συν 2008), οι ρητινώδεις τροποποιημένες υαλοϊονομερείς κονίες (resinmodified glass ionomer cements), οι πολυόξινες τροποποιημένες σύνθετες ρητίνες (polyacid-modified composites ή compomers), (Demirci και συν 2008, Νicholson 2008) και μία σχετικά νέα κατηγορία σύνθετων ρητινών, τα giomers, που είναι σύνθετες ρητίνες με ενισχυτικές ουσίες PRG (Pre-Reacted Glass ionomer fillers), (Ikemura και συν 2008). Πολλά φθοριούχα εμφρακτικά υλικά εφαρμόζονται με συνδετικά συστήματα, που επίσης απελευθερώνουν ιόντα φθορίου, με στόχο την ενίσχυση της αντιτερηδονογόνου δράσης των εμφρακτικών υλικών. Τα συνδετικά συστήματα έρχονται σε άμεση επαφή με τους οδοντικούς ιστούς, επομένως τα ιόντα φθορίου που απελευθερώνονται έρχονται σε άμεση επαφή με τις οδοντικές επιφάνειες, κάτι που ευνοεί τη δράση τους έναντι της δευτερογενούς τερηδόνας (Galvan και συν 2000, Hara και συν 2005). Η επιλογή του θέματος της μελέτης αυτής έγινε από την ανάγκη αναζήτησης, στη σύγχρονη οδοντιατρική, του καταλληλότερου συνδυασμού νέων αισθητικών εμφρακτικών υλικών και συνδετικών συστημάτων, που θα αναστέλλει σε μεγαλύτερο βαθμό την ανάπτυξη της δευτερογενούς τερηδόνας και ταυτόχρονα θα προσφέρει την

12 12 επιθυμητή αισθητική, με σκοπό τη μακροβιότερη διατήρηση των εμφράξεων στο στόμα των ασθενών, αλλά και την ικανοποίησή τους από το αισθητικό αποτέλεσμα. Ο σκοπός της in vitro αυτής εργασίας είναι: α) η εκτίμηση και η σύγκριση του βαθμού απελευθέρωσης ιόντων φθορίου από μία σειρά σύγχρονων αισθητικών εμφρακτικών υλικών και συνδετικών συστημάτων, β) η εκτίμηση και η σύγκριση της δυνατότητας που έχουν τα υλικά αυτά να επαναπελευθερώνουν ιόντα φθορίου, ύστερα από την επαναφόρτισή τους με φθοριούχα διαλύματα και γ) η εκτίμηση και η σύγκριση της δυνατότητας που έχουν αυτά τα εμφρακτικά υλικά, όταν συνδυάζονται με τα ανάλογα συνδετικά συστήματα, να προστατεύουν την αδαμαντίνη από την απασβεστίωσή της, in vitro.

13 13 Α. ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1. Η ΑΔΑΜΑΝΤΙΝΗ 1.1 ΓΕΝΙΚΑ Η αδαμαντίνη ανήκει στους τέσσερις βασικούς δομικούς ιστούς των δοντιών μαζί με την οδοντίνη, την οστεΐνη και τον πολφό. Είναι ο πιο ενασβεστιωμένος ιστός στον ανθρώπινο οργανισμό και προέρχεται από το εξώδερμα, σε αντίθεση με τους υπόλοιπους οδοντικούς ιστους που προέρχονται από το μεσόδερμα (Ross και συν 2006). Η αδαμαντίνη είναι ο σκληρότερος ιστός του ανθρώπινου οργανισμού (Ross και συν 2006), με σκληρότητα σε μονάδες Κnoop, ΚΗΝ = 354,9 Κg/mm 2 (Collys και συν 1992) ή 5 μονάδες Mohs, όταν το διαμάντι έχει 10 (Staines και συν 1981). Η μεγάλη σκληρότητά της έχει ως σκοπό την προστασία των υποκείμενων οδοντικών ιστών και την επίτευξη της λειτουργίας της μάσησης των τροφών. Είναι όμως, σχετικά εύθραυστη, με μέτρο ελαστικότητας του Young (Young s modulus) E = ± 7.71 GPa (Mahoney και συν 2000). Οι μεγάλες μασητικές δυνάμεις που δημιουργούνται απορροφώνται από την υποκείμενη πιο ελαστική (E = ± 1.92 GPa), (Mahoney και συν 2000) και λιγότερο σκληρή (3-4 Μohs) οδοντίνη, προστατεύοντας την αδαμαντίνη από κατάγματα. Η αδαμαντίνη αποτελεί το μοναδικό ενασβεστιωμένο ιστό επιθηλιακής προέλευσης και είναι ο μόνος ιστός που δεν περιέχει κύτταρα ή κυτταρικά στοιχεία. Δεν έχει αγγεία και νεύρα και δεν αναγεννάται, αλλά είναι ένας δυναμικός ιστός, που υφίσταται συνεχείς αλλαγές των ανόργανων στοιχείων του (Βath-Balogh & Fehrenbach 2006).

14 14 Η αδαμαντινογένεση, δηλαδή η διαδικασία σχηματισμού της αδαμαντίνης, αποτελεί ένα μέρος της συνολικής διαδικασίας σχηματισμού των δοντιών, της οδοντογένεσης. Τα τέσσερα στάδια της οδοντογένεσης είναι (Ross και συν 2006): α) το στάδιο της οδοντικής καταβολής, β) το στάδιο του κυπελλοειδούς γ) το στάδιο του κωδωνοειδούς και δ) το στάδιο της ενασβεστίωσης. H αδαμαντινογένεση ξεκινάει στο τελευταίο στάδιο της οδοντογένεσης (στάδιο ενασβεστίωσης), μετά από τον αρχικό σχηματισμό της οδοντίνης, μέσω ειδικών κυττάρων των αδαμαντινοβλαστών. Ο ρυθμός σχηματισμού της αδαμαντίνης από τους αδαμαντινοβλάστες είναι 4 μm την ημέρα και ξεκινάει από τις περιοχές των φυμάτων, που για τα νεογιλά δόντια αυτό αρχίζει να συμβαίνει κατά τον τρίτο με τέταρτο εμβρυϊκό μήνα (ten Cate 2008). H αδαμαντινογένεση μπορεί να χωριστεί γενικά σε δύο στάδια: το εκκριτικό στάδιο, στο οποίο σχηματίζεται το οργανικό μέρος της αδαμαντίνης και ένα μέρος του ανόργανου και το στάδιο της ωρίμανσης της αδαμαντίνης, στο οποίο ολoκληρώνεται η ενασβεστίωσή της (Melfi & Alley 2000, ten Cate 2008). Η αδαμαντίνη εκτείνεται στη μύλη του δοντιού, σε πάχος από την εξωτερική επιφάνεια έως την οδοντίνη (αδαμαντινο-οδοντινική σύναψη) και σε μήκος από τα φύματα έως την οστεΐνη της ρίζας (αδαμαντινο-οστεϊνική σύναψη), (ten Cate 2008). Το πάχος της αδαμαντίνης δεν είναι ομοιόμορφο σε όλη την επιφάνεια της μύλης. Στα φύματα έχει πάχος έως 2,5 mm, στην υπόλοιπη μασητική επιφάνεια 1,8-2 mm, ενώ στις αξονικές επιφάνειες το πάχος μειώνεται προοδευτικά, μέχρι που μηδενίζεται στους αυχένες των δοντιών (Nylen & Termine 1979). Το χρώμα της αδαμαντίνης εξαρτάται από το πάχος της, την ομοιογένεια της δομής της και το χρώμα της υποκείμενης οδοντίνης και κυμαίνεται φυσιολογικά από γκρι-λευκό έως ανοιχτό κίτρινο. Σε μικρό πάχος η αδαμαντίνη είναι διαφανής, ενώ στα κοπτικά άκρα των δοντιών, όπου δεν υπάρχει υποκείμενη οδοντίνη, μπορεί να παρουσιάζει μια ελαφριά μπλε χροιά (ten Cate 2008).

15 15 Η αδαμαντίνη έχει την ιδιότητα να λειτουργεί ως ημιδιαπερατή μεμβράνη κατά τη λειτουργική περίοδο του δοντιού. Οι μεσοπρισμάτιοι χώροι αποτελούν δίοδο εισόδου ανοργάνων ιόντων, αλλά και ουσιών με μεγαλύτερο μοριακό βάρος, όπως διάφορες χρωστικές, από τη στοματική κοιλότητα, σε βάθος μέχρι μm. Η διαπερατότητα της αδαμαντίνης δεν είναι σταθερή σε όλη τη διάρκεια της ζωής του δοντιού. Με την πάροδο της ηλικίας εμφανίζεται μία προοδευτική ελάττωση του βαθμού διαπερατότητας, εξαιτίας της βαθμιαίας ενασβεστίωσης της αδαμαντίνης κατά τη λειτουργική περίοδο του δοντιού (Linden 1968). 1.2 Η ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΑΔΑΜΑΝΤΙΝΗΣ Η αδαμαντίνη αποτελείται κυρίως από ανόργανα συστατικά (96-97% κ.β., 92% κ.ο.), από ελάχιστα οργανικά συστατικά (1-2% κ.β., 2% κ.ο.) και από νερό (2-3% κ.β., 6% κ.ο.). Το ειδικό βάρος της είναι 2,8. Η χημική σύσταση της αδαμαντίνης φαίνεται αναλυτικά στον Πίνακα 1 (Brudevold και συν 1975, Driessens 1982). ΑΝΟΡΓΑΝΑ 96-97% κ.β. Ασβέστιο (Ca +2 ) 36% Φωσφόρος (P) 18% Ανθρακικά ιόντα (CO -2 3 ) 1.5-5% F -, Cl -, Na +, Κ +, Mg +2, Fe +2, Pb +2, Si +2, 1-2% Zn +2, Cu +2, Mn +2 ΟΡΓΑΝΙΚΑ 1-2% κ.β. Πρωτεϊνικές ενώσεις 0,5-0,8% Λιπίδια 0,6-1% Πίνακας 1. Η χημική σύσταση της αδαμαντίνης.

16 Ανόργανα συστατικά Ο απατίτης είναι το βασικό δομικό συστατικό του ανόργανου μέρους των ενασβεστιωμένων ιστών και επομένως και της αδαμαντίνης. Με τον όρο αυτό αναφέρονται διάφορα φωσφορικά άλατα του ασβεστίου, με διαφορετική αναλογία ατόμων Ca / P, που έχουν ίδια δομή στο κρυσταλλικό τους πλέγμα. Ο καθαρός απατίτης, που έχει τον εμπειρικό τύπο (Ca 5 (PO 4 ) 3 OH) ν, είναι ο υδροξυαπατίτης (HAp), ο οποίος δεν απαντάται αμιγής στην αδαμαντίνη. Ο μοριακός τύπος του υδροξυαπατίτη της αδαμαντίνης είναι Ca 10 (PO 4 ) 6 OH 2. Αν το ένα ιόν υδροξυλίου (ΟΗ - ) του μορίου αντικατασταθεί από ένα ιόν φθορίου (F - ) τότε σχηματίζεται ο υδροξυφθοριοαπατίτης [Ca 10 (PO 4 ) 6 OHF], ενώ αν και τα δύο ιόντα υδροξυλίου αντικατασταθούν με ιόντα φθορίου σχηματίζεται ο φθοριοαπατίτης [Ca 10 (PO 4 ) 6 F 2 ]. Με τη μορφή αυτών των μορίων βρίσκεται ο απατίτης στα δόντια και στα οστά (Staines και συν 1981). Ο απατίτης είναι κρυσταλλικό άλας, που σημαίνει ότι τα ιόντα του μορίου του παίρνουν αυστηρά συγκεκριμένη θέση στο κρυσταλλικό πλέγμα, που επαναλαμβάνεται στις τρείς διαστάσεις του χώρου, δίνοντας πάντα το ίδιο χαρακτηριστικό εξαγωνικό σχήμα στην κρυσταλλική του δομή (Σχήμα 1), (Dalcusi και συν 1984). Σχήμα 1. Το εξαγωνικό σχήμα των κρυστάλλων του απατίτη (από Λάμπρου ΔΒ, Η Οδοντιατρική Πρόληψη, 1987). Η αντικατάσταση των δομικών ιόντων του απατίτη της αδαμαντίνης από διάφορα ιόντα που βρίσκονται στο στοματικό περιβάλλον, έχει ως αποτέλεσμα την

17 17 αλλαγή στη χημική του σύνθεση, με συνέπεια τη διαφοροποίηση της συμπεριφοράς των κρυστάλλων του στην τερηδονική προσβολή. Έχει βρεθεί ότι τα ανθρακικά ιόντα επηρεάζουν αρνητικά την ανάπτυξη των κρυστάλλων του απατίτη κυρίως την περίοδο της ενασβεστίωσης των δοντιών (Nelson 1981). Το φωσφορικό ασβέστιο με τη μοριακή μορφή του υδροξυαπατίτη Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 και του φθοριοαπατίτη Ca 10 (PO 4 ) 6 F 2 είναι το κύριο ανόργανο συστατικό της αδαμαντίνης. Άλλα μόρια που υπάρχουν στην αδαμαντίνη, σε πολύ μικρότερη αναλογία, είναι το ανθρακικό ασβέστιο (CaCO 3 ) και το ανθρακικό μαγνήσιο (MgCO 3 ). Το ασβέστιο εμφανίζεται σε ποσοστό 36% κ.β., ο φωσφόρος σε ποσοστό 18% κ.β. και τα ανθρακικά ιόντα σε ποσοστό 1.5-5% κ.β. Εκτός από αυτά στην αδαμαντίνη έχουν απομονωθεί και άλλα ανόργανα στοιχεία (χλώριο, νάτριο, μαγνήσιο, σίδηρος, φθόριο, μόλυβδος, πυρίτιο), το βάρος των οποίων δεν υπερβαίνει συνολικά το 1-2% του συνολικού βάρους της αδαμαντίνης (Brudevold και συν 1975, Driessens 1982) Οργανικά συστατικά Η αδαμαντίνη περιέχει ελάχιστα οργανικά συστατικά (1-2% κ.β.), τα οποία είναι κυρίως πρωτεϊνικές ενώσεις και λιπίδια. Τα οργανικά στοιχεία βρίσκονται κυρίως στον περιπρισμάτιο υμένα, ο οποίος περιβάλλει τα αδαμαντινικά πρίσματα. Στην ώριμη αδαμαντίνη υπάρχουν δύο είδη πρωτεϊνών της προαδαμαντίνης, οι εναμελίνες (enamelins) και οι ταφτελίνες (tuftelins), ενώ οι υπόλοιπες οργανικές ουσίες ενσωματώνονται εξωγενώς στην αδαμαντίνη κατά τη διάρκεια της ωρίμανσής της από το στοματικό περιβάλλον (Deutsch και συν 1995). Οι εναμελίνες είναι πρωτεϊνικές ενώσεις και μοιάζουν να σχηματίζουν αραιό δίκτυο οργανικού υλικού γύρω από τους κρυστάλλους του απατίτη. Οι ταφτελίνες είναι πρωτεϊνικές ενώσεις και βρίσκονται κυρίως σε ορισμένα μορφολογικά στοιχεία

18 18 της αδαμαντίνης, όπως τους αδαμαντινικούς θυσάνους και τις αδαμαντινικές ατράκτους (Deutsch και συν 1995). Αν και ο ρόλος αυτών των πρωτεϊνών δεν είναι πλήρως γνωστός, φαίνεται ότι μία από τις λειτουργίες τους είναι να αποτελούν οδηγό για την εναπόθεση των ανόργανων στοιχείων κατά των σχηματισμό της αδαμαντίνης (Deutsch και συν 1995). Από τις εξωγενείς οργανικές ουσίες που βρίσκονται στη δομή της αδαμαντίνης, η αλβουμίνη (albumin) του πλάσματος και διάφορα μικροβιακά λιπίδια απαντώνται πιο συχνά (Robinson και συν 1996). 1.3 Η ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΑΔΑΜΑΝΤΙΝΗ Τα αδαμαντινικά πρίσματα και η μεσοπρισμάτια ουσία Η αδαμαντίνη αποτελείται από δύο δομικά στοιχεία: α) από τα αδαμαντικά πρίσματα (enamel rods) και β) τη μεσοπρισμάτια ουσία (interrod enamel). α) Τα αδαμαντινικά πρίσματα είναι επιμήκεις ενασβεστιωμένες δομές που αποτελούνται από πολλούς κρυστάλλους απατίτη. Σε εγκάρσια τομή έχουν σχήμα κλειδαρότρυπας και αλληλοπλέκονται (Σχήμα 2), (Meckel 1968, Ross και συν 2006). Κάθε πρίσμα εμφανίζει κεφαλή, λαιμό και ουρά, ενώ η διάταξή τους γίνεται κατά τρόπο ώστε η κεφαλή του ενός να βρίσκεται μεταξύ των λαιμών των διπλανών πρισμάτων. Οι κεφαλές των πρισμάτων στρέφονται προς τη μασητική ή κοπτική επιφάνεια των δοντιών, ενώ οι ουρές αυχενικά (Thylstrup & Fejerskov 1994, Ross και συν 2006).

19 19 Σχήμα 2. Σχηματική παράσταση των αδαμαντινικών πρισμάτων και των κρυστάλλων του απατίτη στη δομή της αδαμαντίνης στις τρείς διαστάσεις (Meckel 1968), (από Λάμπρου ΔΒ, Η Οδοντιατρική Πρόληψη, 1987). Τα αδαμαντινικά πρίσματα είναι το λειτουργικό προϊόν των αδαμαντινοβλαστών και σχηματίζονται κατά την αδαμαντινογένεση. Έχουν πάχος 5 μm, που αντιστοιχεί στη διάμετρο της εκκριτικής αποφυάδας του Tomes των αδαμαντινοβλαστών στην περιοχή της οδοντινο-αδαμαντινικής σύναψης. Το μήκος τους φτάνει μέχρι τα 2-2,5 mm και εκτείνονται από την οδοντινο-αδαμαντινική σύναψη μέχρι την εξωτερική επιφάνεια της αδαμαντίνης. Το πάχος των αδαμαντινικών πρισμάτων μεγαλώνει προοδευτικά από το εσωτερικό του δοντιού προς την εξωτερική επιφάνεια, μέχρι που διπλασιάζεται στην επιφάνεια της αδαμαντίνης (Osborn 1968). Ο αριθμός των αδαμαντινικών πρισμάτων για τα ανθρώπινα δόντια κυμαίνεται από 5-12 εκατομμύρια και είναι ίσος με τον αριθμό των αδαμαντινοβλαστών. Η

20 20 πυκνότητα των αδαμαντινικών πρισμάτων είναι πρίσματα / mm 2 αδαμαντινικής επιφάνειας (Nylen & Termine 1979). O προσανατολισμός των πρισμάτων της αδαμαντίνης είναι συγκεκριμένος, με σκοπό να εξασφαλίζει τη μέγιστη αντοχή της αδαμαντίνης (Osborn 1968). Τα πρίσματα της αδαμαντίνης σχηματίζουν ορθή γωνία προς την επιφάνεια της οδοντίνης και ενώ στην περιοχή των φυμάτων είναι παράλληλα στον επιμήκη άξονα του δοντιού, στην περιοχή του αυχένα γίνονται κάθετα. Στην περιοχή των φυμάτων και του κοπτικού χείλους συμπλέκονται μεταξύ τους και σχηματίζουν τους πλοκάμους (gnarled enamel) της αδαμαντίνης (Ross και συν 2006, ten Cate 2008). Τα πρίσματα σχηματίζουν ομάδες των πρισμάτων, που ακολουθούν την ίδια πορεία. Η πορεία των αδαμαντινικών πρισμάτων δεν είναι ευθεία αλλά κυματοειδής, που σε ορισμένες περιοχές γίνεται ελικοειδής, άλλοτε δεξιόστροφη και άλλοτε αριστερόστροφη, με φορά πάντα κάθετη προς την επιφάνεια της οδοντίνης (Osborn 1968, Βath-Balogh & Fehrenbach 2006). Στην αυχενική μοίρα της αδαμαντίνης, κυρίως των νεογιλών δοντιών, πολλές φορές εντοπίζεται ζώνη πάχους μm, στην οποία δεν υπάρχουν πρίσματα αδαμαντίνης. Η παρουσία της απρισματικής αδαμαντίνης στην περιοχή αυτή είναι πιθανό να οφείλεται στην αιφνίδια μεταβολή της εκκριτικής λειτουργίας των αδαμαντινοβλαστών σε απορροφητική λειτουργία (Weatherell και συν 1974). Τα αδαμαντινικά πρίσματα περιβάλλονται από τον περιπρισμάτιο υμένα (rod seath), ο οποίος συνίσταται από μία ζώνη πάχους 0,2-0,5 μm, χαμηλότερου βαθμού ενασβεστίωσης και υψηλότερης συγκέντρωσης οργανικών συστατικών. O περιπρισμάτιος υμένας αντιστοιχεί στην περιοχή από την οποία οπισθοχωρούν οι εκκριτικές αποφυάδες του Tomes των αδαμαντινοβλαστών κατά την παραγωγή της προαδαμαντίνης (Osborn 1970, Βath-Balogh & Fehrenbach 2006). β) Μεταξύ των πρισμάτων παρεμβάλλεται η μεσοπρισμάτια ουσία, της οποίας η χημική σύσταση είναι παραπλήσια της ενδοπρισμάτιας ουσίας, αλλά η

21 21 κρυσταλλική της οργάνωση είναι κατώτερη σε σχέση με αυτήν. Έχει πάχος μικρότερο από 1 μm, εμφανίζει αυξημένη διαλυτότητα στα οξέα σε σχέση με την ενδοπρισμάτια ουσία και επομένως συμμετέχει σε μεγαλύτερο βαθμό στη διαδικασία εξέλιξης της τερηδονικής προσβολής της αδαμαντίνης (Osborn 1970, Βath-Balogh & Fehrenbach 2006) Οι κρύσταλλοι του απατίτη της αδαμαντίνης Η χημική μονάδα της δομής της αδαμαντίνης είναι οι κρύσταλλοι του απατίτη. Κάθε αδαμαντινικό πρίσμα αποτελείται από πολλούς κρυστάλλους απατίτη, οι οποίοι έχουν εξαγωνικό σχήμα (Σχήμα 1), πάχος περίπου 30 nm και μήκος που φτάνει τα λίγα μm. Οι κρύσταλλοι αναπτύσσονται παράλληλα με τη διευθέτηση των αδαμαντινικών πρισμάτων, ενώ ο ενδιάμεσος χώρος μεταξύ των κρυστάλλων δεν είναι μεγαλύτερος από 2 nm. Οι κρύσταλλοι δεν εμφανίζουν σε όλο το αδαμαντινικό πρίσμα ομοιόμορφη διάταξη. Στην κεφαλή είναι παράλληλοι προς τον επιμήκη άξονα του πρίσματος, ενώ στο λαιμό και στην ουρά φέρονται κάθετα (Σχήμα 2), (Dalcusi και συν 1984, Ross και συν 2006). Οι κρύσταλλοι του απατίτη υπό την επίδραση οξέων είναι πιο ευδιάλυτοι στα άκρα τους από ότι στα πλάγια τοιχώματά τους. Έτσι, σε μερική απασβεστίωση της αδαμαντίνης τα άκρα των κρυστάλλων που εκτίθενται κοιλαίνονται, λόγω της διάλυσης της εσωτερικής μάζας τους, ενώ αντίθετα τα πλάγια τοιχώματά τους παραμένουν ανέπαφα (Scott και συν 1971, Dalcusi και συν 1984). Αυτό οφείλεται στο ότι η εσωτερική μάζα των κρυστάλλων σχηματίζεται πολύ γρήγορα με αποτέλεσμα η ενασβεστίωσή της να είναι ατελής, σε αντίθεση με τα πλάγια τοιχώματα των κρυστάλλων που συνθέτονται αργά, οπότε και ενασβεστιώνονται τέλεια κατά την περίοδο ωρίμανσης της αδαμαντίνης, με αποτέλεσμα να είναι πιο ανθεκτικά. Σε εγκάρσια τομή των κρυστάλλων το φαινόμενο αυτό έχει οπτικά τη χαρακτηριστική εικόνα κηρύθρας (Arends και συν 1983). Η εκλεκτική αυτή

22 22 απασβεστίωση των κρυστάλλων της εσωτερικής μάζας τους χωρίς να επηρεαστούν τα πλάγια τοιχώματά τους, εξηγεί γιατί δεν μεταβάλλονται οι διαστάσεις της αδαμαντινής σε μερική απασβεστίωση, παρόλο που παρατηρείται μεγάλη απώλεια δομικών ιόντων της (Scott και συν 1971, Dalcusi και συν 1984). Τα κενά που εμφανίζονται στη μάζα των κρυστάλλων και στο μεσοκρυσταλλικό χώρο, καθώς και τα μόρια οργανικών ουσιών που παρεμβάλλονται μεταξύ των κρυστάλλων του απατίτη, ενισχύουν τη διαλυτότητα της αδαμαντίνης στα οξέα. Τα ιόντα φθορίου είναι ο μόνος παράγοντας που αυξάνει την αντίσταση των κρυστάλλων της αδαμαντίνης στη διάλυση από τα οξέα (Dalcusi και συν 1984). Το πάχος των κρυστάλλων της αδαμαντίνης είναι πολύ μικρό σε σύγκριση με το μήκος και το πλάτος τους, πράγμα που σημαίνει ότι το μεγαλύτερο μέρος της μάζας τους αποτελεί η επιφάνειά τους (Daculsi και συν 1984). Δύο είναι τα βασικά χαρακτηριστικά της επιφάνειας των κρυστάλλων, α) η στιβάδα εφυδάτωσης (hydration shell) και β) η ανταλλαγή ιόντων μεταξύ αυτής και του υγρού περιβάλλοντος (Neuman & Neuman 1958). α) Η στιβάδα εφυδάτωσης Οι κρύσταλλοι του απατίτη της αδαμαντίνης, όταν έλθουν σε επαφή με το υγρό περιβάλλον του στόματος, κατακρατούν στην επιφάνειά τους μία λεπτή στιβάδα νερού. Η ποσότητα του νερού είναι αρκετά μεγάλη, λόγω της μεγάλης επιφάνειας που παρουσιάζουν σε σχέση με την ολική τους μάζα (Neuman & Neuman 1958). Το φαινόμενο αυτό οφείλεται στην παρουσία ισχυρού ηλεκτρικού πεδίου στην επιφάνεια των κρυστάλλων, εξαιτίας του οποίου θετικά ιόντα υδροξονίου (Η 3 Ο + ) ενώνονται με τα φωσφορικά ανιόντα της επιφάνειας του κρυστάλλου μέσω του υδρογόνου, με αποτέλεσμα το μόριο του νερού να παραμένει διαθέσιμο στην επιφάνεια των κρυστάλλων. Έτσι, σχηματίζεται η (πρωτεύουσα) στιβάδα

23 23 εφυδάτωσης στην οποία τα μόρια του νερού είναι σχεδόν αναπόσπαστα (Neuman & Neuman 1958). Μετά τη δημιουργία της στιβάδας εφυδάτωσης πραγματοποιείται προσρόφηση διαφόρων ιόντων, όπως Ca +2, PΟ -3 4, Mg +2-2, CO 3, τα οποία δημιουργούν τη στιβάδα προσροφημένων ιόντων. Αυτά είναι διαλυμένα μέσα στη στιβάδα εφυδάτωσης, δεν είναι αναπόσπαστα δεσμευμένα με την επιφάνεια, όπως συμβαίνει με τα μόρια του νερού της στιβάδας εφυδάτωσης, αλλά μπορεί να μετακινηθούν ή να αντιδράσουν με άλλα ιόντα (Neuman & Neuman 1958). Γύρω από τη στιβάδα εφυδάτωσης και των προσροφημένων ιόντων υπάρχει μία άλλη στιβάδα, που ονομάζεται δευτερεύουσα στιβάδα εφυδάτωσης, της οποίας ο δεσμός με την επιφάνεια των κρυστάλλων είναι χαλαρός (Σχήμα 3), (Neuman & Neuman 1958, Λάμπρου 1987). Σχήμα 3. Ο κρύσταλλος του απατίτη με τις στιβάδες που τον περιβάλλουν (από Δ.Β. Λάμπρου, Η Οδοντιατρική Πρόληψη, 1987). β) Η ανταλλαγή ιόντων Με τον όρο ανταλλαγή ιόντων εννοούμε τη μεταφορά ιόντων από τον κρύσταλλο στην υγρή φάση του άλατος και από την υγρή φάση στον κρύσταλλο,

24 24 δηλαδή τη στερεή φάση του ίδιου άλατος. Τα διακινούμενα προς τις δύο κατευθύνσεις ιόντα διέρχονται από τη διεπιφάνεια, που δημιουργούν η επιφάνεια των κρυστάλλων και η στιβάδα εφυδάτωσης. Όταν η μεταφορά των ιόντων γίνεται από την υγρή φάση στην στερεή, τότε έχουμε ενίσχυση της δομής των κρυστάλλων, ενώ όταν έχουμε την αντίστροφη μεταφορά ιόντων, παρατηρείται διάλυση των κρυστάλλων (Neuman & Neuman 1958, Λάμπρου 1987). Έχει υποστηριχθεί ότι η ανταλλαγή ιόντων μεταξύ των κρυστάλλων και του υγρού περιβάλλοντος πραγματοποιείται σε τρία στάδια (Neuman & Neuman 1958): Κατά το πρώτο στάδιο γίνεται ανταλλαγή ιόντων μεταξύ της κύριας μάζας του υγρού περιβάλλοντος και της στιβάδας εφυδάτωσης, η οποία πραγματοποιείται γρήγορα και οφείλεται σε απλή διάχυση. Κατά το δεύτερο στάδιο η ανταλλαγή ιόντων γίνεται μεταξύ της στιβάδας εφυδάτωσης και της επιφάνειας των κρυστάλλων, η οποία γίνεται αργά και δεν σχετίζεται με τη συγκέντρωση των ιόντων στη κύρια μάζα του υγρού περιβάλλοντος. Κατά το τρίτο στάδιο η ανταλλαγή γίνεται μεταξύ των μη εφυδατωμένων ιόντων της επιφάνειας των κρυστάλλων και των ιόντων των βαθύτερων στιβάδων του κρυσταλλικού πλέγματος. Η ανταλλαγή αυτή γίνεται με βραδύ ρυθμό, λέγεται ανακρυστάλλωση και όταν αφορά όμοια ιόντα ονομάζεται ομοιοϊοντική ανταλλαγή, ενώ όταν αφορά ανόμοια ιόντα ονομάζεται ετεροϊοντική ανταλλαγή. Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι η παρουσία της στιβάδας εφυδάτωσης με τα προσροφημένα ιόντα εξασφαλίζει τη σταθερότητα των πρισμάτων της αδαμαντίνης από τις μεταβολές της σύνθεσης του υγρού περιβάλλοντος, οι οποίες αντιμετωπίζονται από τη στιβάδα αυτή χωρίς την άμεση συμμετοχή των κρυστάλλων (Neuman & Neuman 1958, Λάμπρου 1987).

25 Η ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΤΗΣ ΑΔΑΜΑΝΤΙΝΗΣ Η ακεραιότητα της επιφάνειας της αδαμαντίνης και η ανθεκτικότητά της στη διάλυση από τα οξέα, αποτελούν τους σημαντικότερους παράγοντες που καθορίζουν την ευαισθησία της αδαμαντίνης στην τερηδονική προσβολή. Δύο χαρακτηριστικά στοιχεία της επιφάνειας της αδαμαντίνης, που παίζουν καθοριστικό ρόλο για την εξέλιξη της τερηδονικής προσβολής, είναι ο οργανικός υμένας και η επιφανειακή στιβάδα της αδαμαντίνης (Kraus & Mestecky 1976, Lendenmann και συν 2000) Ο οργανικός υμένας (σύμφυτος και επίκτητος) Ο σύμφυτος υμένας αποτελείται από δύο επιμέρους υμένες. Ο πρώτος καλείται πρωτογενής υμένας του Nasmyth, σχηματίζεται από τους αδαμαντινοβλάστες και καλύπτει την επιφάνεια της αδαμαντίνης αμέσως μετά την ανατολή των δοντιών. Είναι ένας λεπτός ενασβεστιωμένος υμένας, πάχους περίπου 0,2 μm. Ο δεύτερος υμένας καλείται δευτερογενής υμένας του Nasmyth και σχηματίζεται από το λεπτυσμένο επιθήλιο του οργάνου της αδαμαντίνης. Είναι κερατινοποιημένος, πάχους μέχρι 10 μm και καλύπτει όλη τη μύλη των δοντιών. Ο ρόλος του σύμφυτου υμένα είναι να προστατεύει την αδαμαντίνη από απορρόφησή της κατά την ανατολή των δοντιών, από το να καλυφθεί η αδαμαντίνη από οστεΐνη και συμβάλλει στην προστασία από την τερηδόνα. Ο σύμφυτος υμένας μετά την ανατολή, στα σημεία που τα δόντια αποτρίβονται και δέχονται μασητικές δυνάμεις καταστρέφεται (Lendenmann και συν 2000). Ο επίκτητος υμένας σχηματίζεται στα σημεία της αδαμαντίνης όπου έχει καταστραφεί ο σύμφυτος υμένας, μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα. Καλείται και ως σιαλικός ή αδαμαντινικός υμένας. Η ακριβής σύνθεση και δομή του, μέχρι σήμερα, δεν είναι πλήρως διευκρινισμένη. Φαίνεται ότι συντίθεται από εκλεκτική απορρόφηση πρωτεϊνικών κλασμάτων της βλέννας του σάλιου και από άλλα

26 26 πρωτεϊνικά στοιχεία, όπως ανοσοσφαιρίνη Α, λυσοζύμη, πρωτεΐνες πλούσιες σε προλίνη, αμυλάση και σιαλικές μουκίνες. Ο βιολογικός ρόλος του επίκτητου υμένα είναι η προστασία που προσφέρει στην υποκείμενη επιφάνεια της αδαμαντίνης από την τερηδόνα, επειδή είναι οξεάντοχος και έτσι την προστατεύει από τη δράση των μικροβιακών οξέων, αλλά και εμποδίζει ορισμένα είδη μικροβίων να προσκολληθούν σε αυτήν (Lendenmann και συν 2000, Fejerskov και συν 2008). Επιπλέον, εμποδίζει τον σχηματισμό τρυγίας από άλατα φωσφορικού ασβεστίου [Ca 3 (PO 4 ) 2 ] στην επιφάνεια των οδοντικών ιστών από ιόντα (Ca +2 και PO 4-3 ) του σάλιου. Όμως, έχει διαπιστωθεί ότι ο επίκτητος υμένας αποτελεί για ορισμένα μικρόβια υποδοχέα (Streptococcus mutans, Actinomyces viscosus, Streptococcus sanguis) και πηγή ενέργειας, που διευκολύνει την προσκόλλησή τους και δημιουργεί ευνοϊκές συνθήκες για το σχηματισμό μικροβιακής πλάκας στις οδοντικές επιφάνειες (Lendenmann και συν 2000) Η επιφανειακή στιβάδα Η επιφανειακή στιβάδα της αδαμαντίνης έχει πάχος μm και διακρίνεται από την υπόλοιπη μάζα της αδαμαντίνης λόγω της κατά τόπους άτυπης, χωρίς αδαμαντινικά πρίσματα, δομής της. Είναι σκληρότερη κατά μονάδες Knoop και περισσότερο ενασβεστιωμένη από την υπόλοιπη αδαμαντίνη, ενώ καλύπτει τα άκρα των αδαμαντινικών πρισμάτων σαν επίχρισμα. Οι κρύσταλλοι του απατίτη της επιφανειακής στιβάδας φέρονται κάθετα στα αδαμαντινικά πρίσματα της κύριας μάζας της αδαμαντίνης και έτσι προστατεύουν τα ευάλωτα άκρα των πρισμάτων από την επίδραση των οξέων (Scott και συν 1971, ten Cate 2008). Όλα αυτά τα δομικά χαρακτηριστικά της επιφανειακής στιβάδας της αδαμαντίνης, την καθιστούν ανθεκτικότερη στην τερηδονική προσβολή σε σχέση με την κύρια μάζα της αδαμαντίνης. Κατά μία άποψη, η επιφανειακή στιβάδα μαζί με την υποκείμενη αδαμαντίνη, έως περίπου τα 50 μm βάθος, είναι πιθανό να

27 27 αποτελούν τη βασική ζώνη άμυνας του δοντιού έναντι στην τερηδόνα και στη διαφορετική σύνθεση αυτής της στιβάδας, ίσως θα πρέπει να αναζητηθεί έως ένα βαθμό, η διαφορετική ευαισθησία των δοντιών στην τερηδονική προσβολή (Scott και συν 1971, Λάμπρου 1987). Η χαρακτηριστική υποεπιφανειακή αλλοίωση (subsurface lesion), που εμφανίζεται στα αρχικά στάδια της τερηδονικής προσβολής, ενώ η επιφανειακή στιβάδα της αδαμαντίνης παραμένει ακέραια, έχει αποδοθεί στην ανθεκτικότητα της στιβάδας αυτής, εξαιτίας της ιδιαίτερης δομής της (Aoba και συν 1981, Αrends & Christoffersen 1986). Η διαφοροποίηση της επιφανειακής στιβάδας από την υπόλοιπη μάζα της αδαμαντίνης, πραγματοποιείται κυρίως μετά τον σχηματισμό και την ενασβεστίωση της μύλης, πριν αλλά και μετά την ανατολή των δοντιών. Έτσι, τυχόν δομικές ατέλειες στην επιφανειακή στιβάδα επιδιορθώνονται με την ανταλλαγή ιόντων, πριν την ανατολή με το υγρό του οδοντοθυλάκιου και μετά την ανατολή με το σάλιο (Jenkins 1978, Smith 1998). H διαδικασία αυτή της διαφοροποίησης της επιφανειακής στιβάδας της αδαμαντίνης, που αφορά κυρίως την ποσοτική και ποιοτική βελτίωση των ανόργανων στοιχείων της, ονομάζεται ωρίμανση της αδαμαντίνης. Η ποσοτική βελτίωση των ανόργανων στοιχείων της επιφανειακής αδαμαντίνης αφορά την επανόρθωση ατελειών της, με την κρυστάλλωση ιόντων Ca +2 και PO 4-3, ενώ η ποιοτική βελτίωση των ανόργανων στοιχείων πραγματοποιείται με την αντικατάσταση ιόντων ξένων προς τη δομή του απατίτη, όπως Na +, Mg +2, CO 3-2, με τα δομικά ιόντα του (Ca +2, PO 4-3, OH - και F - ), (Jenkins 1978, Smith 1998).

28 28 2. ΤΟ ΣΑΛΙΟ 2.1 ΓΕΝΙΚΑ Το σάλιο είναι το υγρό που εκκρίνεται στη στοματική κοιλότητα από τους σιαλογόνους αδένες, οι οποίοι είναι τα τρία ζεύγη των μείζονων σιαλογόνων αδένων (παρωτίδες, υπογνάθιοι, υπογλώσσιοι) και οι ελάσσονες σιαλογόνοι αδένες. Φυσιολογικά οι υπογνάθιοι σιαλογόνοι αδένες εκκρίνουν το 65% του συνολικού όγκου του σάλιου, οι παρωτίδες το 23%, οι ελάσσονες το 8% και οι υπογλώσσιοι το 4% (Jenkins 1978). To σάλιο είναι υγρό, άχρωμο, άοσμο, αδιαφανές, με ειδικό βάρος 1,002-1,020, με ph 5,2-7,8 (φυσιολογική τιμή 6,7) και ιοντική ισχύ 0,05 m/l (υπερκορεσμένο ως προς τον απατίτη της αδαμαντίνης). Το σάλιο καλύπτει όλη την επιφάνεια των δοντιών και παίζει σημαντικό ρόλο στην εξέλιξη της τερηδόνας (Ηumphrey & Williamson 2001, De Almeida και συν 2008) H ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΣΑΛΙΟΥ Το σάλιο αποτελείται 99% από νερό και 1% από ανόργανα και οργανικά στοιχεία. Τα ανόργανα και οργανικά συστατικά που μπορεί να υπάρχουν στο σάλιο φαίνονται στον Πίνακα 2 (Ηumphrey & Williamson 2001, De Almeida και συν 2008). ΑΝΟΡΓΑΝΑ ΟΡΓΑΝΙΚΑ Ca +2, PΟ -3 4, Na +, K +, Cl -, F -, Mg +2, I -, Cu +2, SCN -, SO -2 4, CO 2 Αίματος: Λευκωματίνες, τρανσφερίνες, λιποπρωτεΐνες, ανοσοσφαιρίνη IgG Πρωτεΐνες Σιαλικών αδένων: Ανοσοσφαιρίνη IgA, γλυκοπρωτεΐνες (βλέννα, μουκίνες), λακτοφερρίνη, σταθερίνες, ιστατίνες, κυστατίνες, πρωτεΐνες πλούσιες σε προλίνη Ουσίες του συστήματος ΑΒΗ: Συγκολλητίνες

29 29 Υδατάνθρακες Ελεύθεροι: Γλυκόζη, γαλακτόζη, μανόζη, φρουκτόζη Σε γλυκοπρωτεΐνες: εξοζαμίνες, εξόζες, φυκόζες, σιαλικό οξύ Ένζυμα Σιαλικών αδένων: Αμυλάση, λυσοζύμη, καρβονική ανυδράση, υπεροξειδάσες, φωσφατάσες Μικροβίων: καταλάση, ουρεάση, γλυκοπρωτεϊνάση, νευραμινιδάση, υαλορουνιδάση Ουσίες μικρού μοριακού βάρους Αμινοξέα, ουρία, ουρικό οξύ, κρεατινίνη, γαλακτικό οξύ, βιταμίνες, παράγοντες πήξης του αίματος Πίνακας 2. Η σύσταση των ανόργανων και οργανικών συστατικών του σάλιου. Η παρουσία και η ποσότητα των συστατικών του σάλιου μεταβάλλονται κατά τη διάρκεια του 24ώρου. Οι διακυμάνσεις τους εξαρτώνται από τις μεταβολές των εκκρίσεων των σιαλογόνων αδένων, τη διατροφή του ατόμου, τις μεταβολές του ph, την επίδραση μικροβιακών προϊόντων και την παρουσία γενικών νόσων (Ηumphrey & Williamson 2001, De Almeida και συν 2008). 2.3 Η ΕΚΚΡΙΣΗ ΤΟΥ ΣΑΛΙΟΥ Η έκκριση του σάλιου από τους σιαλογόνους αδένες ρυθμίζεται από την επίδραση του συμπαθητικού και του παρασυμπαθητικού αυτόνομου νευρικού συστήματος. Όταν επιδρά το συμπαθητικό σύστημα το σάλιο είναι παχύρευστο, βλεννώδες, με αυξημένη συγκέντρωση πρωτεϊνών, ιόντων καλίου και ασβεστίου (K +, Ca ++ ) και χαμηλή συγκέντρωση ιόντων νατρίου και χλωρίου (Na +, Cl - ), ενώ όταν επιδρά το παρασυμπαθητικό σύστημα το σάλιο είναι πιο υδαρές, πιο αραιό και εκκρίνεται σε μεγάλη ποσότητα (Gorlin & Goldmann 1970, Ηumphrey & Williamson 2001).

30 30 To σάλιο εκκρίνεται φυσιολογικά συνεχώς όλο το 24ωρο με διακυμάνσεις και ο συνολικός του όγκος υπολογίζεται στα cm 3 (Bloom & Fawcett 1969). To πρωί η έκκριση του σάλιου είναι μειωμένη, στη συνέχεια αυξάνεται σταδιακά και φτάνει στο υψηλότερο σημείο της το μεσημέρι μετά τις 12μμ, για να μειωθεί και πάλι και να φτάσει στο χαμηλότερο σημείο κατά τη διάρκεια της νύχτας (Gorlin & Goldmann 1970). Το σάλιο ηρεμίας είναι ο ρυθμός ροής του σάλιου που εκκρίνεται όταν το άτομο είναι σε ηρεμία και φυσιολογικά κυμαίνεται μεταξύ 0, ml/min. Το σάλιο διέγερσης είναι ο ρυθμός ροής του σάλιου που παράγεται κατά τη διάρκεια της μάσησης και φτάνει τα 1-3 ml/min. Όταν οι τιμές αυτές είναι μειωμένες, τότε έχουμε υποσιαλία (0,10-0,24 ml/min σάλιο ηρεμίας και 0,7-0,9 ml/min σάλιο διέγερσης) και ξηροστομία (< 0,10 ml/min σάλιο ηρεμίας και < 0,7 ml/min σάλιο διέγερσης), οπότε και αυξάνεται ο κίνδυνος ανάπτυξης τερηδόνας (Παλαγγιάς και συν 2005). 2.4 ΣΑΛΙΟ ΚΑΙ ΤΕΡΗΔΟΝΑ Ο ρόλος του σάλιου στην ανάπτυξη της τερηδόνας οφείλεται (Hicks και συν 2003b, Tao και συν 2005, Fejerskov και συν 2008, Stookey 2008): α) στη ρυθμιστική ιδιότητα του ph που διαθέτει, β) στην επιρροή των συστατικών του στους μηχανισμούς της απασβεστίωσης και επανασβεστίωσης των οδοντικών ιστών, γ) στις αντιμικροβιακές ιδιότητες των συστατικών του, δ) στη συμβολή του στον σχηματισμό του επίκτητου οργανικού υμένα και ε) στο μηχανικό καθαρισμό που προσφέρει με τη ροή του.

31 H ρυθμιστική ιδιότητα του ph του σάλιου Ρυθμιστική ιδιότητα του ph ενός διαλύματος ονομάζεται η ικανότητα που έχει το διάλυμα να διατηρεί το ph του σταθερό, όταν επιδρούν σε αυτό οξέα (Η + ) ή βάσεις (ΟΗ - ). Η σημασία του σάλιου ως ρυθμιστικό διάλυμα οφείλεται στην ιδιότητά του να ελέγχει τις πτώσεις του ph κατά τη διάρκεια της μεταβολικής δραστηριότητας των βακτηρίων της μικροβιακής πλάκας (Dowd 1999). Η ιδιότητα αυτή ποικίλει από άτομο σε άτομο. Έτσι, σε ασθενείς χαμηλής ή καθόλου τερηδονικής δραστηριότητας το ph ηρεμίας του σάλιου είναι στο 6,7 ενώ σε ασθενείς με υψηλή τερηδονική δραστηριότητα κυμαίνεται γύρω στο 5,5 (Sissons και συν 1998). Αυτό που έχει κυρίως σημασία είναι η μεταβολή του ph κατά τη διάρκεια παρουσίας οξέος, παρά η μέτρηση του ph ηρεμίας. Φαίνεται να υπάρχει συσχέτιση της μεταβολής του ph και του τερηδονικού κινδύνου που παρουσιάζει ο ασθενής (Larmas 1992). Υπάρχει μεγαλύτερη πτώση του ph και για μεγαλύτερη διάρκεια σε άτομα με υψηλό τερηδονικό κίνδυνο (Margolis και συν 1994). Οι μηχανισμοί ρύθμισης του ph του σάλιου είναι οι εξής: α) Διττανθρακικά ιόντα ανθρακικό οξύ Ο κυριότερος μηχανισμός εξουδετέρωσης των οξέων του σάλιου, οφείλεται στα διττανθρακικά ιόντα που περιέχει. H εξουδετέρωση των οξέων γίνεται με τη μετατροπή των διττανθρακικών ιόντων (ΗCΟ - 3 ) σε ανθρακικό οξύ (H 2 CO 3 ), το οποίο με τη δράση του ενζύμου καρβονική ανυδράση διασπάται σε νερό (H 2 O) και αέριο διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ), σύμφωνα με την παρακάτω αντίδραση: καρβονική ανυδράση H + + HCO 3 - H 2 CO 3 H 2 O + CO 2 Η συγκέντρωση των διττανθρακικών ιόντων αυξάνεται με την αύξηση της ροής του σάλιου. Η μείωση της ροής του σάλιου οδηγεί σε μείωση της ρυθμιστικής

32 32 ιδιότητάς του και τελικά στην αύξηση της απασβεστίωσης των οδοντικών ιστών και επομένως στην ευπάθεια στην τερηδόνα (Abelson & Mandel 1981, Dowd 1999). β) Ουρία Αμμωνία Ένας άλλος μηχανισμός εξουδετέρωσης οξέων, μικρότερης σημασίας, είναι ο μεταβολισμός της ουρίας που περιέχεται στο σάλιο, από το ένζυμο ουρεάση της μικροβιακής πλάκας, παράγοντας αμμωνία (NH 3 ). H αμμωνία ως βάση που είναι, εξουδετερώνει τα οξέα ανεβάζοντας το ph του σάλιου. Η ουρία μπορεί να προέλθει στο σάλιο από τις ουλοδοντικές σχισμές, αλλά κυρίως από το σάλιο των παρωτίδων, που όταν αυτές είναι σε διέγερση η συγκέντρωσή της φτάνει τα 9 mg/dl (Dowd 1999, Tanaka & Margolis 1999). γ) Πρωτεΐνες που παράγουν αλκαλικές ουσίες Άλλος ένας μηχανισμός, περιορισμένης σημασίας εξουδετέρωσης των οξέων του σάλιου, είναι η παρουσία πρωτεϊνών που παράγουν αλκαλικές ουσίες κατά το μεταβολισμό τους. Μία τέτοια κατηγορία πρωτεϊνών του σάλιου είναι αυτές που είναι πλούσιες σε αργινίνη και παράγουν κατά το μεταβολισμό τους αργινίνη και αμμωνία (βάσεις), ανεβάζοντας το ph του σάλιου (Lagerlof & Oliveby 1985). δ) Φωσφορικά ανιόντα Στην εξουδετέρωση των οξέων συμβάλλουν σε μικρότερο ποσοστό και τα φωσφορικά ανιόντα, κυρίως τα μονόξινα φωσφορικά ανιόντα (HPO -2 4 ), εξαιτίας της έντονης τάσης τους να προσλαμβάνουν κατιόντα υδρογόνου (Η + ). Τα ιόντα αυτά είναι ο κύριος ρυθμιστικός μηχανισμός εξουδετέρωσης των αλκαλίων, σύμφωνα με την αντίδραση: Η2ΡΟ ΟΗ - ΗΡΟ Η 2 Ο

33 33 Ο μηχανισμός αυτός εξουδετέρωσης οξέων έχει σημασία μόνο σε συνθήκες χαμηλής ροής του σάλιου. Η συγκέντρωση των ιόντων αυτών αυξάνεται με την κατανάλωση λαχανικών και γάλακτος, ενώ ελαττώνεται με την κατανάλωση σακχάρων (Lagerlof & Oliveby 1985) Αντιμικροβιακά συστατικά του σάλιου To σάλιο περιέχει μία σειρά από πρωτεϊνικές ουσίες, οι οποίες έχει βρεθεί ότι έχουν άμεσες βακτηριοκτόνες ή βακτηριοστατικές ιδιότητες, μπορούν να προκαλέσουν συγκόλληση των βακτηρίων (aggregation), διευκολύνοντας την απομάκρυνσή τους από τις οδοντικές επιφάνειες ή μπορούν να επηρεάσουν άμεσα τις φυσικοχημικές ιδιότητες του σάλιου και των οδοντικών επιφανειών. Τέτοιες πρωτεϊνικές ουσίες είναι η λακτοφερρίνη, η λυσοζύμη, οι σιαλικές υπεροξειδάσες, η εκκριτική ανοσοσφαιρίνη Α (IgA), η α-αμυλάση, οι σταθερίνες, οι ιστατίνες, οι πρωτεΐνες που είναι πλούσιες σε προλίνη, οι κυστατίνες και οι μουκίνες. Από αυτές η λακτοφερρίνη, η λυσοζύμη και οι σιαλικές υπεροξειδάσες φαίνεται να έχουν άμεσες βακτηριοκτόνες ιδιότητες (Dowd 1999, Van Nieuw Amerongen 2004, Τao και συν 2005, Fejerskov και συν 2008). α) Λακτοφερρίνη Η λακτοφερρίνη είναι πρωτεΐνη που δεσμεύει ιόντα σιδήρου και περιέχει στο μόριό της δύο άτομα σιδήρου (Fe). Η αντιμικροβιακή δράση της οφείλεται στη δέσμευση των ιόντων σιδηρού, με συνέπεια μικροοργανισμοί που χρειάζονται απαραίτητα σίδηρο για τις μεταβολικές τους ανάγκες να έχουν πρόβλημα επιβίωσης. Περισσότερο ευάλωτα είναι τα αερόβια και τα δυνητικά αναερόβια μικρόβια. Έχει άμεση αντιμικροβιακή δράση σε τερηδονογόνα μικρόβια, όπως τους Streptococcus mutans (Lassiter και συν 1987).

34 34 β) Λυσοζύμη Η λυσοζύμη είναι ενζυματική πρωτεΐνη με αντιμικροβιακές ιδιότητες. Είναι θετικά φορτισμένη και ενώνεται με διάφορα ανιόντα του σάλιου (ΗCO - 3, F -, I - ). Με τη σύνδεση το σύμπλεγμα ενώνεται με το κυτταρικό τοίχωμα των βακτηρίων, το οποίο αποδιοργανώνουν καταλύοντας την υδρόλυση των γλυκοζυτικών δεσμών των πολυσακχαριτών του κυτταρικού τοιχώματος και στη συνέχεια ακολουθεί αυτόλυση του κυττάρου. Η αντιμικροβιακή αυτή ιδιότητα παρατηρήθηκε και σε Streptococcus mutans. Επίσης, επηρεάζει το μεταβολισμό της γλυκόζης των μικροβίων και σε ορισμένες περιπτώσεις προκαλεί συγκόλλησή τους (Laible & Germaine 1985). γ) Σιαλικές υπεροξειδάσες Οι σιαλικές υπεροξειδάσες είναι ένζυμα που περιέχουν αίμη και χρησιμοποιούν τα θειοκυανικά ιόντα (SCN - ) και το υπεροξείδιο του υδρογόνου (Η 2 Ο 2 ) για να καταλύσουν τον σχηματισμό υποθειοκυανικών ιόντων (OSCN - ) και θειοκυανικού οξέος (HOOSCN), που έχουν αντιμικροβιακές ιδιότητες, σύμφωνα με τις παρακάτω αντιδράσεις: SCN - + H 2 O 2 OSCN - + H 2 O H2O + OSCN - HOOSCN + H Τα υποθειοκυανικά ιόντα οξειδώνουν τις σουλφιδικές ομάδες των βακτηρίων με αποτέλεσμα την αναστολή του μεταβολισμού της γλυκόζης. Έχει βρεθεί ότι ο Streptococcus mutans είναι πολύ ευαίσθητος στη δράση των υποθειοκυανικών ιόντων (Εricsson & Bratt 1987). Οι έρευνες δείχνουν ότι η επίδραση της λυσοζύμης, της λακτοφερρίνης και της σιαλικής υπεροξειδάσης επηρεάζουν τη σύνθεση της μικροβιακής πλάκας και έχουν επίδραση σε τερηδονογόνα μικρόβια, όπως οι Streptococcus mutans. Όμως, δεν υπάρχει συσχέτιση των ουσιών αυτών με την εξέλιξη των τερηδονικών βλαβών (Dowd 1999, Van Nieuw Amerongen 2004, Τao και συν 2005). +

35 35 3. Η ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠIΑ ΣΤΟΜΑΤΙΚΩΝ ΥΓΡΩΝ ΚΑΙ ΑΔΑΜΑΝΤIΝΗΣ 3.1 ΓΕΝΙΚA Κάτω από φυσιολογικές συνθήκες η μύλη των δοντιών βρίσκεται σε συνεχή επαφή με τα υγρά της στοματικής κοιλότητας. Η προέλευση των υγρών αυτών είναι κατά κύριο λόγο από τις εκκρίσεις των σιαλογόνων αδένων και της ουλοδοντικής σχισμής και κατά δεύτερο λόγο και για σύντομα χρονικά διαστήματα, από τις λαμβανόμενες τροφές και τα ποτά. Επίσης, ορισμένες περιοχές της επιφάνειας της αδαμαντίνης είναι καλυμμένες με μικροβιακή πλάκα και βρίσκονται σε συνεχή επαφή με το υγρό περιβάλλον των αποικιών των μικροβίων. Στις περιοχές αυτές η σύσταση των υγρών υφίσταται σημαντικές αλλαγές κατά τη διάρκεια του 24ώρου, λόγω της μεταβολικής δραστηριότητας της μικροβιακής χλωρίδας (Thylstrup & Fejerskov 1986, Fejerskov και συν 2008). Η αδαμαντίνη και τα υγρά που την περιβάλλουν είναι ένα σύστημα στερεήςυγρής φάσης, το οποίο διέπεται από τους νόμους της φυσικοχημείας και βρίσκεται σε μία συνεχή κατάσταση δυναμικής ισορροπίας. Κάτω από φυσιολογικές συνθήκες το υγρό που περιβάλλει τα δόντια είναι κορεσμένο ή υπερκορεσμένο σε σχέση με την αδαμαντίνη και έτσι η μύλη των δοντιών διατηρεί τη φυσική της ακεραιότητα. Κάτω όμως, από την επίδραση διαφόρων παραγόντων, οι οποίοι μεταβάλλουν τη χημική σύσταση της αδαμαντίνης ή των υγρών που την περιβάλλουν, η ισορροπία αυτή διαταράσσεται. Η διαταραχή αυτή έχει ως αποτέλεσμα τη μετακίνηση ιόντων από τη μία φάση στην άλλη, μέχρι να αποκατασταθεί πάλι η ισορροπία (Αποστολόπουλος 1996, Fejerskov και συν 2008). Όταν για την αποκατάσταση της ισορροπίας γίνεται μετακίνηση ιόντων από την αδαμαντίνη στα στοματικά υγρά και παρατηρείται απώλεια ανόργανων συστατικών από την αδαμαντίνη, παρουσιάζεται το φαινόμενο της απασβεστίωσης

36 36 (demineralization) της αδαμαντίνης. Το φαινόμενο αυτό περιγράφεται στη σύγχρονη βιβλιογραφία και με τους όρους αφαλάτωση και απομεταλλικοποίηση της αδαμαντίνης, που είναι εξίσου αποδεκτοί (Fejerskov και συν 2008). Κάτω από την επίδραση ευνοϊκών για την αδαμαντίνη παραγόντων (π.χ. oυδέτερο ph), είναι δυνατό να ακολουθήσει διαταραχή της ισορροπίας κατά την αντίθετη φορά με αποτέλεσμα την μερική ή ολική επανάκτηση των ανόργανων συστατικών της αδαμαντίνης που είχαν απομακρυνθεί. Το φαινόμενο αυτό καλείται επανασβεστίωση (remineralization) της αδαμαντίνης και έχει ως αποτέλεσμα τη μερική ή ολική αποκατάσταση της βλάβης (Fejerskov και συν 2008). 3.2 ΒΑΘΜΟΣ ΚΟΡΕΣΜΟΥ ΓΙΝΟΜΕΝΟ ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑΣ Οι κύριοι παράγοντες που καθορίζουν την ακεραιότητα της αδαμαντίνης και της οδοντίνης στο στοματικό περιβάλλον είναι το ph και οι συγκεντρώσεις των ιόντων ασβεστίου και φωσφόρου στο σάλιο, δηλαδή ο βαθμός κορεσμού του διαλύματος, το οποίο περιβάλει τους οδοντικούς ιστούς, στα δομικά τους ιόντα. Ο βαθμός κορεσμού ενός διαλύματος σε σχέση με μία συγκεκριμένη ουσία εκτιμάται με τον υπολογισμό της τιμής του γινομένου διαλυτότητας (sp). Αυτό εκφράζει το γινόμενο της ενεργότητας των ιόντων μίας συγκεκριμένης ουσίας σε ένα διάλυμα. Η ενεργότητα των ιόντων μίας ουσίας είναι η συγκέντρωση των ιόντων, που εκδηλώνεται σύμφωνα με τις ωσμωτικές και θερμοδυναμικές ιδιότητες της ουσίας (δρώσα συγκέντρωση) και είναι μικρότερη από την πραγματική τους συγκέντρωση (Neuman & Neuman 1958). Η εκτίμηση της τιμής του γινομένου διαλυτότητας (sp) επιτυγχάνεται με σύγκρισή της, προς την τιμή της θερμοδυναμικής σταθεράς του γινομένου διαλυτότητας (Ksp) της ίδιας ουσίας. AB A - + B + Ksp = [A - ] [B + ]