Биохимия слюны

Биохимия слюны.

Следует разделять  два понятия смешанная слюна (ротовая  жидкость) и проточная слюна.

Проточная слюна это секрет слюнных желез до попадания его в ротовую полость. Основную часть слюны производят три пары больших слюнных желез – подчелюстные (70%), околоушные (25%) и подъязычные (4%). 1% слюны секретируют малые слюнные железы языка, губ, щек, нёба.

Проточная слюна состоит из воды (97-99%), минеральных веществ (0,7 – 2,5%) и белков (0,3-0,5%). Химический состав секрета отдельных желез неодинаков. Подъязычные железы вырабатывают вязкую слюну богатую гликопротеином муцином, но бедную другими белками и минеральными веществами. Секрет подчелюстных желез содержит основные электролиты Na, К, Cl, бикарбонаты, много Са, специфические белки, но мало муцина. Околоушные железы вырабатывают жидкую слюну, не содержащую муцина, но богатую другими специфическими белками. В их секрете меньше кальция, но больше – калия.

Смешанная слюна – это жидкость, находящаяся в ротовой полости и содержащая кроме смеси проточной слюны всех желез еще десневую жидкость, микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности, слущенные клетки эпителия и остатки лейкоцитов, остатки пищи и др.

Функции слюны

1. Пищеварительная:

 – Слюна способствует формированию пищевого комка и облегчает его продвижение по пищеварительной системе.

– ферменты, содержащиеся в слюне участвуют в переваривании  крахмала (амилаза) и липидов (липаза корня языка)

2. Защитная:

– обеспечивает смазку поверхности зубов, защищая  их от механического воздействия  пищи

– удаляет бактерии и продукты их метаболизма, а, так же, остатки пищи

– белки слюны  обладают противомикробным, противогрибковым и противовирусным действием

3. Минерализующая:

– слюна является основным источником кальция и фосфатов для эмали зуба

– белки слюны, связывая кальций, контролируют осаждение солей, поступление и выход ионов из эмали

4. Регуляторная. Биологически активные вещества слюны оказывают влияние на состояние желудочно-кишечного тракта.

Физико-химические свойства смешанной слюны.

Объем слюны. Секреция слюны носит циркадный характер - изменяется в течение суток. Средняя скорость нестимулированной секреции слюны  у взрослого человека составляет ночью во время сна – 0,05-0,1 мл/ мин, днем - 0,3 – 0,4 мл/ минуту. Во время приема пищи (стимулированная секреция) резко увеличивается до 2-7 мл/ мин. Таким образом, суточный объем секретируемой слюны составляет от 600 до 1200 мл.

рН слюны в норме колеблется от 6,5 до 7,4 и зависит от характера пищи, скорости секреции и гигиены полости рта. При употреблении пищи, особенно жидкостей, содержащих большое количество углеводов – соков, сладких напитков, рН может опускаться до 4-5. При низкой скорости секреции рН слюны сдвигается в кислую сторону, при высокой – в щелочную.

Плотность слюны колеблется в широких пределах и составляет от 1.001  до 1.017.

С возрастом  физико-химические свойства слюны изменяются. Это связано, главным образом  со снижением скорости секреции слюны  в пожилом возрасте. Снижение объема секретируемой слюны влечет за собой  повышение её плотности и снижение рН.

Регуляция секреции слюны

Секреция слюны  не является спонтанным процессом. Она  осуществляется в ответ на воздействие  нейромедиаторов – ацетилхолина и норадреналина.

Ацетилхолин запускает  Са-зависимый механизм секреции, что  приводит к выработке слюны с высоким содержанием солей. Норадреналин (и адреналин) через систему цАМФ способствуют экзоцитозу секреторных гранул, богатых белками.

В свою очередь, выработка нейромедиаторов происходит в ответ на раздражение рецепторов ротовой полости пищей.

Механизмы секреции слюны.

Процесс формирования слюны протекает в два этапа:

1. Формирование первичного секрета
2. Формирование проточной слюны.

Формирование  первичного секрета – это поступление компонентов слюны в ацинарный просвет. Гликопротеины (муцин) и специфические белки, синтезируемые секреторными (ацинарными) клетками слюнных желез, выделяются путем экзоцитоза в составе секреторных гранул.

Низкомолекулярные вещества попадают в слюну в основном путем диффузии из межклеточной жидкости. Поэтому их состав  отражает весь спектр органических метаболитов крови: глюкоза, аминокислоты, лактат, цитрат, витамины, мочевина, мочевая кислота, креатинин и др.

Набор минеральных веществ тоже соответствует плазме крови, но соотношение ведущих ионов резко отличается. Стимуляция ацинарных клеток ацетилхолином, опосредуемая ионами Са²⁺ приводит к усилению транспорта ионов через эти клетки из межклеточной жидкости в ацинарный просвет. В этом трансцеллюлярном переносе ионов участвуют несколько транспортных систем:

1. Кальций-стимулируемые каналы для Cl и К транспортируют эти ионы в ацинарный просвет
2. В ответ, сложная котранспортная система Na/K/Cl восполняет потерю хлора и калия и усиливает приток ионов натрия
3. Na/K-АТФ-аза удаляет избыток натрия в межклеточное пространство, откуда он по электрохимическому градиенту, создаваемому анионами хлора, поступает в ацинарный просвет
4. Часть ионов натрия обменивается на протоны
5. А бикарбонаты – на анионы хлора.

Осмотический  градиент, создаваемый высоким уровнем NaCl, вызывает приток воды, поступающий в основном через клетки при участии специальных мембранных белков – аквапоринов. Сформировавшаяся первичная слюна не отличается по электролитному составу от плазмы крови и изотонична.

Формирование  проточной слюны происходит в протоках слюнных желез при участии эпителиальных клеток. На этом этапе происходит активная реабсорбция ионов натрия и хлора, что приводит к снижению их концентрации в 5-20 раз. Механизм реабсорбции аналогичен таковому в почечных канальцах и контролируется альдостероном. Концентрация калия возрастает в 4-6 раз, бикарбонатов – в 2 раза, но этого недостаточно, чтобы компенсировать убыль Na и Cl и к моменту поступления в рот, слюна становится сильно гипотоничной.

Электролитный состав слюны  зависит от скорости секреции. Чем  она выше, тем меньшее количество ионов натрия и хлора успевают реабсорбироваться. В результате, при гиперсаливации слюна становится изотоничной плазме крови – с высоким содержанием натрия и низким – калия.

Минеральный состав слюны

Концентрация основных электролитов в слюне:

Натрий – 6-30 ммоль/л, калий 12-25 ммоль/л, кальций 0.75-3.0 ммоль/л, общий  фосфат 3-7 ммоль/л.

Из всех неорганических веществ  слюны функционально наиболее важны  ионы кальция и неорганического  фосфата, участвующие в обновлении минеральной фазы эмали зуба путем ионного обмена. Ионы кальция находятся в слюне в двух состояниях -  свободном ионизированном  и связанном с белками или органическими кислотами. Фосфаты также находятся в слюне в ионизированной форме – неорганический фосфат НРО₄^2_ и Н₂РО₄^- и в составе белков и других органических соединений (фосфолипидов, нуклеотидов и др.)

Потеря кальция  гидроксиапатитами может быть следствием кислотного вымывания, а потеря фосфатов - результатом усиленного поглощения этих ионов микроорганизмами зубного налета. Источником ионов для заполнения вакантных мест в кристаллической решетке апатитов служит слюна.

Доказано, что  максимальным минерализующим эффектом обладает слюна в которой отношение  Са²⁺/Са_общий=0.53-0.69.

Мицеллярное строение слюны

Ионы кальция и фосфатов содержатся в слюне в концентрации, выше концентрации насыщении. Однако они не выпадают в осадок. Это объясняется тем, что слюна является коллоидной системой и электролиты являются составной частью устойчивых белково-минеральных частиц – мицелл.

Каждая мицелла состоит из нерастворимого ядра, адсорбционных слоёв и диффузного слоя.

 

Ядро мицеллы  формирует нерастворимый фосфат кальция Са₃(РО₄)₂. 

Его окружают ионы НРО₄^2-, заряженные отрицательно и слои контрионов Na, K , Са, заряженных положительно. Ионы связывают большое количество воды, формируя стабильный адсорбционный и подвижный, способный к обмену диффузный слои. Стабилизирующими факторами абсорбционного слоя являются ионы натрия и калия. Стабильность диффузного слоя обеспечивается муцинами. Таким образом, весь объем слюны оказывается структурированным. Стабильность мицелл существенно зависит от рН и ионного состава слюны. При изменении рН в кислую сторону, заряд ядра мицелл может уменьшаться вдвое. Это приводит к потере ионов кальция, уменьшению диффузного слоя и, в целом, устойчивости мицеллы. Изменение рН ротовой жидкости кислее 6,2 .- 6,0 превращает ее из жидкости перенасыщенной кальцием и фосфором в недонасыщенную. Такая слюна не может участвовать в реминерализации эмали. Защелачивание дает обратный эффект - начинается образование зубного камня. При рН больше 7.8 ионы моногидрофосфата, теряя протон, превращаются в фосфаты, которые образуют выпадающий в осадок фосфат кальция, что приводит к разрушению мицелл.

В обеспечении  постоянства рН смешанной слюны участвую буферные системы.

Буферные  системы слюны

Слюна содержит три буферных системы: бикарбонатную (гидрокарбонатную), фосфатную и  белковую.

Основной буферной системой является бикарбонатная, представленная слабой угольной кислотой – донором  протонов и ионом бикарбоната – акцептором протонов. Источником ионов гидрокарбоната служат секреты околоушных и подчелюстных желез и внеклеточная карбоангидраза слюны. При стимуляции секреции слюны пищей концентрация гидрокарбоната в смешанной слюне повышается, что приводит к нейтрализации кислот, поступающих в составе пищи и образующихся в процессах жизнедеятельности микроорганизмов. Эта буферная система наиболее эффективна при рН 6.1-6.3

Фосфатная буферная система представлена донором протонов – ионом дигидрофосфата  и акцептором – ионом моногидрофосфата. Так как концентрация фосфатов в слюне не зависит от скорости секреции, то эта буферная система не способна увеличивать свою емкость в ответ на прием пищи. Наиболее эффективна при рН 6.8-7.0.

Белковая буферная система представлена кислотными и основными группами радикалов аминокислот, входящих в состав всех белков слюны.

Белки слюны.

Секреторные клетки слюнных желез синтезируют широкий спектр белков, характерной особенностью которых является полифункциональность. Все они обладают антимикробным действием, многие способны связывать ионы кальция. Наиболее значимыми из них являются:

1. Муцины – гликопротеины, содержащие в своем составе олигосахариды, масса которых может составлять до 90% от общей массы молекулы. Полипептидные цепи муцинов богаты серином, треонином и пролином. Пролин придает цепям жесткость, а по гидроксильным группам серина и треонина в процессе посттрансляционной модификации присоединяются олигосахаридные фрагменты. Они могут быть ветвистыми и содержать от 4 до 12 моносахаридных единиц. За счет углеводного компонента муцины способны связывать большое количество воды. С и N-концевые участки белковой цепи муцина содержат остатки цистеина, благодаря чему муцины способны образовывать ветвистые мультимеры стабилизированные дисульфидными мостиками, что обеспечивает высокую вязкость их растворов. Именно муцины придают слюне свойства слизи.

Функции муцинов: А. Структурируют слюну, стабилизируя мицеллы, Б. Образуют пелликулу - пленку на поверхности зубов. Пелликула защищает зубы от прилипания бактерий и выполняют роль фильтра, свободно пропускающего воду и ионы, но защищающего эмаль от органических кислот и других продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.

2. Специфические слюнные белки.

Белки богатые пролином ББП – группа полиморфных белков, полипептидные цепи которых содержат 40-45% аминокислотных остатков пролина, много глицина, аспартата и аспарагина. Секретируются, в основном, околоушными железами

Функции: входят в состав пелликулы, связывая ионы кальция препятствуют образованию зубных камней, ингибируют рост кристаллов гидроксиапатитов в слюне. Обладают противомикробным и противогрибковым эффектом. Осаждают из слюны танины.

Статерины (statherin) – фосфопротеины, богатые тирозином, содержатся в секрете околоушных желез.

Функции: входят в состав пелликулы, связывают ионы кальция и препятствуют образованию нерастворимых солей. Обладают противомикробным и противогрибковым действием.

Гистатины – низкомолекулярные белки, богатые гистидином.

Функции – входят в состав пелликулы, связывают ионы кальция и ингибируют рост кристаллов гидроксиапатитов в слюне угнетают выделение гистамина

Цистатины группа кислых белков, вырабатываемых многими клетками и содержащихся во всех биологических жидкостях организма. В слюне присутствуют цистатины II типа, содержащие фосфатные группировки. 

Функции – ингибиторы протеиназ бактериального происхождения.

Лактоферрин – гликопротеин, способный связывать ионы железа.

Функция – связывая ионы железа, делает их недоступными для бактерий, что приводит к нарушению их энергетического обмена (из-за невозможности синтеза цитохромов дыхательный цепей).