Оценка эффективности лечения зубными пастами воспалительно-дегенеративных поражений мягких тканей пародонта по показателям оксидативного статуса крови и тканей у крыс

Полный текст

Разработка адекватных моделей для оценки действия зубных паст и лекарственных средств, применяемых в современной стоматологии, является своевременной и актуальной проблемой. Особенно важна в этом случае оценка как местных изменений тканей пародонта, так и системных отклонений в функциях организма, на которые, как правило, обращают меньшее внимание [2, 3]. За последние 25 лет в качестве системных нарушений при воспалительном процессе рассматривают оксидативный статус организма. Оценка оксидативного статуса подразумевает изучение по крайней мере двух компонентов - свободнорадикального окисления и антиоксидантных систем. Большинство свободных радикалов, образующихся в организме животных и человека, можно разделить на природные и чужеродные [1]. Первые, в свою очередь, могут быть разделены на первичные, то есть продукты нормального метаболизма (•ОО-; ·•NO; HQ• - супероксиды, нитроксиды и семихиноны соответственно), вторичные (•ОH; LO•; LOO• - радикал гидроксила и набор липидных радикалов соответственно), которые оказывают разрушительное действие на клеточные структуры, и третичные - радикалы антиоксидантов, которые образуются при их взаимодействии с теми или иными из упомянутых выше радикалов. Первичные и вторичные радикалы являются природными, поскольку в определенных количествах всегда образуются во всех клетках. Чужеродные радикалы могут появляться в клетках и тканях под воздействием ионизирующей и ультрафиолетовой радиации или в результате превращения каких-либо неприродных соединений (ксенобиотиков), попавших в организм высших животных. У живых организмов эволюционно выработался защитный адаптационный механизм, ограничивающий токсическое воздействие кислорода. Центральную роль среди всех защитных антиоксидантных механизмов занимает комплекс антиоксидантных ферментов - супероксиддисмута (СОД), каталаза и пероксидаза (включая все их изоформы) [4]. Фермент СОД катализирует реакцию дисмутации супероксидного радикала: супероксиддисмутаза •О2- + •О2- + 2 Н+ О2 + Н2 О2. Перекись водорода мигрирует в другие компартменты клетки и разрушается под влиянием других ферментов - каталазы и глутатионпероксидазы. Таким образом, происходит дальнейшая нейтрализация активных форм кислорода: каталаза 2 Н2 О2 Н2 О + О2 глутатионпероксидаза Н2 О2 + 2GSH (глутатион) GSSG + 2 Н2 О. Заметную роль в развитии нарушений, вызванных активными формами кислорода, играют также ионы двухвалентных металлов. Так, в присутствии ионов двухвалентного железа, которые всегда в тех или иных количествах содержатся в клетках, перекись водорода разлагается с образованием гидроксильного радикала: Н2 О2 + Fe 2+ → Fe 3+ + HO- + HO• (реакция Фентона, открыта в 1894 г.), что представляет особую угрозу для живых клеток. Чрезвычайно высокая химическая активность радикала гидроксила позволяет ему разрушать практически любую молекулу, вступившую во взаимодействие с ним. Так, действуя на SH-группы, гистидиновые и другие аминокислотные остатки белков, HO• вызывает их денатурацию и инактивацию ферментов. В нуклеиновых кислотах этот свободный радикал разрушает углеводные мостики между нуклеотидами и, следовательно, разрывает сахарофосфатный остов ДНК и РНК, что в ряде случаев приводит к гибели клеток. Внедряясь в липидный слой клеточных мембран, радикал гидроксила инициирует реакции цепного окисления липидов, что ведет к повреждению мембран, нарушению их функций и в конце концов к гибели клеток. Таким образом, радикал HO• рассматривают как радикал-разрушитель, радикал-убийцу [1]. Целью исследования была разработка экспериментальной модели воспалительно-дегенеративных нарушений тканей пародонта у грызунов (крыс), ее биохимическая характеристика и оценка действия лечебно-профилактических зубных паст на процессы воспаления в данной модели. Методы исследования Опыты выполнены на 144 крысах-самцах Вистар массой 220-250 г. С целью воспроизведения воспалительно-дегенеративных повреждений мягких тканей пародонта крысам, наркотизированным эфиром, в наружную часть десны на уровне нижних коренных зубов вводили по 0,15 мл с каждой стороны 2% водного раствора формальдегида (всего объем вводимого раствора составил 0,3 мл). Инъекции производили однократно. Контрольные животные получали инъекции 0,9% раствора натрия хлорида (физиологического раствора) в тех же объемах. Уже через сутки на месте введения формалина развивались стойкие обширные воспалительно-дегенеративные изменения мягких тканей пародонта, которые сохранялись до 2 недель. Помимо измененных тканей пародонта воспаление развивалось и на внутренней части щек, поскольку у крысы щеки небольшие, тонкие, в норме их внутренняя поверхность гладкая, в ней находятся протоки слюнных желез. Внешне облик крысы менялся. Из-за отека мягких тканей щек обычная вытянутая форма морды животного изменялась, щеки раздувались, и животное становилось похожим на хомяка. Такой вид животных сохранялся обычно 3-4 дня, постепенно отек мягких тканей уменьшался. В отдельных случаях (приблизительно у 10 % животных) наблюдали абсцедирование процесса, тогда отечность мягких тканей сохранялась более длительно [2]. Для лечения воспалительно-дегенеративных поражений мягких тканей пародонта использовали стандартные зубные пасты «Жемчуг» (содержит экстракт хвои), «Лесмин-дент» (содержит натуральный комплекс хвойной пасты и производных хлорофилла) и «Кламин-дент» (содержит минерально-полиеновый комплекс из водорослей ламинарии). Пасты в течение 7 суток (1 раз в день) наносили на внешнюю поверхность десен по 0,28-0,3 см3, начиная со следующего дня после введения формалина в ткани десны. В тканях пародонта и в крови биохимически определяли содержание малонового диальдегида и диеновых конъюгатов (перекисное окисление липидов), а также оценивали активность антиоксидантных систем (содержание восстановленного глутатиона и активность супероксиддисмутазы) [3]. Статистическую обработку проводили с использованием t-критерия Стьюдента и стандартного пакета программ Statistica для Windows 6.0. Результаты и их обсуждение Наблюдение за крысами с воспалительно-дегенеративным поражением мягких тканей пародонта показало, что в первые сутки после введения формальдегида у них несколько снижается двигательная активность, они меньше потребляют пищи. Уже на 2-е сутки уровень потребления пищи восстанавливается и по поведению эти животные практически не отличаются от контрольных. В месте введения раствора формальдегида у животных развивается стойкое повреждение мягких тканей. Визуально и морфологически оно может быть описано как воспалительно-дегенеративное поражение наружной части десен и мягких тканей пародонта. При этом в сыворотке крови на 7-е сутки от начала воспаления резко повышается содержание малонового диальдегида (в 2 раза) и диеновых конъюгатов (на 75 %). Аналогичная, но даже более выраженная картина наблюдается и в мягких тканях пародонта (табл. 1). Перекисное окисление липидов в тканях резко активируется, содержание малонового диальдегида и диеновых конъюгатов в тканях увеличивается более чем в 2 раза. Система антиоксидантной защиты организма при воспалительно-дегенеративном поражении мягких тканей пародонта резко снижается. Уровень восстановленного глутатиона в сыворотке крови снижается с 2,02 ± 0,09 до 0,88 ± 0,21 мкмоль/мл, а активность супероксиддисмутазы сыворотки - с 0,78 ± 0,10 до 0,28 ± 0,04 А/мг белка, то есть исследованные показатели снижаются в 2,5-3 раза. Аналогичная закономерность наблюдается и в мягких тканях пародонта. Содержание восстановленного глутатиона при этом снижается в 2,1 раза, а активность супероксиддисмутазы - в 7 раз (табл. 2). Таким образом, оксидативный статус, включая систему перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты, является чувствительным показателем воспалительного процесса в тканях пародонта. Степень сдвигов в показателях перекисного окисления липидов (содержание малонового диальдегида и диеновых конъюгатов) через 7 дней от начала воспаления составляет порядок 2-кратного увеличения как в сыворотке крови, так и в тканях пародонта. Еще более чувствительной является система антиоксидантной защиты (содержание восстановленного глутатиона и активность супероксиддисмутазы), особенно в тканях [2, 3]. Примечательно, что в тканях пародонта при воспалении активность супероксиддисмутазы возрастала в 7 раз, то есть данный показатель является наиболее чувствительным из всех рассматриваемых в работе. Полученные и описанные выше экспериментальные данные послужили основанием для изучения лечебного действия зубных паст. В наше исследование было включено три зубных пасты: «Жемчуг» (паста сравнения, популярная в РФ), «Кламин-дент» (с экстрактом из бурых водорослей ламинарии) и «Лесмин-дент» (с экстрактом из хвои). Рассматривались два принципиальных момента: пригодность предложенной модели для оценки лечебных свойств зубных паст и эффективность лечения на основании состояния процессов перекисного окисления липидов и антиоксидантных систем (в сыворотке крови и мягких тканях пародонта). По показателям состояния перекисного окисления липидов в сыворотке крови зубная паста «Жемчуг» не выявила эффективности. «Кламин-дент» и в большей степени «Лесмин-дент», умеренно снижали повышенные в результате воспаления уровни малонового диальдегида и диеновых конъюгатов (табл. 3). В среднем, «Кламин-дент» снижал содержание малонового диальдегида на 28 %, «Лесмин-дент» - на 46 %, диеновых конъюгатов: «Кламин-дент» - на 23 %, «Лесмин-дент» - на 35 %. При оценке действия зубных паст на показатели перекисного окисления липидов в мягких тканях пародонта найдено, что все три использованные пасты выявили эффективность, хотя она была неодинаковой. Повышенные при воспалении уровни малоновогого диальдегида зубные пасты снижали следующим образом: «Жемчуг» - на 13 %, «Кламин-дент» - на 39 %, «Лесмин-дент» - на 45 %; содержание диеновых конъюгатов: «Жемчуг» - на 9 %, «Кламин-дент» - на 30 %, «Лесмин-дент» - на 43 %, соответственно. Системы антиоксидантной защиты также менялись при воздействии зубных паст. Так, в сыворотке крови «Лесмин-дент» и в меньшей степени «Кламин-дент» повышали сниженные показатели антиоксидантной защиты (табл. 4). Уровни повышения исследуемых показателей колебались в пределах 30-100 %. Зубная паста «Жемчуг» при этом была неэффективна. В мягких тканях пародонта степень повышения систем антиоксидантной защиты была несколько выше, чем при оценке сходных показателей в сыворотке крови. Здесь также максимальную лечебную эффективность проявил «Лесмин-дент», в меньшей степени - «Кламин-дент» и минимальную - «Жемчуг». При этом «Лесмин-дент» на 59 % повышал содержание восстановленного глутатиона и на 132 % - активность супероксиддисмутазы в тканях пародонта, для «Кламин-дента» эти цифры составили 45 и 83 % и для «Жемчуг» - 7 и 32 %, соответственно. Таким образом, оценивая лечебную эффективность исследованных зубных паст, следует сделать вывод, что наибольшую терапевтическую активность на модели воспалительно-дегенеративного поражения мягких тканей пародонта у крыс выявляет «Лесмин-дент», несколько меньшую - «Кламин-дент» и минимальную в сравнении с приведенными двумя - «Жемчуг». Учитывая высокую информативность показателей перекисного окисления липидов и систем антиоксидантной защиты, в наших экспериментах было продемонстрировано, что биологически активные вещества, входящие в состав зубных паст, активно воздействуют на воспалительно-дегенеративные поражения пародонта у крыс. При этом выяснилось, что зубные пасты в меньшей степени, чем биологически активные добавки (БАД) на основе ламинарии и хвои, вводимые системно, уменьшают патологические отклонения, возникающие при воспалении мягких тканей пародонта [5, 6]. Более выраженное положительное действие системно вводимых БАД на воспалительный процесс связано с особенностями примененной модели воспалительно-дегенеративного поражения мягких тканей пародонта, а именно с длительным и динамичным развитием воспаления, общим изменением оксидативного статуса организма животных, наконец, локальной точкой приложения лечебно-профилактических паст (в месте воспаления). При системном введении БАД измененный оксидативный статус нормализуется, как правило, быстрее за счет нейтрализации активных форм кислорода и в крови, и в пораженных тканях [6, 7], что клинически является более эффективным лечением. Выводы 1. Предложенная модель воспалительно-дегенеративного поражения тканей пародонта с оценкой липидной пероксидации и активности антиокислительных систем у крыс позволяет адекватно оценивать лечебно-профилактическое действие зубных паст и БАД, применяемых в стоматологии. 2. Зубные пасты «Лесмин-дент» > «Кламин-дент» > «Жемчуг» (расположены в порядке убывающей активности) устраняют или значительно уменьшают проявления воспалительно-дегенеративного поражения тканей пародонта у крыс, оцененные по состоянию перекисного окисления липидов и систем антиоксидантной защиты.

Об авторах

Евгений Владимирович Мокренко

ФГБВОУ ВПО «Военно-медицинская академия им. С. М. Кирова» МО РФ

к. м. н., соискатель кафедры фармакологии

Петр Дмитриевич Шабанов

ФГБВОУ ВПО «Военно-медицинская академия им. С. М. Кирова» МО РФ

Email: pdshabanov@mail.ru
д. м. н., профессор, заведующий кафедрой фармакологии

Список литературы