Concentration of some macronutrients of tooth enamel in patients living in areas with different concentrations of fluoride in drinking water

Full Text

ОБОСНОВАНИЕ

По данным национального эпидемиологического стоматологического исследования, распространенность кариеса временных зубов у детей в возрасте 6 лет составляет 84 %. В работе Э.М. Кузьминой у 12-летних детей распространенность кариеса постоянных зубов составила 72 %, при интенсивности 3,4 кариозных полостей в среднем на одного обследованного [1].

В Санкт-Петербурге и Ленинградской области зафиксированы высокие уровни распространенности кариеса зубов у детей и его интенсивности, по данным исследования А.В. Силина и соавт. [2].

J.M. Díaz-Monroy и соавт. установили, что кариес-восприимчивость зубов зависит от состава тканей зуба и их устойчивости к растворению в кислоте. Концентрация макроэлементов в эмали зубов играет важную роль в ее прочности и устойчивости к разрушению [3]. Роль фторидов в профилактике кариеса многократно продемонстрирована в исследованиях [4–6].

По данным множества публикаций [7–12], в регионах с низким содержанием фторидов в питьевой воде рекомендовано использовать фториды для эндогенной и экзогенной профилактики кариеса зубов. Однако авторы систематических обзоров все больше обращают внимание на побочные эффекты такого применения фторидов, в частности H.P. Whelton и соавт. [13].

J. Wilmers и соавт. установили, что различные концентрации микроэлементов могут влиять на структуру и свойства зубной эмали, определяя ее прочность или резистентность.

Организация и размер кристаллов апатита в зубной эмали влияют на ее твердость и оптические свойства. Кристаллы гидроксиапатита содержат множество микроэлементов, включающихся в зубную эмаль во время минерализации и созревания зуба. Описано присутствие 18 микроэлементов в зубной эмали человека с помощью атомно-абсорбционной спектрометрии: фтора (F), стронция (Sr), калия (K), алюминия (Al), кремния (Si), никеля (Ni), бора (B), железа (Fe), меди (Cu), хрома (Cr), цинка (Zn), магния (Mg), марганца (Mn), кобальта (Co), селена (Se), свинца (Pb), молибдена (Mo) и ванадия (V). Микроэлементы могут влиять на средний размер неорганического компонента зубной эмали, то есть кристаллов гидроксиапатита [14–15].

В работах Т.Ф. Тереховой и Р.М. Ахмадбели [16–17] показано, что концентрации микро- и макроэлементов в эмали зубов на этапах минерализации зависят от количества поступающего фторида в организм ребенка.

На основе вышеизложенного изучение состава зубов в регионах с различными концентрациями фторидов в питьевой воде остается актуальным.

Цель исследования — изучить содержание некоторых макроэлементов эмали зубов у пациентов, проживающих в районах с различными концентрациями фторида в питьевой воде.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

На клинических приемах обследованы 22 ребенка, постоянно проживающих в Санкт-Петербурге, и 18 детей из Выборгского района Ленинградской области в возрасте 16–18 лет. Все пациенты нуждались в ортодонтическом лечении с удалением третьих моляров. У детей определяли общее количество кариозных, пломбированных и удаленных зубов (индекс КПУ).

На первом этапе сделаны заборы питьевой воды в различных районах г. Санкт-Петербурга и некоторых районах Ленинградской области. Определены фториды в образцах с использованием фторселиктивного электрода.

Изучены концентрации некоторых макроэлементов в эмали удаленных зубов пациентов, проживающих в разных районах Санкт-Петербурга (16 зубов) и Выборгском районе Ленинградской области (12 зубов). Все зубы (третьи моляры) были удалены по ортодонтическим показаниям.

Макроэлементы исследовали методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и выполняли их количественный анализ. Нормы концентраций микроэлементов изучены [14].

Все результаты обработаны статистически. Анализ дескриптивных статистик показал значимые отличия, подтвержденные t-тестом для парных выборок (p < 0,05).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

У детей, проживающих в Выборгском районе Ленинградской области, индекс КПУ был 1,16 ± 0,09, тогда как у детей из Санкт-Петербурга он составил 4,21 ± 0,14.

В результате исследования установлено, что концентрация фторидов в питьевой воде г. Санкт-Петербурга находится в пределах 0,34 ± 0,16 мг/л, что значительно ниже нормы, рекомендованной Всемирной организацией здравоохранения и Стоматологической ассоциацией России. Концентрация же фторида в питьевой воде Выборгского района Ленинградской области находится в пределах нормы (1,02 ± 0,11 мг/л).

Установлено, что у пациентов г. Санкт-Петербурга, где концентрация фторид-иона в питьевой воде была в среднем 0,34 ± 0,16 мг/л, содержание магния, кальция, железа и цинка было снижено относительно нормы. В эмали зубов пациентов, проживающих в Выборгском районе Ленинградской области (при концентрации фторид-иона в питьевой воде 1,02 ± 0,11 мг/л) содержание железа, кальция и цинка находилось в пределах нормы.

Выявлена прямая корреляционная связь между содержанием фторид-иона в питьевой воде и концентрацией магния, цинка, кальция и железа в зубах. Различия между показателями содержания макроэлементов в зубах у пациентов, проживающих в регионах с низкой и оптимальной концентрациями фторида в питьевой воде, достоверны (табл. 1, 2).

 

Таблица 1. Содержание некоторых микроэлементов в эмали зубов у пациентов, постоянно проживающих на территории Санкт-Петербурга при концентрации фторида в питьевой воде 0,34 ± 0,16 мг/л

Table 1. The content of certain trace elements in tooth enamel in patients permanently residing in Saint Petersburg (fluoride concentration in drinking water (0.34 ± 0.16 mg/l)

Микроэлемент	Норма, мкг/г	Выявленное значение, мкг/г	Отклонение от нормы, %
Магний	250–282	226,23 ± 3,18	9,5
Железо	32–110	23,68 ± 1,07	26,0
Цинк	173–250	129,39 ± 5,18	25,2
Кальций	6180–8700	4378,23 ± 24,18	29,1

 

Таблица 2. Содержание некоторых микроэлементов в эмали зубов у пациентов, постоянно проживающих на территории Выборгского района Ленинградской области при концентрации фторида в питьевой воде 1,02 ± 0,11 мг/л

Table 2. The content of certain trace elements in tooth enamel in patients permanently residing in the Vyborgsky district of the Leningrad region with a fluoride concentration in drinking water of 1.02 ± 0.11 mg/l

Микроэлемент	Норма, мкг/г	Выявленное значение, мкг/г	Отклонение от нормы, %
Магний	250–282	281,21 ± 2,09	0
Железо	32–110	37,93 ± 1,15	0
Цинк	173–250	182,12 ± 6,12	0
Кальций	6180–8700	6275,36 ± 13,18	0

 

Коэффициент детерминации указывает, насколько тесной является связь между факторами регрессии и зависимой переменной, это соотношение объясненных и необъясненных сумм квадратов возмущений. По данным исследования С.А. Айвазяна [18], чем ближе значение коэффициента к 1, тем ярче выражена зависимость (табл. 3).

 

Таблица 3. Коэффициент детерминации между концентрацией фторид-иона в питьевой воде и содержанием магния, цинка, кальция и железа в структуре зубов

Table 3. Coefficient of determination between the concentration of fluoride ion in drinking water and the content of magnesium, zinc, calcium and iron in the structure of teeth

Макроэлемент	Коэффициент детерминации
Магний	0,0159
Цинк	0,9807
Кальций	0,9807
Железо	0,1975

 

По данным Т.Ф. Тереховой и соавт. [13], а также других авторов [14], добавление фторид-иона в пищевую соль уже через полгода увеличивало содержание кальция и фосфора в эмали зубов у детей, но снижало концентрации цинка, магния, хлора.

В настоящем исследовании также наблюдали увеличение содержания кальция у пациентов, получающих питьевую воду с оптимальной концентрацией фторид-иона. Результат потребления соли был более индивидуальным, чем эффект от потребления питьевой воды. Установлена прямая сильная корреляция между концентрацией фторид-иона в питьевой воде и содержанием кальция, цинка и железа в структуре зубов.

ВЫВОДЫ

1. Установлено снижение концентраций железа, цинка, кальция и магния относительно нормы в структуре зубов у жителей Санкт-Петербурга.
2. Выявлена прямая корреляционная связь между концентрацией фторид-иона в питьевой воде и содержанием кальция, магния, цинка и железа в структуре зубов.
3. Низкое содержание железа, цинка, кальция и магния в эмали зубов у пациентов, проживающих в Санкт-Петербурге, необходимо учитывать при рекомендации потребления минеральной воды и витаминно-минеральных комплексов.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источник финансирования. Исследование выполнено на собственные средства авторов.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.

Наибольший вклад распределен следующим образом: М.Г. Тумасян — хроматографическое исследование, анализ полученных данных, написание текста; С.Г. Тумасян — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материалов, написание текста; Е.А. Сатыго — обработка материалов.

Этический комитет. Протокол исследования был одобрен локальным этическим комитетом СЗГМУ им. И.И. Мечникова (№ 1305 от 15.05.2015).

Благодарности. Исследования выполнены с использованием оборудования СЗГМУ им. И.И. Мечникова. Авторы признательны сотрудникам университета за консультации.

ADDITIONAL INFORMATION

Funding source. The study had no external funding.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Author contribution. All the authors have made a significant contribution to the development of the concept, research, and preparation of the article as well as read and approved the final version before its publication.

Personal contribution of each author: М.G. Toumassian — gas chromatography–mass spectrometry, data analysis, text writing; S.G. Toumassian — experimental design, collecting and preparation of samples, text writing; E.A. Satygo — preparation of samples.

Ethics approval. The present study protocol was approved by the local Ethics Committee of the North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov (No. 1305 dated 15.05.2015).

Acknowledgments. The research was performed using equipment of the North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov. The authors express their gratitude to the university staff for their consultations.

About the authors

Michel G. Toumassian

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: toumassianmichel@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8067-9735
SPIN-code: 7220-9284
Russian Federation, 41 Kirochnaya St., Saint Petersburg, 191015

Serge G. Toumassian

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: 79119800070@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8439-585X
SPIN-code: 8218-1615

4th year student of the Faculty of DentistrySZGMU after II Mechnikov

Russian Federation, 41 Kirochnaya St., Saint Petersburg, 191015

Elena A. Satygo

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Author for correspondence.
Email: stom9@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9801-503X
SPIN-code: 8776-0513

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, 41 Kirochnaya St., Saint Petersburg, 191015

References

Supplementary files