Патофизиология заболеваний полости рта. Учебное пособие, 2-е издание, дополненное

Воспаление является неспецифической реакцией на повреждение и возникает одинаково, независимо от характера повреждения. При этом она имеет ряд особенностей.

Особенности воспалительной реакции

– Независимо от этиологического фактора воспалительный процесс имеет три обязательных компонента: альтерацию (повреждение тканей), экссудацию (выход жидкости и клеток крови из сосудов в ткани и органы) и пролиферацию (размножение клеточных элементов).

– Степень и продолжительность повреждения определяют степень и продолжительность воспалительной реакции. Воспалительный ответ может быть локальным и ограничиваться областью повреждения или же может стать системным (генерализованным), если повреждение обширное.

– В зависимости от скорости течения процесса воспалительная реакция подразделяется на острую и хроническую. Изменения на микроскопическом уровне происходят в поврежденных тканях как при остром, так и при хроническом воспалении. Данные изменения вызывают симптомы, которые можно наблюдать клинически.

– Местные клинические изменения в очаге воспаления называют кардинальными признаками воспаления, это покраснение, жар, отек, боль, нарушение нормальной функции тканей. Кроме того, при более обширном ответе могут присутствовать и системные признаки воспаления (повышение температуры тела, интоксикация, лейкоцитоз и др.).

– Сосудистая реакция. Микроскопические проявления воспаления затрагивают мелкие кровеносные сосуды, т.е. микроциркуляторное русло. К нему относятся артериолы, капилляры и венулы в области повреждения, а также эритроциты, лейкоциты и химические вещества, называемые биохимическими медиаторами. В норме кровь и содержащиеся в ней клетки текут по микроциркуляторному руслу. Обмен кислородом и питательными веществами, необходимыми для здоровья окружающих тканей, происходит по мере прохождения плазменной жидкости между эндотелием, выстилающим стенки сосудов артериол и капилляров. Плазма – это жидкий компонент крови, в котором взвешены клетки крови; она состоит в основном из воды и белков. В норме большая часть плазмы, которая выходит из микроциркуляторного русла, возвращается в кровоток через венулы. В свою очередь лимфатические сосуды уносят избыточную плазму, которая не попадает обратно в кровеносный сосуд. В результате развития воспаления данные процессы нарушаются.

– Ишемия. В начале происходит кратковременное рефлекторное сужение сосудов в области повреждения.

– Артериально-венозная гиперемия. Затем в течение нескольких секунд наблюдается дилатация тех же мелких кровеносных сосудов. Дилатация представляет собой увеличение диаметра сосудов и вызывается биохимическими медиаторами, высвобождаемыми в момент повреждения. Расширение сосудов микроциркуляторного русла приводит к увеличению кровотока по сосудам. Повышенный кровоток, заполняющий капиллярное русло в поврежденной ткани, называется гиперемией. Гиперемия обуславливает появление двух клинических признаков воспаления: эритему и жар. Эритема, или покраснение, легко заметна в большинстве воспаленных тканей рото-лицевой области, в то время как локальные изменения температуры распознаются труднее.

– Экссудация – выход жидкости и клеток крови из сосудов в ткани и органы. Основные механизмы развития:

– Повышение проницаемости. При гиперемии увеличивается проницаемость сосудов микроциркуляторного русла, кровеносные сосуды становятся «дырявыми». Эндотелиальные клетки сокращаются, и между клетками образуются промежутки. В результате плазменная жидкость с низким содержанием белка, не содержащая клеток, проходит между эндотелиальными клетками и поступает в ткани. Эта жидкость называется транссудатом и представляет собой тот же тип жидкости, которая обычно перемещается из микроциркуляторного русла в ткани для снабжения кислородом и питательными веществами. Потеря жидкости в микроциркуляторном русле приводит к увеличению вязкости крови. Кровь становится гуще и не может течь так же легко. В итоге это приводит к уменьшению потока через микроциркуляторное русло.

– Лейкоцитарная эмиграция. По мере замедления кровотока эритроциты начинают скапливаться в центре кровеносных сосудов, а лейкоциты смещаются к периферии сосудов. Это перемещение лейкоцитов к периферии называется маргинацией. Лейкоциты теперь в состоянии прикрепиться к внутренним стенкам поврежденных кровеносных сосудов, которые стали «липкими» из-за специфических факторов на поверхности клеток. Данный процесс называется краевым стоянием лейкоцитов. После чего лейкоциты начинают выходить из сосудов в поврежденные ткани вместе с большим количеством жидкости и попадать в поврежденные ткани. Выход лейкоцитов за пределы сосудистого русла обусловлен раскрытием межклеточных контактов эндотелиальных клеток, выстилающих кровеносные сосуды; эти клетки сокращаются в размерах в ответ на биохимические медиаторы. Поскольку лейкоциты (в основном нейтрофилы) эмигрируют через стенки кровеносных сосудов и окружающую базальную мембрану, они еще больше увеличивают проницаемость микроциркуляторного русла и позволяют более крупным молекулам и другим клеткам выйти.

– Формирование экссудата. Жидкость, которая теперь выходит в поврежденные ткани, называется экссудатом. Эта жидкость содержит клетки и более высокую концентрацию белковых молекул, чем транссудат. Присутствие транссудата и экссудата в поврежденной ткани помогает разжижать повреждающие агенты, которые могут присутствовать, и переносит повреждающие агенты через лимфатические сосуды в лимфатические узлы, что стимулирует иммунный ответ. По мере выхода транссудата в ткани избыточная жидкость начинает накапливаться в данном участке соединительной ткани. Такой избыток жидкости в интерстициальном пространстве называется отеком и приводит к локализованному увеличению данного участка ткани, еще одному кардиальному признаку воспаления. При дальнейшем повреждении экссудат может вытекать из ткани либо в виде жидкой прозрачной жидкости (серозный экссудат), либо в виде густого гноя от белого до желтого цвета, содержащего тканевые остатки и большое количество лейкоцитов (гнойный экссудат). В случае скопления гнойного экссудата в полости говорят о возникновении абсцесса. Образование экссудата может быть настолько чрезмерным, что мешает восстановлению ткани. При избыточном накоплении экссудата могут появляться фистулы и свищевые ходы. Они формируются за счет появления здоровой, функционирующей ткани на месте погибших в результате некроза клеток. Такие, по сути, дренажные каналы позволяют излишкам экссудата выходить наружу. В некоторых случаях избыточный экссудат в поврежденных тканях необходимо дренировать механическим путем, делая надрез на поверхности отекшей области и, часто, помещая дренажную трубку в место разреза. Процедура дренирования может сопровождаться введением антибиотика и лекарства для уменьшения воспаления. Образование экссудата также приводит к другому клиническому признаку воспаления, боли, поскольку экссудат давит на чувствительные нервы в этой области. Некоторые биохимические медиаторы, присутствующие в воспаленной ткани, также могут способствовать появлению боли. Отек и боль в тканях, возникающие в результате воспалительного процесса, могут затем вызвать потерю нормальной функции тканей, что является еще одним кардиальным признаком воспаления.

– Хемотаксис лейкоцитов – направленное движение лейкоцитов по градиенту концентрации биохимических медиаторов, усиливающие это направленное движение, называющиеся хемотаксическими факторами. Эмиграция и хемотаксис лейкоцитов в очаг воспаления обеспечивают защиту ткани от дальнейшего повреждения. Вначале лейкоциты формируют так называемый лейкоцитарный вал, т.е отгораживают место повреждения от окружающей здоровой ткани. Позже, в поврежденной ткани, лейкоциты осуществляют фагоцитоз (захват и удаление инородных веществ). Инородными веществами могут быть патогенные микроорганизмы или остатки тканей. Присутствие данных веществ мешает процессу восстановления, поэтому они обязательно должны быть удалены, чтобы воспаление разрешилось и началась необходимая регенерация тканей.

Роль нарушения обмена кислорода при воспалении

Помимо роли патогенного фактора и активации иммунного ответа, разобранные ранее, важно отметить некоторые особенности нарушений обмена кислорода в патогенезе воспаления пародонта.

При пародонтите повышается потребление кислорода и вместе с этим растет концентрация активных форм кислорода с развитием окислительного стресса (перекисного окисления). Перекисное окисление липидов оказывает прямое повреждающее воздействие с развитием деградации ткани пародонта, а также значимое опосредованное влияние на качественные свойства слюны на фоне функциональных изменений слюнных желез. При этом окислительный стресс также может быть следствием нарушения функции антиоксидантных систем (например, при недостаточности восстановления глутатиона или дефицита антиоксидантных ферментов). Данные процессы зачастую предшествуют микроциркуляторным расстройствам, усугубляющим течение воспалительного процесса.

Организм человека на протяжении всей его жизни заселен огромным количеством самых разнообразных бактерий. Роль данных бактерий может быть различной – от положительной до отрицательной (разрушающее воздействие), некоторые бактерии, наоборот, не вызывают никаких последствий. Подсчитано, что минимум 700 видов микроорганизмов встречаются в полости рта человека. К счастью, большая часть таких микроорганизмов остается в экологическом балансе и не вызывает заболевания. Это нормальная часть полости рта, и она выполняет важную функцию защиты от колонизации внешними бактериями, которые могут повлиять на системное здоровье. Однако, с другой стороны, наиболее распространенные заболевания полости рта кариес, гингивит и пародонтит основаны на микроорганизмах. Стоит отметить, что бактерии являются необходимым, но недостаточным условием для развития этих заболеваний. Обычно считается, что экологические условия (особенно хозяина) играют ключевую роль в развитии этих заболеваний. То же самое относится к заражению грибами рода Candida: большинство людей являются носителями данного гриба, но кандидоз полости рта встречается очень редко.

Роль заболеваний пародонта как фактора риска в развитии и/или прогрессировании системных заболеваний, таких как сахарный диабет, ревматоидный артрит, сердечно-сосудистые заболевания, неблагоприятные исходы беременности, онкологические заболевания в области головы и шеи является предметом многих исследований в последние годы.

Были выявлены три основных механизма, связывающих инфекцию полости рта с системной патологией:

– распространение инфекции из полости рта в результате транзиторной бактериемии,

– циркуляция микробных токсинов,

– системное воспаление, вызванное неблагоприятными иммунологическими реакциями на микроорганизмы полости рта.

Понятие биопленки

Заболевание пародонта имеет много общих ассоциативных и причинно‐следственных связей с системными заболеваниями, а также повышает восприимчивость к ним через общие факторы риска, такие как наличие патогенных грамотрицательных анаэробов в поддесневых биопленках и превращение пародонта в резервуар для медиаторов воспаления.

В естественных условиях микроорганизмы могут существовать либо в виде планктонных (свободно плавающих) культур, либо в виде биопленок. В течение последних 100 лет проводимые исследования были сосредоточены на планктонных культурах бактерий, в настоящее время общеизвестно, что микроорганизмы ротовой полости организованы в виде биопленок.

Биопленка – это скопление бактерий, которые существуют в виде тесно связанных между собой сообществ, прикрепляются к различного рода поверхностям (естественным, искусственным), как правило, в водной среде, содержащей достаточную концентрацию питательных веществ, необходимых для поддержания метаболических потребностей микробиоты (Listgarten MA,1999).

Исходя из данного определения мы можем заметить, что зубной налет имеет общие черты с биопленкой. Ротоглотка является открытой экосистемой, в которой всегда присутствуют бактерии, стремящиеся колонизировать все благоприятные области. Предпочтительными мишенями для бактериальной колонизации являются твердое и мягкое небо, под-/наддесневые поверхности, зубы, губы, щеки и миндалины. Большинство бактерий могут сохраняться после образования биопленки на свободных от десквамации поверхностях, т.е. твердых тканях (поверхностях зубов и корней, реставрационных материалов, имплантов, зубных протезов и т.д.). В условиях здоровых зубных и десневых взаимоотношений существует баланс между аддитивными и ретенционными механизмами биопленок, с одной стороны, и абразивными силами, которые стремятся уменьшить образование биопленки (например, самоочищение щеками и языком, режим питания и механические мероприятия гигиены полости рта), с другой стороны. Нарушение равновесия экосистемы (в случае ее перегрузки или из-за ослабления механизмов иммунитета) может стать проблемой не только местного, но и системного уровня. Таким образом, золотым стандартом профилактики заболеваний, ассоциированных с патогенным воздействием микроорганизмов, является непосредственное удаление биопленок с зубов, реставраций или зубных протезов путем регулярной чистки зубов щеткой.

Образование биопленки

В течение нескольких минут после полной очистки поверхности зубов образуется тонкая пленка (pellicle), состоящая из протеинов и гликопротеинов в слюне. Далее образование биопленки (зубного налета) происходит следующим образом:

– Ассоциация (связывание). В результате действия чисто физических сил бактерии свободно связываются с тонкой пленкой.

– Адгезия (склеивание). Отдельные бактерии, обладая специальными молекулами на поверхности (адгезины), прикрепляются к рецепторам на поверхности зуба. Такие бактерии называются «первичными колонизаторами», к ним относятся, например, стрептококки и актиномицины. В последствии к таким бактериям присоединяются другие микроорганизмы.

– Бактериальная пролиферация. Прикрепившиеся бактерии начинают активно размножаться.

– Формирование микроколоний. Со временем бактерии объединяются в микроколонии. Многие стрептококки выделяют защитные полисахариды, которые помогают им укрепиться.

– Образование биопленки. Эти микроколонии становятся частью сложной структуры, называемой биопленкой или «прикрепленным зубным налетом». Внутри такой структуры бактерии получают метаболические преимущества.

– Рост и созревание зубного налета. Зубной налет начинает функционировать как сложная система с ее собственной примитивной «кровеносной системой». По мере роста налета, увеличивается количество анаэробов. Метаболические продукты и составляющие клеточных стенок вызывают реакцию со стороны иммунной системы человека. Благодаря структуре биопленки бактерии внутри нее получают защиту от фагоцитарных клеток и от экзогенных бактерицидных средств.

Факторы, влияющие на формирование микрофлоры

На формирование микрофлоры полости рта влияет множество факторов, благодаря им осуществляется отбор микроорганизмов и поддерживается равновесие между бактериальными популяциями. К подобным факторам относятся:

– состояние слизистой ротовой полости, особенности строения

– температура, pH ротовой полости

– слюноотделение

– состояние зубов

– состав пищи

– гигиена полости рта

– естественная резистентность организма

Микрофлора ротовой полости состоит из разнообразных микроорганизмов. Некоторые из них постоянно присутствуют в полости рта и называются автохтонной микрофлорой, в то время как другие, аллохтонная микрофлора, происходят из других частей тела. Автохтонная микрофлора далее делится на резидентные (постоянные) и транзиторные (временные) виды. Резидентная флора состоит из относительно постоянных видов бактерий для данного биотопа и возраста макроорганизма и быстро восстанавливается после нарушений. Транзиторная флора заселяет полость рта на короткое время и поскольку она состоит не только из непатогенных, но и условно-патогенных микроорганизмов, то может стать причиной заболеваний при нарушении баланса с резидентной флорой. Аллохтонная микрофлора включает микробы, обычно находящиеся в других частях тела, например, в кишечнике, носоглотке.

Роль микрофлоры полости рта

Нормальная микрофлора ротовой полости играет важную роль в здоровье человека:

– Стимулирует развитие лимфоидной ткани.

– Сдерживает размножение патогенных бактерий через конкуренцию за ресурсы, изменение кислотности среды и синтез веществ, способных оказывать повреждающее действие, такие, как например, спирты и перекись водорода. К примеру, Lactococcus lactis, бактерии входящие в состав нормальной микрофлоры, способны вырабатывать низин – бактериоцин, который уменьшает образование опухолей в ротовой полости и увеличивает продолжительность жизни у мышей с опухолями.

– Поддерживает здоровый уровень воспаления в слизистой и помогает иммунной системе реагировать на угрозы, обеспечивая баланс между воспалительными и противовоспалительными процессами.

– Обеспечивает самоочищение ротовой полости

– Обеспечивает организм необходимыми аминокислотами и витаминами, которые выделяются микроорганизмами в процессе метаболизма. Микробиом полости рта также участвует в системном круговороте питательных веществ в связи с метаболизмом нитратов. Почти 25% проглоченных нитратов транспортируется через энтеросаливарный контур в полость рта: здесь микробы полости рта превращают нитрат в нитрит, который попадает в кровоток во время пищеварения и превращается в оксид азота. Оксид азота важен для здоровья сердечно-сосудистой системы, поскольку он оказывает сосудорасширяющее и гипотензивное действие. Таким образом, мы можем наблюдать важность нормальной микрофлоры полости рта в поддержании ее здоровья и также укреплении системного здоровья.

– Стимулирует секрецию слюнных и слизистых желез за счет поступающих продуктов метаболизма микроорганизмов.

Ротовая полость служит воротами как для желудочно-кишечного, так и для дыхательного трактов, состоит из сложных анатомических структур и постоянно подвергается воздействию антигенов из воздуха и пищи. Различные микроорганизмы колонизируют среду, обеспечиваемую этими структурами. Богатое сообщество симбионтных микробов и их метаболитов, непрерывное повреждение тканей в результате пережевывания, антигены из пищи и частицы, находящиеся в воздухе, представляют потенциальную проблему для гомеостаза слизистой оболочки полости рта. Следовательно, слизистая оболочка и присущая слизистой иммунная система необходимы для защиты целостности внутренней среды организма. Связь между эпителием, врожденными и приобретенными механизмами иммунитета имеет фундаментальное значение для быстрого распознавания и эффективного устранения патогенов на поверхности эпителия. Иммунная система слизистых оболочек функционирует в двух направлениях: предотвращение проникновения патогена и защита от чужеродных антигенов, и в то же время состояние иммунологической толерантности по отношению к симбионтным микроорганизмам и различным безвредным веществам, которые контактируют со слизистой оболочкой полости рта.

Ротовая полость является входным воротам для многих микроорганизмов из окружающей среды, поэтому ее защитные функции имеют первостепенное значение. В ротовой полости активно действует сложная система иммунной защиты. Зубы и окружающая их слизистая постоянно омываются слюной, производимой как большими, так и малыми слюнными железами. Слюна представляет собой водянистую жидкость, вырабатываемую слюнными железами и содержащую множество врожденных антимикробных агентов (иммуноглобулины IgA, IgM и IgG, а также антимикробные пептиды гистатины, лизоцим, лактоферрин, пероксидазы, SLPI – секреторный лейкоцитарный ингибитор протеазы). Отмечено, что пациенты с пониженным выделением слюны имеют повышенную восприимчивость к кандидозу полости рта. В области десневой манжеты, охватывающей коронку зуба, вытекает жидкость десневой борозды. Десневая жидкость содержит лейкоциты, sIgA, белки системы комплемента и другие компоненты плазмы крови. Проникая через десну, она заполняет десневую щель и растекается вдоль зубов. При воспалении диффузия десневой жидкости ускоряется.