загрузка...
 
БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ФТОРИДОВ
Повернутись до змісту

БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ФТОРИДОВ

В небольших концентрациях Р препятствует развитию кариозной деструкции зуба кислотами, которые выделяют микроорганизмы при изобилии легкоусвояемых углеводов. Однако избыток фторидов приводит к аномалиям, обозначаемым как флюороз. Это побудило детальнее исследовать судьбу фторидов в организме.

Как известно, из-за высокой реактивности фтор не встречается в природе в виде свободного элемента. Содержание его соединений в почвах обычно не превышает сотых долей процента, но в некоторых регионах Южной Африки, Индии, Китая, Казахстана, Украины и других стран достигает 7-38 г/кг. Соответственно концентрация растворимых фторидов в пресных водах, как правило, не превышает ОД-0,5 мг/л, но нередко находится на уровне 0,6-1,5 мг/л, а в упомянутых регионах может составлять

10 мг/л, а то и больше. В морской воде она колеблется в более узких пределах (0,8-1.4 мг/л).

В организм человека соединения фтора поступают в основном с питьевой водой; в пищевых продуктах их очень мало (обычно

1-0,3 мг/кг, заметно больше в рыбе и чае). Растворимые фториды почти полностью всасываются в пищеварительном тракте. Для них не обнаружено механизмов активного транспорта (подобных тем, что существуют, например, для

СГ) и вообще какого-либо связывания с белками. Трансмембранное перемещение ионов р" происходит на основе диффузионного равновесия фтороводорода. Значит, их концентрация будет выше с той стороны мембраны, где меньше протонов (выше значение pH). Поэтому внутри клеток содержание фторидов ниже внеклеточного и варьирует пропорционально их уровню в плазме крови. С ним же устойчиво соотносятся и концентрации Р" в таких средах, как слюна, жидкость десиевой борозды, желчь и моча.

Всасывание фторида в кишечнике затрудняют тяжелые металлы, образующие с ним плохо растворимые соединения. Чаще всего такую роль играет алюминий, который в виде А1(ОН)3 используется в медицине для понижения кислотности желудочного сока. Применение его более чем наполовину снижает усвоение фтора (кстати, и фосфата тоже).

Удаление Р" из организма осуществляют в основном почки. Фториды свободно проникают через эпителий клубочковых капилляров, а канальцевая реабсорбция их относительно невелика. Об эффективности выведения Р свидетельствует высокое значение почечного клиренса: у взрослых людей он составляет около 35 мл/мин (для сравнения: клиренс ионов хлора, брома или йода обычно не превышает

мл/мин). С подкислением мочи реабсорбция Р возрастает (ибо она осуществляется путем диффузии НГО- Поэтому состояние кислот- но-щелочного равновесия заметно влияет на почечное выведение фторидов: алкалоз благоприятствует ему, а ацидоз способствует задержке Р в организме. В целом, однако, экскреция фторидов пропорциональна содержанию их в крови и объему выводимой мочи. Иными словами, у здоровых людей существует прямая корреляция между содержанием фторидов в питьевой воде и в моче.

Таким образом, попадая в организм в очень небольших количествах, ионы фтора довольно равномерно распределяются в нем и, не вступая в какие-либо реакции, легко выводятся почками. Только кости и зубы способны аккумулировать Р. Накапливая этот микроэлемент, скелет выполняет роль своеобразного депо: здесь заключено около 99% фторидов всего тела. При дефиците их поступления в организм мобилизация из костной ткани способствует поддержанию обычного уровня F" в жидкостях тела (включая слюну) и мягких тканях. Поэтому временный дефицит фторидов не опасен для здоровья.

Высокое сродство к твердым тканям обусловлено тем, что F" превосходит все прочие ионы по способности замещать НО- благодаря близости их ионных радиусов, одинаковым заряду и степени гидратации. Начальная стадия ионного обмена (диффузия в гидратный слой кристалла) осуществляется быстро и легко обратима. Последующие процессы связывания на поверхности и, тем более, миграции в глубину кристаллической решетки протекают гораздо медленнее, а обратный переход в жидкую фазу становится все более затруднительным. Поэтому динамика выхода поглощенного фторида из кости имеет двуфазный характер. Быстрая фаза (измеряемая неделями) отражает возврат F“ с поверхности кристаллов, т.е., касается «лабильного» резерва (10-15% от всех запасов). Выход же иоиов из глубоких слоев протекает крайне медленно: обеднение фтором наполовину протекает за 8 лет, в основном за счет процессов ремоделирования.

Отмеченные особенности лежат в основе возрастного накопления фторида в твердых тканях. Так, у 20-30-летних людей содержание фтора в компактной кости (в расчете на 1 кг золы) составляет 0,2-0,8 г, но достигает 1,0-2,5 г после 70-80 лет. Сходная динамика отмечается и в зубах, но здесь она менее значительна и касается в основном поверхностных слоев эмали (толщиной до 50 мкм) и припульпарной зоны дентина. В среднем же содержание фторид-иоиа в дентине в 2-3 раза выше, чем в эмали, но (как и в костной ткани) заметно ниже, чем в цементе.

Изоморфному замещению ионом F- подвергается лишь малая доля гидроксильных групп кристаллической решетки апатитов (примерно 0,4%). Тем не менее, образующиеся фторапатиты (точнее, гидроксифторапатиты) оказываются прочнее исходных кристаллов, а главное - гораздо устойчивее к растворению, в том числе кислотному. Особенно важно это для зубов, т.к. ведет к укреплению поверхностного слоя эмали.

Противокариесный эффект фторидов этим не ограничивается. Установлено, что они ускоряют реминерализацию начальных кариозных повреждений, стимулируя их спонтанную репарацию. Кроме того, они обладают и бактерицидной активностью в отношении кариесогенной (и иной) микрофлоры зубного налета.

Связь дефицита фтора с частотой кариеса (особенно у детей) выявлена более полувека тому назад: если питьевая вода бедна фторидами (0,1-0,3 мг/л), то кариозные поражения обнаруживаются вдвое чаще, чем в местностях, где уровень Р" в потребляемой воде не ниже 1 мг/л. Фторирование воды до уровня 1-1,2 мг/л снижало заболеваемость кариесом в 2-3 раза. Максимальный эффект наступает, если оптимизация снабжения фторидом начинается с младенчества и продолжается не менее 2 лет. В среднем возрасте и у пожилых людей, когда нередко наблюдается оголение шейки зуба, применение фторидов уменьшает частоту кариозных поражений не только эмали, но и цемента. В отсутствие централизованной коррекции потребления фторидов главным средством профилактики кариеса становится использование фторированных зубных паст.

Установлено, что безопасный диапазон потребления I7" очень узок. Принято считать, что он составляет от 0,7 до 1,5 мг в сутки. Поэтому в тропиках, где воды потребляется больше, рекомендуемый уровень ее фторирования составляет 0,6-0.8 мг/л.

Избыточное поступление фторидов в организм приводит к неблагоприятным последствиям. Механизм их пока неясен. Известно лишь, что чрезмерное накопление Р~ каким-то образом нарушает процессы минерализации. Поэтому флюороз зубов поражает эмаль только в период ее формирования. Иными словами, лишь в первые 7 лет жизни длительная избыточность фторида (более 2,5 мг в сутки) может вызвать эту особую форму крапчатости зубов (непрозрачные белые пятна). После прорезывания зуба пятна не возникают заново и не прогрессируют, а могут лишь впитывать некоторые пигменты.

В отличие от зубов, костная ткань в любом возрасте чувствительна к гиперфторозу, так как ей свойственно постоянное ремоделирование, сопряженное с реминерализацией. Проявления флюороза скелета зависят от степени избытка фторидов и длительности воздействия. На ран


них стадиях типичны полиартралгии, кальцификация мест прикрепления связок, сухожилий, мышц. Позднее выявляются утолщение компактной кости, неравномерный рост надкостницы, ограничение подвижности суставов. У взрослых людей рискованным считается потребление фторидов на уровне 8 мг в сутки. Флюороз беременной женщины может быть опасным для плода, поскольку фторид легко проникает через плаценту, и его концентрации в крови матери и плода одинаковы. Для грудных детей минимальное суточное поступление фторидов, которое может проявиться в более позднем возрасте очень слабой формой флюороза, оценивается в 0,1 мг/кг массы тела (в женском молоке содержание Р" составляет около 0,1 мг/л).

Профилактика эндемического флюороза может быть обеспечена применением методов дефторирования питьевой воды; проблема заключается лишь в их дороговизне.

Чрезмерное поступление фторидов в организм способствует развитию остеопороза, если это происходит на фоне слишком низкого потребления кальция (например, у вегетарианцев). Исключение кальциевой недостаточности устраняло остеопороз, несмотря на прежнее изобилие Р~.

К особенно тяжелым формам избыточности фторидов может приводить производственное отравление фтороводородом. Выброс его сопутствует промышленным технологиям выплавки алюминия, производства фосфатных удобрений, получения фторорганических соединений и ряда других. Будучи летучим газом, НР легко проникает в кровь через легкие. Скорость развития и тяжесть флюороза костей зависит при этом от длительности воздействия и концентрации летучих соединений фтора во вдыхаемом воздухе. При очень высоком содержании возможно острое отравление фторидом.



Непосредственной средой, в которой существуют клетки нашего организма, является межклеточная жидкость (тканевая жидкость). Из нее они черпают все необходимое, выделяя взамен продукты своей жизнедеятельности. Обычно это конечные продукты метаболизма (в том числе СОг, Н2О, мочевина), но нередко ~ и такие вещества, которые потребляются клетками другого типа (или служат для них сигнальными молекулами, - как, например, гормоны). Иными словами, межклеточная жидкость находится в динамическом равновесии с внутриклеточной. Неудивительно, что состав тканевой жидкости может быть существенно различным в разных органах и тканях. Сглаживанию таких различий призвана служить кровь.

Будучи наиболее мобильной из всех жидкостей тела, кровь интенсивно циркулирует в замкнутой системе сосудов. Вместе с тем, путем диффузии и под влиянием гидростатического давления ее жидкая фаза частично проникает из капилляров в межклеточное пространство, возвращаясь обратно через стенки венозных капилляров и по лимфатическим сосудам. Общий объем тканевой жидкости примерно вдвое больше объема циркулирующей крови (т.е., почти вчетверо превышает объем плазмы крови). Тем не менее, темп взаимообмена между ними вполне достаточен для того, чтобы тканевая жидкость, обновляемая жидкой частью крови, успевала обрести равновесие с внутриклеточной.

С лимфой у взрослых людей ежесуточно поступает в кровяное русло 1-2 л жидкости, «процеженной» из него в межклеточное пространство и успевшей (в пределах возможного) уравновесить свой состав с жидкой фазой внутри клеток.

Обобщая, можно заключить, что транспортная функция крови является главным ее предназначением. Этим обеспечивается постоянство внутренней среды организма (гомеостаз): постоянство температуры тела; поддержание водного баланса; стабильность химического состава и физико-химических параметров (таких как pH, ионная сила, осмотическое давление); обеспечение широкого диапазона интенсивности газообмена при неизменности содержания компонентов, переносящих Ог и С02.

Многогранны проявления защитной функции, реализация которых тоже в значительной степени связана с транспортной ролью крови. С одной стороны, это защита от чуждого биологического материала, которая распространяется на весь организм (в частности, иммунная защита). Совсем другой аспект — это защита от факторов, угрожающих самой циркуляции крови; эту задачу решают, в основном, системы свертывания крови, фибринолиза и вазоактивных пептидов (подробное описание их дано в разделах 8.6.1, 8.6.2 и 8.6.4, соответственно).

Количество циркулирующей крови составляет у взрослого человека 5-6 л. Состоит она из жидкой части 0плазма крови), на долю которой приходится в среднем 55% от общего объема, и разнообразных клеток (форменных


элементов). Поэтому кровь иногда называют жидкой тканью. Хотя в действительности в ией нет клеток, которые создавали бы ее (подобно тому, как межклеточное вещество вырабатывают фиброблаеты и другие варианты резидентных клеток).

Все форменные элементы крови являются потомками стволовой клетки костного мозга. Размножение стволовых клеток строго контролируется, равно как и дифференцировка и дальнейшее созревание клеток-потомков. важные этапы которого часть из них проходит в вилочковой железе и других лимфоидных образованиях. В этом плане роль крови сводится лишь к транспортировке всего разнообразия взвешенных в ней клеток, не связанных между собой. Для нее они являются, по существу, клеткам и-мигрантам и, каждый из типов которых выполняет свое особое предназначение.

Преобладают в крови эритроциты: у взрослых мужчин их количество несколько выше, чем у женщин, и составляет обычно 4,5-5,9 млн. в 1 мкл. Лейкоцитов - на три порядка меньше (5000-8000 в 1 мкл). Численность тромбоцитов (гораздо более мелких) достигает 150-300 тыс. в 1 мкл; продолжительность жизни этих непиг- ментированных безъядерных клеток, лишенных митохондрий, не превышает 8-10 дней, а главное предназначение сводится к участию в процессах гемокоагуляции (как это описано в разделе 8.6.1).



загрузка...