Реферат по экологической эпидемиологии:
«Влияние фтора и фторсодержащих соединений на здоровье населения»
Фтор как химический элемент
фтор кариес соединение недостаток
Фтор – элемент из семейства галогенов, в которое входят также хлор, бром, йод и искусственно полученный радиоактивный астат. Обозначается символом F (лат. Fluorum). Фтору свойственны все особенности собратьев по подгруппе, однако он подобен человеку без чувства меры: все увеличено до крайности, до предела. Это объясняется прежде всего положением элемента №9 в периодической системе и его электронной структурой. Его место в таблице Менделеева – «полюс неметаллических свойств», правый верхний угол. Атомная модель фтора: заряд ядра 9+, два электрона расположены на внутренней оболочке, семь – на внешней. Каждый атом всегда стремится к устойчивому состоянию. Для этого ему нужно заполнить внешний электронный слой. Атом фтора в этом смысле – не исключение. Захвачен восьмой электрон, и цель достигнута – образован ион фтора с «насыщенной» внешней оболочкой.
Число присоединенных электронов показывает, что отрицательная валентность фтора равна 1–; в отличие от прочих галогенов фтор не может проявлять положительную валентность.
Стремление к заполнению внешнего электронного слоя до восьмиэлектронной конфигурации у фтора исключительно велико. Поэтому он обладает необычайной реакционной способностью и образует соединения почти со всеми элементами. Совсем недавно, в 50-х годах, большинство химиков считало, и на то были основания, что благородные газы не могут образовывать истинные химические соединения. Однако вскоре три из шести элементов «затворников» не смогли устоять перед натиском удивительно агрессивного фтора. Начиная с 1962 г. получены фториды, а через них – и другие соединения криптона, ксенона и радона.
Удержать фтор от реакции очень трудно, но зачастую не легче вырвать его атомы из соединений. Здесь играет роль еще один фактор – очень малые размеры атома и иона фтора. Они примерно в полтора раза меньше, чем у хлора, и вдвое меньше, чем у йода.
Влияние размера атома галогена на устойчивость галогенидов легко проследить на примере галоидных соединений молибдена (табл. 1).
Таблица 1
| Галоген | F | Cl | Br | I |
| Высшее устойчивое галоидное соединение молибдена | MoF6 | MoCl5 | MoBr4 | MoI3 |
Очевидно, что чем больше размеры атомов галогена, тем меньше их размещается вокруг атома молибдена. Максимально возможная валентность молибдена реализуется только в соединении с атомами фтора, малый размер которых позволяет «упаковать» молекулу наиболее плотно.
Атомы фтора обладают очень высокой электроотрицательностью, т.е. способностью притягивать электроны. Этот элемент является наиболее электроотрицательным из числа всех известных на Земле химических элементов; это характеризует его как химический самый активный элемент образующий многочисленные соединения, часть из которых опасны для здоровья людей и животных. Поэтому в списке вредных веществ фтор относится к I классу опасности в почве и ко II-му классу в воде (Окружающая среда, 1993).
В обычных условиях фтор – бледно-желтый газ, при температуре –188 °C – жидкость канареечно-желтого цвета, при –228 °C фтор замерзает и превращается в светло-желтые кристаллы. Если температуру понизить до –252 °C, эти кристаллы обесцветятся. Запах фтора – резкий и раздражающий – напоминает одновременно запахи хлора и озона. Одной миллионной доли фтора в воздухе достаточно, чтобы человеческий нос уловил его присутствие.
Нахождение в природе
Фтор как химический элемент, – широко распространенный в природе не металл, который занимает 16 место среди элементов входящих в состав земной коры. Чаще всего в природе находится в виде труднорастворимых солей апатита, топаза, полевого шпата, креалита и др. (Моришна Г.И., Гапонюк Э.И., 1993).
На степень загрязнения почв фтором большое влияние оказывает вид сельскохозяйственных угодий. Так, по результатам крупномасштабного картирования в зоне Красноярского алюминиевого завода (пригородная зона г. Красноярска) площадь почв с чрезвычайно и высокоопасным загрязнением на сенокосах и пастбищах составляет 8,1 тыс. га или 25,7% от обследованных, а на пашне только 5,5% (5,4 тыс. га). Этот факт обусловлен тем, что в непахотных почвах фтор в основном концентрируется на самой поверхности почвы. В пахотных же почвах в результате систематической обработки, почвы легко перемешиваются и в результате взаимодействия с почвой фтор быстрее переходит в неактивные формы за счет процессов адсорбции и минералообразования (Танделов Ю.П., 1996; Кремленков Н.П., Гапонок Э.И., 1983).
Применение высоких доз фосфорных удобрений может привести к загрязнению почв фтором (Потатуева, Капаев, 1979; Крейдман Ж.Е., 1998; Антонов И.С., 1996). От применения балластных и концентрированных удобрений на дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почвах, отмечено повышенное содержание водо-растворимого фтора в верхнем горизонте. Регулярное внесение аммофоса, увеличила на 50% содержание подвижного фтора только в пахотном горизонте, почти не изменив его в слоях 20–50 см и 50–80 см (Антонов И.С., 1996).
По данным Потатуевой Ю.А. (1996) внесение навоза из расчета 10 т/га ежегодно, привело к повышению содержания в почве (дерново-подзолистой тяжелосуглинистой) водо-растворимого фтора в 2 раза, количество которого достигало тех же величин, что и при систематическом внесении аммофоса.
По данным Ю.П. Танделова (1997) на мощном черноземе Мироновского НИИ селекции и семеноводства пшеницы в опыте с бессменной культурой кукурузой, где за время проведения опыта (1929–1974 гг.) было внесено Р2О5 2320 кг/га общее содержание фтора в почве возросло на 22–28%.
Длительное применение суперфосфата в опыте во ВНИИ сахарной свеклы и сахара, повысило содержание фтора в почве на 90% по сравнению с контролем (Танделов Ю.П., 1997).
Во Франции, где в течении длительного времени применяются высокие дозы минеральных удобрений содержание фтора в пище составляет 10 мг/кг сухого вещества в США интенсивно удобряемая кукуруза содержит фтор в концентрациях 8 мг/кг сухого вещества. Тогда как в нормальных условиях, фтора содержится в мг/кг: в зерне – 0,2–0,7; соломе – 2–7; картофеле – 0,2–0,9; в свекле – 0,2–0,6; в сене – 0,2–2,3 (Танделов Ю.П., 1997).
Одним из источников загрязнения агросистем являются химические средства защиты растений. Так Н.Н. Мельниковым и Ю.А. Баскаковым (1962) установлено, что в течение длительного времени загрязнение агроэкосистем фтором происходило от применения пестицидов.
Имеются данные о снижении ферментативной активности некоторых почв при добавлении в почву NaF (Russel, Swiecicki, 1978). В эксперименте проведенном Г.В. Цаплиным (1994), на дерново-подзолистой, слабоокультуренной почве наблюдалось подщелачивание почвы, как следствие NaF. При высоком уровне загрязнения (1000 мг фтора на кг почвы) почва заплывала, нарушалась ее структура, появлялись признаки осолонцевания. Высокий уровень загрязнения вызывал деструкцию гумусовых веществ. Фтористые соединения могут оказать заметное влияние на почвенные микроорганизмы (Гапонюк Э.И. и др, 1981). При содержании фтора в почвах выше 1000 мг/кг наблюдается снижение активности почвенных микроорганизмов (уреазы, фосфатазы, дегидрогеназы) по сравнению с контролем. Фтористые соединения замедляют рост систематических групп почвенных микроорганизмов (Оглоблина Р.И., 1977).
Для валового фтора ПДК не определено. Степень загрязнения почв фтором оценивается по водо-растворимым формам, содержание которых не должно превышать 10 мг/кг почвы (Санитарные нормы, 1987).
Поступление фтора в растения, изменение его миграционных свойств в почве зависит от его общего содержания в почвах, форм его соединений, свойств почвы: кислотности, механического состава, минералогического состава, наличия карбонатов, окисления железа и алюминия (Танделов Ю.П., 1997; Безикова О.А., 1997).
Содержание водо-растворимых форм фтора тем выше, чем больше степень засоления почв, но при этом содержание фтора зависит от состава самой (Филиппова Г.Р. и др., 1971).
Среди отечественных и зарубежных ученых давно установилось мнение, что щелочные и слабощелочные, богатые кальцием черноземы, каштановые почвы (в нашей республике они составляют более 90%) химически прочно связывают выпадающий на поверхность с аэровыбросами фтор, приводя его в нерастворимые флюоритные, фтораппатитовые и другие соединения (Антонов И.С., 1996).
Фтор влияет на метаболизм растений и способен вызывать снижение темпов поглощения кислорода, расстройства респираторной деятельности, снижение ассимиляции питательных веществ, уменьшение содержания хлорофилла, подавление синтеза крахмала, разрушение ДНК и РНК и ингибировать ряд других процессов.
Установлено, что фториды ингибируют ферменты: энолазу, фосфорглюкомутазу, фосфотазу (Власюк П.А, Мищенко В.Н., 1967).
Потатуева Ю.А. и Копаева М.Н. (1978) указывают на неравномерность распределения фтора по органам растений: большая его часть накапливается в корнях, чуть меньше его в вегетативной массе (солома, листья, стебли) и менее всего фтора содержится в зерне. По сообщению Беляковой Т.М. (1997) в культурных растениях фтор в основном накапливается в листьях и стеблях, меньше в плодах.
В своей работе Безикова О.А. (1997) прослеживает прямую связь между уровнем фтора в почве и накоплением его в соломе. При содержании фтора в почве 60,6 мг/кг в соломе его накапливалось 43, 7 мг/кг, при 17,6 мг/кг – 35,8, при 1,8 мг/кг – только 28,6 мг/кг. При этом на урожайность зерна это не оказывало ни какого влияния.
А. Хеннинг (1976, Германия) считает, что чувствительность растений к фтору наступает при очень высокой концентрации его в почве, для гречихи, например, 900 мг/кг.
Злаковые растения имеют ряд симптомов при действии на них фторидов высокой концентрации. Кончики листьев могут приобретать бледно-коричневый или даже белый цвет, хлоротические точки и полосы расположенные вдоль листа жилки по краю и направлению к кончику листа. Часто хлоратическая узкая полоса отделяет некротическую (мертвую) ткань от здоровой (Антонов И.С., 1996; Хольбваш Г., 1998).
Передерий О.Г. и Мишлевич Н.В. (1991) приводят данные, что содержание в луговой траве 60–71 мг/кг фторидов, не дает каких-либо видимых признаков поражения растений, тогда как ПДК фтора в траве 1,5 мг/кг. Есть сообщения авторов Орлова Д.С., Воробьевой Л.А., Мотузовой Г.С. и др. (1988), Морошиной Г.И., Гапонюк Э.И. (1993), Майкла Трешой (1998), что даже при наличии очень высоких концентраций фтора в листьях, еще не означает, что эти листья станут обязательно поврежденными. Десслер Х.Г. (1981) же утверждает, что местные растения отрицательно реагируют на наличие в воздухе токсических веществ даже в малых дозах, в зависимости от длительности экспозиции, это приводит к многочисленным нарушениям физиологических функций, угнетению и отмиранию отдельных групп клеток, участков тканей, что нередко приводит к гибели растений.
Некоторые растения настолько восприимчивы к загрязнению воздуха и почвы, что поражаются при концентрации фторидов незначительно превышающей фоновую. Это свойство растений используется в мониторинге загрязнения воздуха, почв и других средств, как метод биоиндикации и симптомологии (Антонов И.С., 1996).
Обнаружение симптомов на растениях, распределение пораженных растений на местности, влияние на вид растения описаны в работе Трешоу М. (1998).
Однако, в каких концентрациях фторидов в воздухе, воде, почве, в каких фазах произрастания растений проявляются эти отрицательные эффекты, имеются слишком мало официальных публикаций.
Реакция растений на загрязнение фтором даже до появления каких-либо симптомов токсичности, проявляется в ослаблении темпов роста, снижение урожайности. Однако наиболее опасным последствием фторидного загрязнения является накопление его в кормовых растениях (Miller, 1973). По данным Петрухина И.В. (1989) предельно допустимыми концентрациями фтора в кормах, принятыми в некоторых зарубежных странах являются:
трава 1,5 (мг/кг);
корнеплоды 2,3;
сено 30,0;
солома 15,0;
зерновые корма 3,0.
При повышении этих значений существует вероятность заболевания животных флюорозом. Клинические признаки развиваются через 6 – 12 месяцев при поступлении фтора с водой, содержащей элемент в концентрациях от 5 мг/кг и выше или же с кормами, в которых уровень фтора превышает 100 мг/кг (Таланова Г.А., Хмелевский Б.Н., 1991). Допустимая концентрация фтора в ежегодном рационе составляет: для овец – 50, коров – 30, свиней – 70 мг/кг (Танделов Ю.П., 1997).
В республике Хакасия загрязнением фтором окружающей среды занимаются сотрудники станции агрохимической службы «Хакасская» Антонов И.С., Градобоева Н.А., Сачкова Г.В. и др., однако изучение данной проблемы требует дальнейших исследований, а нами сделана лишь незначительная попытка затронуть вопросы влияния фторосодержащих соединений на почву и естественный травостой.
Влияние на организм человека
Фтор – необходимый организму микроэлемент, основная роль которого, вместе с фосфором и кальцием, состоит в образовании костной ткани и формировании зубной эмали
В организме взрослого человека содержится около 2,5–3 г. фтора. Основные запасы содержатся в костной ткани и эмали зубов. Из организма фтор выводится в основном с мочой.
Усвоение фтора тормозит магний, также зависит от концентрации кальция. В свою очередь фтор улучшает усвоение железа и угнетает обмен йода.
В организме фтор выполняет следующие функции:
вместе с кальцием и фосфором формирует и укрепляет костный скелет и зубную эмаль
обеспечивает нормальный рост волос и ногтей
участвует во многих важных биохимических реакциях
стимулирует процессы кроветворения
укрепляет иммунитет
способствует выводу из организма солей тяжелых металлов и радионуклидов
предупреждает развитие остеопороза
подавляет активность кислотообразующих бактерий (это его свойство нашло применение в зубных пастах)
является профилактикой кариеса и пародонтоза
Суточная потребность здорового взрослого человека составляет 1,5 – 5,0 мг.
К основным симптомам дефицита фтора относят:
кариес
выпадение волос
остеопороз
В больших количествах (в среднем больше 20 мг) фтор проявляет свои токсические свойства, а при попадании в организм дозы более 2 г возможен летальный исход. К основным симптомам переизбытка фтора относят:
слезотечение
резкая слабость
потеря голоса
боли в животе
рвота
жидкий стул
раздражение кожи
хрупкость зубов
флюороз эмали зубов
кровоточивость десен
кальциноз сухожилий и связок
судороги
остеопороз
брадикардия
нарушение жирового и углеводного обмена
пневмония
деформация скелета
снижение артериального давления
поражение почек
отёк лёгких
поражение центральной нервной системы
Фтор может доставить серьезные проблемы здоровью даже при употреблении в малых дозах, которые имеются в зубной пасте или фторированной воде. Есть более чем 30 исследований животных, которые говорят о том, что фторид – это нейротоксин, который уменьшает когнитивные способности (изучения языка, речи, мыслительная способность) и память. Среди последствий длительного применения фтора встречаются: рак, генетические нарушения ДНК, ожирение, понижение IQ, летаргия, болезнь Альцгеймера и несколько других. Высокие концентрации ионов фтора опасны ввиду их способности к ингибированию ряда ферментативных реакций, а также к связыванию важных в биологическом отношении элементов. (Р, Са, Mg и других), нарушающему их баланс в организме.
Отравления фтором возможны у работающих в химические промышленности, при синтезе фторсодержащих соединений и производстве фосфорных удобрений. Фтор раздражает дыхательные пути, вызывает ожоги кожи. При остром отравлении возникают раздражение слизистых оболочек гортани и бронхов, глаз, слюнотечение, носовые кровотечения; в тяжелых случаях – отек легких, поражение центральной нервной системы и других; при хроническом – конъюнктивит, бронхит, пневмония, пневмосклероз, флюороз. Характерно поражение кожи типа экземы.
Поступление соединений фтора в организм и их метаболизм
Соединения фтора содержатся в питьевой воде, почве (80–100 млн 1), воздухе (0,1–1,3 мкг/м3) и в различной концентрации в продуктах питания. Например, содержание фторидов в питьевой воде в Германии составляет 0,02–1,8 мг/л. Лишь в нескольких регионах России оно превышает 0,5 млн 1. В разных законодательных актах о качестве питьевой воды значение предельно допустимых концентраций ионов фтора установлено на уровне 1,5 млн. В некоторых видах минеральных вод концентрация фторидов значительно выше этой границы, что указывается на этикетке. При концентрациях, превышающих 5 млн, обязательно следует предупреждающее указание. Среднее дневное количество фторидов в пищевом рационе взрослого человека составляет 0,3–0,7 мг.
На территориях с высоким уровнем потребления чая, значительной долей в рационе морской рыбы и фторированной питьевой воды общее количество фтора, получаемое организмом из пиши, может быть более высоким. В пищевых продуктах фтора обычно содержится мало. Исключение составляет морская рыба – в среднем 500 мг%, при этом в скумбрии содержится до 1400 мг%. Продукты питания, особенно богатые фтором указанны в табл. 2.
Таблица 2
| Продукты питания |
Содержание Фтора в мг |
| Морская рыба: | |
| 150 г. трески | 0,105 |
| 150 г. морского окуня | 0,210 |
| 150 г. пикши | 0,240 |
| 150 г. сельди, скумбрии | 0,525 |
| Пресноводная рыба: | |
| 150 г. угря | 0,240 |
| 150 г. лосося | 0,870 |
| Рыбные продукты длительного хранения: | |
| 45 г. копченой сельди | 0,160 |
| 45 г. лосося | 0,200 |
| 45 г. вяленой трески | 0,225 |
| 45 г. филе сельди в томатном соусе | 0,960 |
| Птица: | |
| 150 г. куриной грудки | 0,210 |
| 100 г. куриной печени | 0,190 |
| Хлебопродукты: | |
| 60 г. гречихи, зернового хлеба (очищенного) | 0,100 |
К количеству фтора, принятому с пищей, необходимо прибавить поступившее в организм количество фтора, содержащееся в фторидных кариесостатических препаратах, которое, в зависимости от вида и количества препарата, может быть различным.
Следует различать прием фторидов и их всасывание организмом, т.е., биологическую усвояемость. Приблизительно 60–80% всего количества фторидов, поступивших в организм с пищей, через желудочно-кишечный тракт попадает в кровь. При попадании в организм неорганических соединений фтора в условиях осуществления мероприятий противо-кариозной терапии организмом резорбируется примерно 80–100% от общего количества.
При наличии труднорастворимых фторидов, например, фторида кальция, всасывание фторидов организмом затруднено. Содержание фторидов в плазме крови, как правило, составляет 0,7–2,4 мкмоль/л (1 мкмоль равен 0,019 млн.).
После перорального приема фторидов их концентрация в плазме крови кратковременно повышается. В нормальных условиях период полураспада, в зависимости от особенностей организма и от принятой дозы фторидов в плазме крови, составляет 2–9 часов.
Соединения фтора имеют особое сродство к костям и твердым тканям зуба. В зависимости от степени усвоения организмом и частоты приема фторидов концентрация накопленного в костях фтора разная. Особое сродство фторидов к костям приводит к тому, что костная система организма становится одним из основных факторов гомеостаза фтора в крови. При однократном приеме высоких доз соединений фтора костная система выступает в качестве буфера, принимающего излишек фторидов, уравновешивая таким образом концентрацию фторидов в крови. Небольшое количество принимаемого ежедневно фтора откладывается в костях. Поэтому, содержание фтора в костной ткани с возрастом постепенно увеличивается, достигая своего максимума в 50–60 лет. Откладывание фтора в костях способствует возрастанию количества апатитовых кристаллов, снижает растворимость костной системы организма, стабилизирует ее.
Во время роста организма баланс фторидов преимущественно положительный. Приблизительно 45% от общего количества поступившего в организм фтора удерживается организмом, по 1% выводится с потом и слюной, 49% – почками и 4% – фекалиями.
В организме взрослого человека преобладает уравновешенный баланс фторидов. Это значит, что около 30% резорбированного организмом фтора откладывается в костях, одновременно вследствие активности остеокластов, такое же количество фторидов высвобождается. И наконец, столько же фтора выделяется из организма (94% от этого количества – почками).
При приеме высоких концентраций фтора на протяжении длительного времени происходит интенсификация отложения его в костной ткани, что способствует установлению гомеостаза в плазме крови с компенсированным балансом фтора.
Если в дальнейшем интенсивность поступления в организм соединений фтора снижается, после определенного времени наступает состояние так называемого отрицательного баланса фтора, при котором увеличивается количество высвобожденных из костной ткани ионов фтора, что обеспечивает состояние уравновешенного баланса. В организме человека содержится в среднем около 10 г. фтора.
Фтор также обладает особым сродством к твердым тканям зуба. В период первичной минерализации, а еще больше во время минерализации в пеоиодразвития зуба, в твердых тканях зуба происходит отложение фтора.
Ионы фтора откладываются преимущественно в кристаллическую решетку гидроксиапатитов. Вследствие накопления фтора в эмали в период развития зуба, кристаллическая решетка эмали становится более прочной и устойчивой к воздействию кислот. В результате этого повышается резистентность твердых тканей зуба к влиянию кариесогенных факторов.
В прорезавшихся зубах концентрация фтора максимальная на поверхности эмали. По направлению к внутренним слоям эмали она снижается, увеличиваясь на границе эмалево-дентинного слоя.
После прорезывания зуба в результате местной фтористой профилактики концентрация фтора на поверхности эмали увеличивается.
Недостаток фторидов и кариес зубов
Препараты, применяемые для профилактики кариеса зубов, представляют собой соединения фтора – фториды, которые содержатся в виде ионов, связанных с каким-либо катионом.
Фториды поступают в организм с водой, продуктами, лекарствами, пестицидами, и значительная их часть является результатом человеческой деятельности. При изучении метаболизма фторида в организме человека оказалось, что его соединения имеют сродство к минералам, из которых построены кости и зубы. Накопление подобных соединений происходит в тех участках тканей, которые контактируют с циркулирующими жидкостями (например, в поверхностной эмали и дентине). Количество фторида, содержащегося в плазме крови и откладывающегося в тканях, напрямую зависит от его поступления в организм из различных источников, в первую очередь из питьевой воды.
Процесс накопления фторида в тканях зуба наиболее интенсивно происходит во время формирования коронки и в период минерализации в первые годы после прорезывания зуба. Содержание фторида выше в поверхностных слоях эмали и понижается к глубоким слоям, в органической матрице эмали и дентина он не выявлен. В области режущего края зубов концентрация фторида значительно выше, чем в области шейки. Вероятно, данный феномен обусловлен тем, что режущий край формируется первым, более длительно развивается и минерализуется, вследствие чего абсорбирует больше фторида.
Для молочных зубов характерна более низкая концентрация фторида, чем для постоянных. С возрастом концентрация фторида в постоянных зубах снижается, что, вероятно, обусловлено постепенным стиранием эмали.
Согласно современной концепции, кариесостатическое действие фторида обеспечивается его накоплением в тканях и жидкостях полости рта в виде фторида кальция. Фторид проникает в эмаль из слюны. При регулярном введении фторида происходит пополнение таких запасов в виде глобул микрокристаллов фторида кальция, образующихся на поверхности эмали. Постоянное поступление фторида даже в небольших концентрациях, подобных тем, что присутствуют в зубных пастах, достаточно для поддержания резистентности эмали. В настоящее время признано, что после того, как произошло образование микрокристаллов фторида кальция, на их поверхности оседают фосфаты и белки, содержащиеся в слюне. Фосфат-ионы адсорбируются на активных центрах кристаллов фторида кальция, что приводит к формированию поверхностного слоя фторидгидро-ксиапатита. Этот процесс значительно замедляет скорость растворения фторида кальция.
Уменьшение величины рН обусловливает нестабильность фторида кальция и способствует выделению иона фтора. Можно сказать, что в процессе кислотной атаки фторид кальция действует как идеальный фторидвыделяющий агент, и это замедляет процесс деминерализации эмали.
Исследования показывают, что фторид, включенный в кристаллическую решетку, является потенциальным фактором защиты от кариеса. Однако в ингибировании кариеса в полости рта участвует фторид, который находится на границе взаимодействия эмали и ротовой жидкости. Фторид воздействует на эмаль зуба и бактерии зубного налета. Влияние поступающего извне фторида на эмаль зубов зависит от того, когда происходит это воздействие.
Если оптимальные дозы фторида поступают до прорезывания зубов, то:
увеличивается размер кристаллов гидроксиапатита;
в гидроксиапатите происходит замещение гидроксильных групп (ОН) на ионы фтора с образованием кристаллов фторапатита;
снижается содержание карбонатов;
эмаль становится более прочной, фиссуры менее глубокими и более широкими.
Если фторид поступает после прорезывания зубов, то:
снижается растворимость эмали;
происходит реминерализация частично деминерализованной эмали.
Эти особенности определяют значительно большую эффективность использования системных методов введения фторида по сравнению с местными методами.
Воздействие фторида на зубной налет приводит к нарушению метаболизма патогенных бактерий и не влияет на нормальную микрофлору полости рта, результатом чего является снижение кариесогенности элемента. Соединения фтора в слюне и налете ингибируют транспорт глюкозы в клетки патогенных бактерий и образование внеклеточных полисахаридов, формирующих матрицу зубного налета. Низкие концентрации фторида – способны подавлять активность ферментов, участвующих в образовании органических кислот.
Исследователи предполагают, что «оптимальный» ежедневный прием фторида колеблется от 0,05 до 0,07 мг/кг массы тела. Общий прием фторида не должен превышать 0,1 мг/кг массы тела в день, чтобы избежать появления флюороза зубов и костей. Национальная академия наук США считает безопасным прием в день от 1,5 до 4 мг фторида.
В избыточных концентрациях фториды токсичны. Симптомы, проявляющиеся при всасывании избытка препаратов фтора, многочисленны: флюороз, изменения слизистой оболочки желудка, снижение концентрационной способности почек. Первыми признаками отравления фторидом являются тошнота, рвота, боль в области живота. Если принята доза менее 5 мг/кг массы тела, в качестве противоядия per os используют кальций – молоко или известковую воду. Если доза превышает эту величину, необходима госпитализация. Детям срочная помощь нужна при приеме фторида в дозе 5 мг/кг массы тела и выше.
Флюороз
Флюороз – заболевание, связанное с интоксикацией фтором, возникающее в результате повышенного содержания фтора в питьевой воде. Одним из наиболее ранних признаков флюороза является поражение зубов. По мнению некоторых авторов, флюороз зубов – это гипоплазия специфического происхождения, обусловленная избытком фтора в питьевой воде.
Флюороз – заболевание эндемическое. Фтор широко распространен в природе. Наибольшее количество фтора встречается в минеральных источниках. Он является важным биологическим элементом, выполняющим физиологическую роль в организме. Фтор входит в состав всех органов человека, но в основном он содержится в костях и зубах.
Взрослый человек получает в среднем с продуктами 0,5–1,1 мг фтора в сутки с пищевыми продуктами и 2,2–2,5 мг с водой. Характерно, что фтор пищевых продуктов всасывается хуже, чем фториды, растворимые в воде. Чем больше фтора в питьевой воде, тем чаще встречается флюороз и меньше – кариес. Флюороз в первую очередь проявляется на резцах верхней челюсти и премолярах, реже на резцах нижней челюсти и молярах. Установлено, что большая часть фтора, поступающего в организм, выделяется почками и потовыми железами, а меньшая часть задерживается в организме.
Точный механизм возникновения флюороза еще до конца не изучен. Считают, что фактор токсически действует на амелобласты, что и ведет к неправильному формированию эмали. Установлено, что, чем больше фтора содержит питьевая вода, тем больше выражен флюороз зубов. Наряду с этим при наличии у большинства людей эндемического района значительных изменений зубов у некоторых лиц имеются легкие поражения. Более того, в таких районах есть дети, зубы которых совершенно здоровы. Это значит, что при одинаковой концентрации фтора в воде организм может по-разному реагировать на его поступление. Предполагают, что фтор, являясь ферментативным ядом, при длительном его применении снижает активность фосфатазы и тем самым нарушает минерализацию эмали.
Клиническая картина
Флюорозом поражаются в основном постоянные зубы детей (молочные редко), живущих с рождения в очаге эндемического флюороза или поселившихся там в возрасте до 3–4 лет. При незначительном превышении содержания фтора поражаются только резцы, при большом – все зубы. В соответствии с государственными стандартами определена допустимая концентрация фтора в водоисточнике – 1,5 мг/л. Следует отметить, что при такой концентрации нередко наблюдается флюороз зубов. При концентрации фтора в воде – 1,0 – 1,5 мг/л наблюдается флюороз у 30% населения, при 1,5–2,0 мг/л – 30 – 40%, при 2,0–3,0 мг/л флюороз наблюдается у 80–90% населения эндемического района (В.К. Патрикеев). Употребление в течение длительного времени воды с повышенным содержанием фтора не вызывает у взрослых изменения цвета эмали сформированных зубов.
Концентрации фтора в воде, превышающие 6 мг/л, могут вызвать изменения в уже сформировавшихся зубах (И.О. Новик). Следует отметить, что в местах с жарким климатом может наблюдаться выраженный флюороз зубов при умеренном содержании фтора в питьевой воде (0,5–0,7 мг/л). Это связано с повышенным введением воды в организм. Очаги флюороза с наибольшим клиническим проявлением выявлены на территории Украины, Азербайджана, Молдавии, Казахстана. В РФ флюороз встречается в Московской области (Коломна), Калининской, Тамбовской и других областях.
На основании клинических наблюдений установлено, что оптимальном содержанием фтора в питьевой воде является 1 мг/л, при такой концентрации редко наблюдается флюороз (или проявляется в виде легкой формы) и имеет место выраженный кариесостатический эффект.
В зависимости от тяжести проявления флюороза зубов различают следующие формы: штриховую, пятнистую, меловидно-крапчатую, эрозивную и деструктивную. Первые три формы протекают без потери тканей зуба, а эрозивная и деструктивная – с потерей.
Штриховая форма флюороза характеризуется появлением небольших меловидных полосок – штрихов, расположенных в подповерхностных слоях эмали. Полоски могут быть обозначены хорошо, но часто они выражены слабо и проявляются при высушивании поверхности зуба. Слияние полос приводит к образованию пятна, в котором все же различимы полосы. Штриховая форма чаще наблюдается на вестибулярной поверхности резцов верхней челюсти, реже – на нижней.
Пятнистая форма характеризуется наличием хорошо выраженных меловидных пятен без полос. Меловидные пятна множественные, расположены по всей поверхности зубов. Иногда они, сливаясь, образуют пятно большого размера. Меловидно-измененный участок эмали постепенно переходит в нормальную эмаль. Пятнистое поражение эмали наблюдается на многих зубах, но особенно выражено на резцах верхней и нижней челюстей. Иногда изменяется цвет участка поражения – пятно приобретает светло-коричневый цвет. Особенностью этой формы флюороза зубов является то, что эмаль в области пятна гладкая, блестящая.
Меловидно-крапчатая форма характеризуется значительным многообразием. Обычно эмаль всех поверхностей имеет матовый оттенок, и на этом фоне имеются хорошо очерченные пигментированные пятна. Иногда эмаль желтоватого цвета с наличием множественных пятен, точек. В некоторых случаях вместо точек имеются поверхностные поражения с убылью эмали (диаметром 1,0–1,5 мм и глубиной 0,1–0,2 мм). При меловидно-крапчатой форме наблюдается быстрое стирание эмали с обнажением пигментированного дентина темно-коричневого цвета.
Эрозивная форма характеризуется тем, что на фоне выраженной пигментации эмали имеются значительные участки, на которых она отсутствует, различной формы дефекты – эрозии. При эрозивной форме выражено стирание эмали и дентина.
Деструктивная форма характеризуется нарушением формы коронок зубов за счет эрозивного разрушения и стирания твердых тканей. Деструктивная форма наблюдается в районах, в водоисточниках которых фтора содержится свыше 5 мг/л. При этой форме ткани зуба хрупкие, нередко наблюдается их отлом. Однако полость зуба не вскрывается за счет отложения заместительного дентина.
Патологическая анатомия
Характер изменений во многом зависит от формы клинического поражения (тяжести изменений). При начальной форме заболевания (штриховая и пятнистая формы) в подповерхностном слое обнаруживаются измененные участки различных размеров и очертаний. Резко выражены полосы Гунтера – Шрегера, которые дугообразно изгибаются и доходят до эмали, хорошо видны линии Ретциуса. Поверхность эмали наряду с ровными очертаниями имеет отдельные выпуклости и впадины. Дентиноэмалевое соединение зубчатой формы. Поверхностный слой эмали имеет муаровый рисунок, что обусловлено увеличением межпризменных пространств за счет частичной резорбции эмалевых призм, зонами гипо- и гиперминерализации.
При помощи микрорентгенографии установлено, что на участке пятен флюороза наружных слоев отчетливо выявлено снижение плотности, что указывает на уменьшение минерализации. Подобные данные объясняют причину пигментации эмали. Происходит это за счет проникновения красящих веществ в участки эмали с повышенной проницаемостью. Это подтверждается и тем, что участки пигментации флюорозных зубов содержат большее количество азотсодержащих органических веществ.
Под электронным микроскопом при легких степенях поражения отмечается подчеркнутость структур кристаллов гидроксиапа-титов. При тяжелых формах четкость структур снижается.
При помощи поляризационной микроскопии установлены наиболее выраженные изменения в наружных слоях эмали. В участках флюорозного пятна поражено преимущественно межпризменное пространство.
Дифференциальный диагноз
Флюороз на стадии пятна дифференцируют от кариеса, для которого характерно одиночное поражение в типичных для кариеса участках (пришеечная область, контактная поверхность). При флюорозе поражения множественные, располагаются на вестибулярной и язычной поверхностях. Кроме того, флюороз проявляется с момента прорезывания зубов.
Лечение
Терапия флюороза зависит от стадии патологического процесса. При флюорозе, сопровождающемся только изменениями цвета эмали (штриховая, пятнистая, меловидно-крапчатая формы), положительный эффект дает местное лечение, суть которого состоит в отбеливании с последующей реминерализирующей терапией. Отбеливание производят растворами неорганических кислот. После изоляции зуба от слюны ватными тампонами поверхность зуба высушивают и обрабатывают 20–30% раствором кислоты (соляной или фосфорной) в течение 2–3 мин до просветления эмали. После этого поверхность зуба промывают водой и высушивают. Очень важно, чтобы после обработки зуба кислотой и высушивания он не соприкасался со слюной. Затем на зубы делают аппликацию 10% раствора глюконата кальция в течение 15 – 20 мин. В следующее посещение (не более чем через 1–2 сут) процедуру повторяют с той лишь разницей, что раствором кислоты тщательно обрабатывают только измененные в цвете участки эмали. Курс лечения состоит из 10–15 процедур. В период лечения рекомендуется принимать внутрь глюконат кальция, глицерофосфаты. Как показывают клинические наблюдения, стойкий эффект (восстановление естественного блеска эмали) наблюдается в течение 6–8 мес. Повторные курсы лечения необходимо повторять с появлением пигментированных пятен (обычно через 6–8 мес). Рекомендуется строгое соблюдение правил личной гигиены. Для чистки зубов используется паста реминерализующего действия
При эрозивной и деструктивной формах поражения, сопровождающихся нарушением целости эмали, отбеливание дает меньший эффект. Широкое применение находят методы восстановления формы и цвета коронки зуба. Для этого используются композитные пломбировочные материалы типа «Эвикрол», позволяющие восстанавливать форму коронки без препарирования тканей. Наряду с этим для восстановления коронок разрушенных зубов часто применяются ортопедические методы лечения. В некоторых случаях при отломе коронок или разрушений значительной части для фиксации используются штифты.
Профилактика
Профилактика флюороза должна проводиться везде, где имеет место повышенное содержание фтора в источниках водоснабжения. Особое внимание следует уделять районам, где в воде содержится более 2 мг/л фтора. По современным представлениям, фтор, всасываясь в желудочно-кишечном тракте, гематогенным путем действует на амелобласты, нарушая процесс образования и минерализации эмали. В связи с этим интенсивные профилактические мероприятия должны проводиться в период закладки зубов и их минерализации.
Профилактические мероприятия делятся на коллективные меры, направленные на уменьшение содержания фтора в питьевой воде, и на меры индивидуальной профилактики.
Уменьшение количества фтора в питьевой воде может быть достигнуто путем замены водоисточника или снижения содержания фтора за счет смешения водоисточников с использованием, например, скважин и ледниковой воды в горной местности. Существуют методики очистки питьевой воды от избытка фтора. Следует, однако, иметь в виду, что полностью обеспечить население эндемических районов очищенной от фтора питьевой водой невозможно, хотя для небольших контингентов детского населения это делать можно.
Индивидуальные меры профилактики должны проводиться с момента рождения ребенка. В первую очередь следует избегать искусственного вскармливания и раннего прикорма ребенка. С началом прикорма не следует вводить в пище большое количество воды, а нужно заменять молоком и соками. Клинические наблюдения показали, что дополнительное введение в пищу витамина С, D, глюконата кальция в значительной степени уменьшает проявление флюороза. Важное значение имеет состав пищевого рациона. В частности, следует исключать или ограничивать продукты, содержащие фтор (морская рыба, животное масло, шпинат и др.). Особо важное значение в профилактике флюороза имеет вывоз детей на летний период из эндемического района. Клинические наблюдения показали, что замена водоисточников в течение 3–4 мес ежегодно в первые 8–10 лет жизни ребенка способствует нормализации образования эмали и в значительной степени снижает процент поражения зубов флюорозом.
Список литературы
Белякова Т.М. Фтор в почвах и растениях в связи с эндемическим флюорозом/ Т.М. Белякова // Почвоведение. 1977. №8 55–63
Большая советская энциклопедия. – М.: Изд-во АН СССР, 1975.
Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных элементов в почвах/А.П. Виноградов // М.: Изд-во АН СССР, 1957.
http://www.stomfak.ru/detskaya-stomatologiya/nedostatok-ftoridov-i-karies-zubov.html? Itemid=1