Оценка эффективности действия витамина D и реминерализирующей пасты на структуру эмали зубов у лиц с гомозиготным полиморфизмом гена, кодирующего внутриклеточный рецептор витамина D

Полный текст

ОБОСНОВАНИЕ

Согласно результатам исследования стоматологического здоровья, распространённость и интенсивность кариеса зубов остаётся высокой, несмотря на предпринимаемые меры профилактики и современные методы лечения [1].

Предрасположенность эмали зубов к действию кариесогенных факторов во многом определяется её структурными особенностями, которые зависят в том числе от различных генетических вариаций [2].

В немногочисленных исследованиях доказано, что полиморфизм гена, кодирующего внутриклеточный рецептор витамина D (VDR Bsml rs1544410), является причиной дефицита витамина D [3, 4]. X. Qin и соавт. [5] отметили взаимосвязь между низким уровнем холекальциферола в крови и высокой интенсивностью кариеса зубов.

Ранее у лиц с гомозиготным полиморфизмом (А/А) гена VDR в эксперименте по изучению структуры эмали с помощью электронной сканирующей микроскопии установлены морфологические изменения её поверхности, обусловленные процессом деминерализации. Результаты спектрометрического анализа подтвердили активацию фазы резорбции твёрдых тканей зуба, которая проявлялась нарушением микроэлементного состава [6]. Согласно современной концепции Всемирной организации здравоохранения, одной из самых эффективных стратегий профилактики кариеса является реминерализирующая терапия [7–9]. Профилактическое и лечебное действие минеральных элементов (фосфора, кальция, фтора) основано на их включении в кристаллическую решётку апатитов эмали зуба [10].

Имеются данные об эффективной эндогенной профилактике кариеса в виде дополнительного приёма витамина D, влияющего на кальций-фосфорный обмен [11].

У пациентов с гомозиготным генотипом А/А отмечается дефицит витамина D в крови, что является причиной нарушения метаболизма кальция и развития дисбаланса костного ремоделирования [12].

Одним из вариантов экспериментального исследования структуры эмали зуба является конфокальная оптическая профилометрия [13], позволяющая оценить поверхность эмали с применением цифровых методов и провести статистический анализ результатов.

Цель исследования — изучить действие витамина D и зубной пасты с реминерализирующим составом на структуру поверхности эмали удалённых ретенированных зубов у лиц с гомозиготным полиморфизмом (А/А) гена VDR.

МЕТОДЫ

Дизайн исследования

Одноцентровое проспективное рандомизированное исследование (рис. 1).

 

Рис. 1. Дизайн исследования.

 

На кафедре стоматологии ФГБУ ДПО «Центральная государственная медицинская академия» Управления делами Президента Российской Федерации (ФГБУ ДПО ЦГМА) обследовали 200 обучающихся в возрасте 22–25 лет (68 мужчин и 132 женщины), которым проводили тест на определение полиморфизма гена VDR (Bsml rs1544410).

Критерии соответствия

Критерии включения: пациенты с выявленным гомозиготным (А/А) полиморфизмом гена VDR и диагностированным дефицитом витамина D при ежедневном приёме холекальциферола в дозировке 1000 МЕ, имеющие ортодонтические показания к удалению третьих моляров нижней челюсти, с диагнозом «К07.35 Ретенированные или импактные зубы»; удалённые третьи моляры нижней челюсти со сформированной анатомической структурой.

Критерии невключения: лица с болезнями желудочно-кишечного тракта, патологией почек, онкологическими, аутоиммунными, эндокринными заболеваниями; беременность, период лактации.

Условия проведения

Клиническое исследование, сбор генетического материала, удаление ретенированных моляров нижней челюсти проводили на кафедре стоматологии ФГБУ ДПО ЦГМА.

Генетический тест на определение полиморфизма гена VDR, кодирующего внутриклеточный рецептор витамина D, выполняли в Национальном центре генетических исследований MyGenetics (Новосибирск).

Измерение параметров шероховатости эмали зубов осуществляли при помощи конфокального оптического профилометра S Neox (Sensofar, Испания) в ФГБНУ «Технологический институт сверхтвёрдых и новых углеродных материалов» Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» (Москва, Троицк).

Продолжительность исследования

Исследование проведено в период с 2023 по 2025 год.

Описание медицинского вмешательства

Пациентам с гомозиготным полиморфизмом (А/А) гена VDR (n=18) под проводниковой и инфильтрационной анестезией Ультракаином Д-С форте (Sol. Ultracaini forte) 1,7 мл формировали и отслаивали слизисто-надкостничный лоскут на уровне проекции третьего моляра нижней челюсти, затем фиссурным бором снимали костный капюшон и элеватором удаляли ретенированные зубы. Далее слизисто-надкостничный лоскут укладывали на место и ушивали простыми узловыми швами. Всего удалено 24 зуба.

Удалённые зубы очищали от мягких тканей, помещали в колбы с искусственной слюной (структурированная вода; электролиты: Na⁺ 0,3 г/л, К⁺ 1 г/л, Са²⁺ 0,05 г/л, Mg²⁺ 0,01 г/л, Сl^- 0,1 г/л, (РO)₄^3- 0,1 г/л; органические вещества: 0,5% карбоксиметилцеллюлоза и альгиновая кислота, мочевина). Образцы зубов по шесть штук распределяли в четыре колбы соответственно группам: группа I содержала только раствор искусственной слюны (далее учитывается как контрольная группа); в группе II в раствор искусственной слюны добавляли холекальциферол в концентрации 1000 МЕ/100 мл; в группе III в эмаль удалённых зубов при помощи электрической зубной щётки в течение 2 минут втирали зубную пасту, в состав которой входят микрокристаллы microRepair, дважды в день, при соблюдении интервала 10 часов; в группе IV удалённые зубы, обработанные зубной пастой по протоколу группы III, помещали в колбу, содержащую искусственную слюну с холекальциферолом в концентрации 1000 МЕ/100 мл.

Колбы хранили в термостате при 37°С в течение 72 часов, после чего зубы извлекали и промывали водой в течение 60 секунд.

Методы регистрации исходов

Измерения параметров шероховатости эмали зуба выполняли на контактной поверхности моляров на уровне экватора в диагональном и горизонтальном профилях при помощи конфокального оптического профилометра S Neox (Sensofar, Испания). Трёхмерные изображения поверхности получали при использовании объектива ×50 (размер видимого поля 351×264 мкм, разрешение 0,13 мкм) с применением LED-источника света (от Light Emitting Diode — светоизлучающий диод) с разной длиной волны: красный (630 нм), зелёный (530 нм), голубой (460 нм) и белый.

Цифровую обработку сканов поверхности эмали зуба осуществляли при помощи программных обеспечений Senso SCAN и Gwyddion.

Исследования показателей шероховатости поверхности эмали выполняли в соответствии со стандартом ГОСТ Р ИСО 25178-2-2014¹, регламентируемым ГОСТ 2789-73. Автоматический расчёт данных производили при помощи программного обеспечения Sensofar (в соответствии с ISO 4287).

Рассматривали следующие параметры в пределах базовой длины, позволяющие интерпретировать изменение шероховатости поверхности эмали зубов на этапах эксперимента: Ra (roughness average) — среднее арифметическое отклонение оцениваемого профиля; Rp (maximum peak height) — максимальная высота пика профиля.

Статистический анализ

Для статистической обработки результатов и описания данных использовали программное обеспечение Statistica 13.3 (StatSoft Inc.), GraphPad Prism 9 версии 9.4.1. Средние значения показателей приводятся в виде M±m, где М — среднее, m — ошибка среднего. Статистически значимыми приняты различия по величине уровня значимости (р), не превышающие 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Объекты (участники) исследования

На кафедре стоматологии ФГБУ ДПО ЦГМА обследовали 200 обучающихся в возрасте 22–25 лет (68 мужчин и 132 женщины), которым проводили тест на определение полиморфизма гена VDR (Bsml rs1544410).

По результатам генетического тестирования в группу с гомозиготным аллелем А/А гена VDR вошли 36 человек (16 мужчин, 20 женщин) с установленным дефицитом витамина D (концентрация в сыворотке крови составляла 9,04±2,02 нг/мл). Из данной группы отобрано 18 человек (7 мужчин, 11 женщин), которым по ортодонтическим показаниям провели экстракцию третьих моляров нижней челюсти (диагноз: «К07.35 Ретенированные или импактные зубы»).

Основные результаты исследования

У лиц с гомозиготным полиморфизмом (А/А) гена VDR микроструктура образцов эмали зубов, находившихся в растворе искусственной слюны (группа I, контрольная), имела изменённый структурный рельеф. Трёхмерное изображение поверхности образцов зубов, визуализированных на рис. 2, характеризовалось множеством пикообразных возвышений относительно базовой поверхности, представляющей собой неоднородную плоскость преимущественно красного цвета. На рис. 3 изображён графический профиль данной поверхности, имеющий высокую частоту чередования пиков и впадин. При цифровой обработке полученных данных определён показатель Ra, который составил в измерениях по диагонали 0,436±0,052, по горизонтали — 0,308±0,172 (рис. 4), показатель максимального перепада высот Rp — 1,421±0,16 и 1,440±0,46 соответственно (рис. 5).

 

Рис. 2. Трёхмерное изображение поверхности эмали образца зуба (группа I).

 

Рис. 3. Профиль поверхности эмали образца зуба (группа I).

 

Рис. 4. Диаграмма параметра Ra (среднее арифметическое отклонение оцениваемого профиля: 1 — диагональное измерение; 2 — горизонтальное измерение).

 

Рис. 5. Диаграмма параметра Rp (максимальная высота пика оцениваемого профиля: 1 — диагональное измерение; 2 — горизонтальное измерение).

 

Поверхность эмали удалённых ретенированных зубов в группе II с добавлением к раствору искусственной слюны 1000 МЕ холекальциферола на трёхмерном изображении имела увеличенные площади участков зелёного и голубого цвета (рис. 6). Графическое отображение пиков высоты приобрело умеренный перепад между самой высокой и низкой точкой графика линии шероховатости (рис. 7). При цифровой оценке профиля поверхности параметр Ra по диагональному измерению составил 0,840±0,119, по горизонтальному измерению — 0,855±0,147 (см. рис. 4), критерий Rр соответствовал значениям 1,95±0,04 и 2,45±0,04 (см. рис. 5).

 

Рис. 6. Трёхмерное изображение поверхности эмали образца зуба (группа II).

 

Рис. 7. Профиль поверхности эмали образца зуба (группа II).

 

Рельеф поверхности образцов зубов после втирания зубной пасты с реминерализирующим комплексом в группе III визуализировали на трёхмерном изображении как преобладание цветовых полей зелёного и голубого спектра по отношению к умеренно выраженным участкам красного цвета (рис. 8). Распределение цветов имело выраженные оптические границы. Графическое отражение поверхности эмали, обработанной зубной пастой, наблюдали в виде волнообразной линии, на протяжении которой участки сглаженного вида высот чередовались с пикообразными (рис. 9). Значения шероховатости Ra составили 0,966±0,256 (диагональное измерение) и 1,281±0,586 (горизонтальное измерение) (см. рис. 4), перепад высот Rр — 2,21±0,86 и 2,49±0,41 соответственно (см. рис. 5).

 

Рис. 8. Трёхмерное изображение поверхности эмали образца зуба (группа III).

 

Рис. 9. Профиль поверхности эмали образца зуба (группа III).

 

В группе IV при обработке зубной пастой с реминерализирующим эффектом и добавлении витамина D (1000 МЕ на 100 мл) на трёхмерном изображении поверхность выглядела структурированно, без резко выраженных пиков и впадин, имела чёткую геометрию цветовых зон (рис. 10). На графике профиля отсутствовал пикообразный перепад графической высоты, а поверхность эмали приобрела достаточно гладкий вид, без признаков пористой структуры (рис. 11). Показатель шероховатости Ra соответствовал значениям по диагональному измерению 3,482±0,158, по горизонтальному — 3,568±0,476, Rр — 4,67±0,74 и 4,87±0,98 соответственно (см. рис. 4, 5).

 

Рис. 10. Трёхмерное изображение поверхности эмали образца зуба (группа IV).

 

Рис. 11. Профиль поверхности эмали образца зуба (группа IV).

 

ОБСУЖДЕНИЕ

Во всех группах при анализе результатов измерений в горизонтальном и диагональном направлениях нами получены показатели без значимой разницы, что свидетельствовало о достоверности данных, фиксированных с поверхности, имеющей объёмную нелинейную форму объекта — экватор контактной поверхности зуба.

У пациентов с гомозиготным полиморфизмом (А/А) гена VDR, оценивая результаты конфокальной профилометрии, отметили, что в группе II (зубы, находившиеся в растворе искусственной слюны и витамина D) произошло изменение шероховатости поверхности эмали удалённых зубов. Увеличение параметров Ra (в 1,4 раза; р=0,01) и Rр (в 2 раза; р=0,01) в сравнении с группой I (контрольной) свидетельствовало о сглаженности рельефа (см. рис. 4, 5). На трёхмерном изображении дополнительно визуализировали увеличение площади участков зелёного и голубого цвета (см. рис. 6). Можно предположить, что данная трансформация поверхности эмали связана с образованием зон минерализации за счёт выпадения кальций-фосфатных соединений из раствора искусственной слюны в присутствии витамина D.

Результаты групп II (добавление холекальциферола к раствору искусственной слюны) и III (обработка эмали удалённых зубов реминерализирующей пастой) имели достоверное изменение параметров шероховатости в сравнении с группой I (контрольной).

При сопоставлении цифровых показателей Ra и Rp групп II и III установлены статистически недостоверные различия: присутствие холекальциферола в искусственной слюне или обработка реминерализирующей пастой показали одинаковые цифровые значения шероховатости.

У образцов группы IV (удалённые зубы, находившиеся в растворе искусственной слюны с витамином D и обработанные реминерализирующей пастой) выявлено значительное изменение шероховатости поверхности эмали, что подтверждалось увеличением параметров Rа (в 8 раз; р=0,000001) и Rр (в 3 раза; р=0,00005) в сравнении с контрольной группой I (см. рис. 4, 5). Полученные результаты обусловлены синергическим эффектом действия витамина D и микрокристаллов microRepair, входящих в состав зубной пасты.

Данные исследования свидетельствуют о том, что у лиц, являющихся носителями гомозиготного полиморфизма (А/А) гена VDR, комбинированное применение реминерализирующей пасты и холекальциферола способствует улучшению структуры эмали зубов и повышает уровень её резистентности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

У пациентов с гомозиготным полиморфизмом (А/А) гена VDR при экспозиции удалённых ретенированных зубов в растворе искусственной слюны с последующим добавлением холекальциферола в концентрации 1000 МЕ/100 мл и обработкой эмали реминерализирующей зубной пастой установлено достоверно значимое изменение параметров Ra и Rр. Повышение значений данных показателей приводит к снижению выраженной шероховатости эмали зубов, что связано с образованием в присутствии витамина D равномерно распределённого по поверхности гомогенного слоя, состоящего из микрокристаллов microRepair.

Полученные результаты могут быть использованы для разработки программы профилактики кариеса зубов у пациентов, входящих в группу риска, связанного с нарушениями минерального обмена, обусловленного гомозиготным полиморфизмом (А/А) гена VDR.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. С.Н. Тихонова — сбор, анализ литературных источников, проведение экспериментальной части исследования, подготовка и написание текста статьи; М.В. Козлова — идея и дизайн исследования, хирургическое лечение пациентов, участвующих в исследовании, редактирование текста статьи; Е.А. Горбатова — анализ литературных источников, редактирование текста статьи. Авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы одобрили рукопись, а также согласились нести ответственность за все аспекты работы, гарантируя надлежащее рассмотрение и решение вопросов, связанных с точностью и добросовестностью любой её части).

Благодарности. Авторы выражают благодарность сотрудникам ООО «Национальный центр генетических исследований» MyGenetics (Новосибирск, Россия) — руководителю отдела разработки В.В. Полуновскому, старшему специалисту О.В. Чедуловой за проведение анализа генетического материала и интерпретацию полученных данных.

Авторы выражают благодарность старшему научному сотруднику лаборатории ФГБНУ «Технологический институт сверхтвёрдых и новых углеродных материалов» Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» (Москва, Троицк, Россия) Е.В. Гладких за предоставление оборудования и помощь в проведении экспериментальной части исследования.

Этическая экспертиза. Все пациенты, включённые в исследование, подписывали добровольное согласие на проведение всех медицинских вмешательств, согласно приказу Минздравсоцразвития РФ № 390н от 23.04.2012, в соответствии со статьей 20 Федерального закона № 323 от 21.11.2011. Протокол исследования одобрен локальным этическим комитетом при ФГБУ ДПО ЦГМА, выписка из протокола заседания № 1 от 07.02.2023.

Источники финансирования. Отсутствуют.

Раскрытие интересов. Авторы заявляют об отсутствии отношений, деятельности и интересов за последние три года, связанных с третьими лицами (коммерческими и некоммерческими), интересы которых могут быть затронуты содержанием статьи.

Оригинальность. При проведении исследования и создании настоящей работы авторы не использовали ранее опубликованные сведения (текст, иллюстрации, данные).

Доступ к данным. Редакционная политика в отношении совместного использования данных к настоящей работе неприменима, данные могут быть опубликованы в открытом доступе.

Генеративный искусственный интеллект. При создании настоящей статьи технологии генеративного искусственного интеллекта не использовали.

Рассмотрение и рецензирование. Настоящая работа подана в журнал в инициативном порядке и рассмотрена по обычной процедуре. В рецензировании участвовали два внешних рецензента и научный редактор издания.

 

¹ Национальный стандарт Российской Федерации. ГОСТ Р ИСО 25178-2-2014. Геометрические характеристики изделий (GPS). Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200116349?ysclid=mc1xy4b8js53577141

Об авторах

Светлана Николаевна Тихонова

Центральная государственная медицинская академия Управления делами Президента Российской Федерации

Email: tixonovalana@gmail.com
ORCID iD: 0009-0004-7372-8833
SPIN-код: 6610-7509
Россия, 121359, Москва, ул. Маршала Тимошенко, д. 19, стр. 1А

Марина Владленовна Козлова

Центральная государственная медицинская академия Управления делами Президента Российской Федерации

Автор, ответственный за переписку.
Email: profkoz@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3066-206X
SPIN-код: 5546-2489

д-р мед. наук, профессор

Россия, 121359, Москва, ул. Маршала Тимошенко, д. 19, стр. 1А

Екатерина Александровна Горбатова

Центральная государственная медицинская академия Управления делами Президента Российской Федерации

Email: gorbatova_k@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7729-7979
SPIN-код: 5836-2399

д-р мед. наук, профессор

Россия, 121359, Москва, ул. Маршала Тимошенко, д. 19, стр. 1А

Список литературы

Дополнительные файлы