Почему человечество страдает от кариеса, и можно ли с этим бороться

Кариес — это инфекция, которой сегодня заражены практически все жители нашей планеты. По данным эпидемиологов, даже в Средние века распространенность кариеса в Европе была в три раза меньше современной. Причина победного марша зубной болезни кроется прежде всего в том, что мы едим.

В том, что зубы атаковала стойкая и трудно уничтожаемая инфекция, отчасти виновато само человечество. Сегодня большинство стоматологов придерживаются версии о том, что кариесогенная бактерия — Streptococcus mutans — перекочевала в ротовую полость из желудка 10−15 тысяч лет назад, когда первые племена наших предков перешли на земледелие и скотоводство, забросив охоту, и начали потреблять меньше белков (мяса) и больше углеводов (злаков, овощей и молочных продуктов). Как ни удивительно, инфекционную природу кариеса удалось достоверно установить менее полувека назад.

Бактерии, ответственные за развитие кариозного процесса, были определены в начале XX века. Но, помимо инициатора начальной стадии кариеса, S. mutans, среди «провокаторов» ученые позднее обнаружили также несколько других видов стрептококков и лактобактерий, продолжающих процесс, и, кроме того, вид актиномицетов, ответственный за кариес корня зуба. То, что причиной неприятной болезни являются именно стрептококки, вполне логично. Микробы этого рода тысячелетиями присутствуют в пищеварительной системе человека и животных, обычно не причиняя никакого вреда.

Для поддержания собственной жизни стрептококки используют углеводы нашей пищи, разлагая их с рекордной по сравнению с другими бактериями скоростью и оставляя после этого спирты, альдегиды или кислоты. С появлением больших городов и общественного питания кариозная бактерия захватывала все больше «ртов», а триумфа стрептококк достиг после промышленной революции, когда рафинированный сахар, лимонады и другие продукты с высоким содержанием сахарозы — идеального для быстрой ферментации углевода — стали дешевыми и доступными. Именно тогда зубной налет превратился для кариесогенных микробов в идеальную среду для паразитизма.

Механизм разрушения

Чтобы понять, как появляется кариес, прежде всего нужно знать, что эмаль зубов примерно на 95% состоит из минерала — гидроксиапатита кальция Ca10 (PO4)6 (OH)2. Его шестиугольные кристаллы объединяются в призмы и обеспечивают прочность костей и зубов. Эмаль только одного резца содержит около 5 млн минеральных призм.

Как и все гидроксильные («щелочные») минералы, гидроксиапатит разрушается под действием кислот. Происходит это из-за нарушения пресловутого кислотно-щелочного баланса, известного всем по рекламе жевательных резинок. Когда в рот попадает кислота, например с глотком вина, наш организм пытается ее нейтрализовать, и кальций из эмали перекочевывает в слюну. А без кальция минеральные призмы рушатся как карточные домики. Если процесс повторяется, кислоты атакуют расположенный под эмалью дентин. Тогда в зубе появляется кариозная полость — каверна.

Особенно «страшны» простые органические кислоты, такие как уксусная, молочная и лимонная. Поэтому, когда мы пьем вино или едим апельсин, эмаль наших зубов обречена на частичное разрушение. Но кислоты появляются во рту и без апельсинов. Стрептококки зубного налета питаются углеводами, которые мы едим, а побочным продуктом их ферментации являются как раз агрессивные кислоты. Чем проще углевод, тем быстрее из него образуется кислота. А это значит, что чем чаще мы едим простые углеводы (глюкозу, фруктозу, сахарозу), тем больше прогрессирует кариес.

Приблизительно механизм развития этой болезни описал американский ученый-стоматолог Уиллоби Миллер еще в конце XIX века, назвав его химико-паразитической теорией. Это означает, что, с одной стороны, появление кариеса — процесс химический, но без микробов-паразитов он бы не был таким масштабным или бы вовсе нейтрализовывался. Как утверждает заведующая кафедры профилактики кариеса МГСУ Эдит Кузьмина, в появлении кариеса виноваты три причины: зубной налет с бактериями, углеводистая пища и слабая устойчивость зубной эмали.

Это значит, что может быть только три способа борьбы с кариесом: есть как можно меньше простых сахаров (легко ферментируемых углеводов), сделать зубную эмаль более устойчивой к разрушению и, наконец, избавить зубы от налета, в котором прячутся стрептококки.

Горькая сладкая правда

Конечно, о том, что «от сладкого портятся зубы», люди знали давно, но доказать роль диеты в появлении кариеса удалось, только когда в ходе многочисленных независимых экспериментов было установлено, что стрептококки присутствуют в зубном налете и у людей, свободных от кариеса. Первый шаг в доказательстве «вины» сахара сделал датский профессор Фредерик фон дер Фер из Королевского стоматологического колледжа в Орхусе. В 1970 году фон дер Фер провел эксперимент, в котором группа добровольцев с хорошим состоянием зубной эмали полностью исключали гигиену рта — не чистили и не полоскали зубы после еды.

Половина из них также несколько раз в день полоскала рот 50%-ным раствором сахарозы. Отсутствие гигиены увеличивало число бактерий в зубном налете, однако при сравнении состояния зубов тех, кто полоскал рот сладким раствором, с контрольной группой были обнаружены более явные признаки кариеса — деминерализация эмали и появление на ней пятен.

Если раньше, например, в не столь отдаленном XVIII веке, сахар был дорогим продуктом и появлялся в рационе далеко не каждого, то теперь, согласно стоматологическим опросам, большинство людей в России и многих других странах едят сладкое ежедневно. Как отмечает Эдит Кузьмина, важно не столько количество съеденного за раз сладкого, сколько частота его потребления.

В идеале стоматологи советуют есть сладкое как можно реже и заменять ферментируемые сахара — глюкозу, сахарозу и фруктозу — сорбитом, маннитом и ксилитом. Эти многоатомные спирты имеют сладкий вкус и часто используются как сахарозаменители (например, при диабете), а кариозные стрептококки просто не могут их утилизировать. Натуральный ксилит содержится в клубнике и моркови. А если отказаться от сладкого все же не получается, то лучше есть его не «в одиночку», а вместе с другой пищей — это снижает кариесогенность. Те же кислые яблоки, например, требуют обильного отделения слюны, а она разбавляет и, имея щелочную реакцию, частично нейтрализует кислоту, образующуюся во рту после ферментации сахарозы и глюкозы.

Двуликий фторид

Если первый способ борьбы с кариесом — отказаться от сладкого — подходит не всем, то сделать эмаль зубов более устойчивой к кислотам куда проще. На сегодня единственным всемирно признанным и самым эффективным способом укрепления эмали все еще остается фторирование.

Впервые массово добавлять фториды в молоко для профилактики кариеса стали в школах и детских садах Швейцарии в 1953 году. Спустя 60 лет 95% зубных паст в мире содержат фториды. Если вы прочитаете состав своей зубной пасты, то, скорее всего, найдете в ней фторид натрия, монофторфосфат или аминофторид. А может быть, фторидов будет несколько. Механизм, с помощью которого все эти вещества помогают защищать зубы от кариеса, очень прост. Ионы фтора внедряются в кристаллическую решетку минеральных призм эмали, после чего ее растворимость в кислотах снижается.

С другой стороны, именно из-за фторидов зубную пасту рекомендуется использовать в количестве величиной с горошину, а не колбаски длиной во всю щетину зубной щетки, как показывают в телевизионной рекламе. Основная причина этого — опасность флюороза, или пересыщения эмали фтором.

Коварство фтора заключается в том, что, если его слишком много, он превращает гидроксиапатит эмали в другой, более хрупкий минерал, и зубы начинают буквально рассыпаться. При этом фториды могут поступать в организм не только с зубной пастой — достаточно просто вдыхать их. Например, у людей, живущих рядом с активными вулканами и заводами, производящими плавиковую кислоту, флюороз встречается втрое чаще: вулканический пепел и отходы производств содержат фториды. Впервые об этом эффекте «передозировки» фтора рассказал еще римский поэт Марк Марциалл, описав зубы наложницы Александра Македонского как «крапчатые».

Чтобы сохранить зубы и избежать их разрушения от избытка фтора, достаточно просто следовать «правилу горошины» и не чистить зубы слишком часто — двух-трех раз в день вполне достаточно. У фторирования есть ярые противники, утверждающие, что зубная паста и обогащенное фторидом молоко — его можно купить и в России — вызывают целый букет опасных болезней вплоть до злокачественных опухолей. Но такие утверждения не подкреплены никакими достоверными данными. Да, фтор и его соединения — действительно ядовитые вещества.

Но здесь все дело в концентрациях: еще Парацельс (Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенхайм), великий медикус и алхимик эпохи Возрождения, сформулировал афоризм, не потерявший актуальности за прошедшие пять веков: «Все есть яд и все есть лекарство; тем или иным его делает только доза». Чтобы отравиться фтором, нужно буквально съедать несколько тюбиков зубной пасты каждый день. Что касается молока с фторидом натрия, его суточная норма — стакан (200 мл), как указано на упаковке.

Впрочем, у зубных паст с фторидами есть альтернатива. Прежде всего, пасты без фтора, укрепляющие эмаль за счет кальция или целых минеральных молекул — искусственного гидроксиапатита, предназначенные для детей, часто глотающих пасту, и людей, живущих в зоне риска.

Вакцина от кариеса

Изобрести вакцину от кариеса, заставив организм убивать болезнетворных стрептококков, — заветная мечта многих ученых. Ближе всего к избавлению человечества от звуков бормашины подошли китайские исследователи из Института вирусологии в Вухэне. В 2011 году они объявили об успешном испытании на крысах комбинированной ДНК-вакцины. Суть ее в том, что помимо ДНК самого стрептококка она содержит также и нуклеиновую кислоту другой бактерии — сальмонеллы. На сальмонеллу иммунитет реагирует активнее, расправляясь заодно и с кариесогенным стрептококком.

Но даже если прививка от кариеса и появится в арсенале стоматологов, вряд ли мы сможем забыть о пломбах и зубных протезах. Как объясняет один из ведущих эпидемиологов в мире, Дэниэл Смит из бостонского Института Форсайта, вакцина будет действительно эффективна, только если прививать ее детям в возрасте от года до двух — когда появляются первые молочные зубы, но зубной налет — сообщество бактерий — еще не успевает сформироваться.

У вакцины от кариеса есть еще одно слабое место. Даже если ей удастся побороть один вид стрептококка, вызывающего первые признаки болезни, другие виды бактерий, которые подключаются к разрушению зуба на разных стадиях, вполне могут переквалифицироваться в инициаторов. Поэтому стоматологи называют кариес коварной инфекцией, бороться с которой можно и нужно пока традиционными способами: следить за диетой и регулярно посещать стоматолога. Ведь, в отличие от акул, которые в течение жизни могут обновить несколько тысяч зубов, мы, люди, теряем драгоценные зубы навсегда.

«Вредный» гормон

Учеными установлено, что распространенность кариеса среди мужчин обычно ниже, чем среди женщин. Это связано с прямой зависимостью между уровнем эстрогенов в крови и микробной микрофлорой полости рта. Первые прямые корреляции в опытах с крысами получены в середине прошлого века в Университете Индианы. Исследователи заметили, что скорость развития кариеса увеличивается с повышением уровня эстрогенов у самцов, а также у самок, как обычных, так и овариектомированных (лишенных яичников). В то же время уровень мужских гормонов — андрогенов — особого влияния на состояние зубов не проявил. Десятки исследований подтвердили связь уровня женских гормонов и вероятности развития кариеса. Пока точный механизм влияния эстрогенов на здоровье зубов не изучен, но предполагается, что слюна содержит чувствительные к эстрогену иммунореактивные белки, которые регулируют количество кариесогенных микробов во рту.