© Borgis - Nowa Stomatologia 2/2003, s. 80-83
Joanna Szczepańska
Współczesne poglądy na profilaktykę fluorkową – niektóre aspekty kariostatycznego działania fluorków
Contemporary view on the fluoride prophylaxis – some aspects of cariostatic fluoride action
z Zakładu Stomatologii Wieku Rozwojowego Uniwersytetu Medycznego w Łodzi
Kierownik Zakładu: prof. dr hab. M. Wochna-Sobańska
Fluor jest pierwiastkiem bardzo aktywnym i reaguje prawie ze wszystkimi pierwiastkami, stąd w stanie naturalnym nie występuje w postaci elementarnej. Dlatego też terminy „fluor” i „fluorki” są stosowane w piśmiennictwie wymiennie (1). Zawartość fluorków w wodzie, glebie, roślinach, tkankach i preparatach stomatologicznych określana jest najczęściej w jednostkach ppm (parts per milion) gdzie 1 ppm = 1 mg F/litr = 0,053 mmol F/dm3.
W ciągu kilkudziesięciu lat stosowania fluoru w zapobieganiu próchnicy zębów poglądy na temat mechanizmu i skuteczności działania różnych metod i preparatów fluorkowych ulegały zmianom lub uzupełnieniom. Do niedawna koncepcje stosowania czy skuteczności działania fluoru opierały się głównie na wiedzy z okresu, kiedy poziom próchnicy w wielu populacjach był wysoki (2).
Fluor może reagować z apatytem twardych tkanek zęba na 3 sposoby: 1) wymiana fluoru z grupą hydroksylową hydroksyapatytu (HA) i powstawanie fluoroapatytu (FA); 2) wzrost kryształu fluoroapatytu; 3) rozpuszczanie apatytu z wytworzeniem fluorku wapnia. Pierwsze dwie reakcje mogą pojawiać się podczas częstych ekspozycji na niskie stężenie fluoru w roztworach (poniżej 0,1%). Fluorki mogą być wówczas adsorbowane przez kryształy i stabilizować jego strukturę mineralną i jest to określane jako rezerwa stabilna fluoru (non-KOH-soluble, structurally bound fluoride) (2, 3, 4, 5, 6, 7).
Przez wiele lat uważano, że najważniejszy efekt kariostatyczny można osiągnąć poprzez dostarczanie jonów fluorkowych do kształtujących się zawiązków zębów, a więc w okresie preerupcyjnym oraz, że tworzenie fluoroapatytu jest idealną postacią reakcji fluorków ze szkliwem i zębiną. Opierano się na fakcie, że fluoroapatyt tworzy się poprzez proste wbudowywanie jonów fluorkowych do otoczki kryształu hydroksyapatytu, co doprowadza do spadku ich rozpuszczalności w kwasach (2, 5, 7, 8, 9).
W ciągu ostatnich lat stanowisko to uległo jednak zmianie. Po wyrznięciu się zębów na skutek działania kwasów w jamie ustnej powierzchnie kryształów szkliwa mogą ulegać rozpuszczaniu i przekształcaniu – poprzez usuwanie węglanowo-magnezowych zanieczyszczeń. Magnez i węglany mogą być zastępowane przez jony fluorkowe, fosforanowe, wapniowe i wówczas nowe kryształy są bardziej podobne do czystego hydroksyapatytu, fluoroapatytu i hydroksyfluoroapatytu (HFA). Wszystkie te postacie apatytów szkliwa są bardziej oporne na działanie kwasu niż pierwotne węglanowe apatyty. Proces krystalizacji apatytu, z usuwaniem jonów węglanowych i magnezowych oraz wbudowywaniem fluoru w miejsce grupy hydroksylowej i wytwarzaniem fluorowanego apatytu zwany jest posterupcyjnym dojrzewaniem (7, 8, 10).
Zamiana jednak wszystkich grup hydroksylowych na jony fluorkowe i wytworzenie FAP jest z jednej strony nierealna, a z drugiej nie gwarantuje absolutnej oporności na próchnicę. Przykładem tego może być szkliwo rekina, które głównie zbudowane jest z fluoroapatytu (37 000 ppm), a jednak jak wykazały doświadczenia ulega demineralizacji w warunkach, kiedy fluor nie jest dostarczany z zewnątrz (2, 7, 9, 11).
ROLA FLUORKU WAPNIA
Natomiast trzeci typ reakcji, czyli powstawanie fluorku wapnia w wyniku działania preparatów fluorkowych, było uważane przez dłuższy czas za niepożądaną miejscową reakcję i zmierzano do unikania tworzenia tych soli. Sądzono, że fluorek wapniowy tworzy się w większości lub jest jedynym produktem reakcji na szkliwie podczas krótkiej ekspozycji fluoru ze stężonych preparatów i był określany jako labilna rezerwa fluorków (KOH-soluble-fluoride, adsorbed fluoride). Następnie zwrócono uwagę, że depozyty CaF2 działają jako kontrolowany przez pH rezerwuar fluoru, z którego fluor jest uwalniany podczas próchnicotwórczego wyzwania. Obecnie uważa się, że tworzenie CaF2 odgrywa kluczową rolę w profilaktyce próchnicy (2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 12, 13).
Fluorek wapnia jest widoczny w TEM (transmission electron microscopy) jako ziarnistości o średnicy 250 nm-1mm, składające się z mikrokryształów o wielkości ziaren około 2-20 nm. Czysty fluorek wapnia ma kształt sześcianów, natomiast powstający na powierzchni zęba tworzy kuliste ziarnistości dzięki wbudowywaniu fosforanów. Dlatego jest opisywany jako depozyty zanieczyszczone, podobne do fluorku wapnia (calcium fluoride – like globules). Precypitaty CaF2 są tworzone nie tylko na powierzchni zęba, ale także w szkliwie do głębokości 40 mm, w płytce nazębnej i w ubytku próchnicowym (2, 3, 6, 7, 14, 15).
Tworzenie CaF2 na twardych tkankach zęba podczas miejscowych aplikacji zależy od wielu czynników takich jak: rozpuszczalność zęba, zdrowa lub demineralizowana powierzchnia, długość czasu ekspozycji na fluor. Ilość i wielkość ziarnistości fluorku wapnia zależy od pH preparatu i stężenia w nim fluorków (2, 6). Tworzenie CaF2 jest reakcją 2-stopniową – jony wapniowe są uwalniane z tkanek zęba (płytki nazębnej lub śliny) a następnie reagują z fluorkami ze stosowanych miejscowo preparatów. Dlatego też powstawanie CaF2 jest zależne od rozpuszczalności zęba i stężenia fluoru. Tworzenie CaF2 może być wzmacniane przez wzrost stężenia fluorków w preparacie, zwiększenie czasu ekspozycji i obniżenie pH preparatu. Stąd tworzenie CaF2 przy obojętnym pH wymaga wyższego stężenia fluoru lub dłuższego czasu stosowania, gdyż fluor z preparatu o niskim pH indukuje natychmiast powstawanie większych ilości CaF2 na minerałach zęba (6).
Fluorek wapnia jest prawie nierozpuszczalny w ślinie przy obojętnym pH i może pozostawać na powierzchni zęba przez wiele tygodni i miesięcy po miejscowej aplikacji fluoru. Powodem przedłużonej retencji fluorku wapnia na szkliwie jest przyłączenie do niego protein i wtórnych fosforanów (fosforany są najprawdopodobniej w postaci HPO4-, w przeciwieństwie do tzw. pierwotnych fosforanów, które występują w formie H2PO-4). Fosforany są uwalniane z minerałów zęba podczas tworzenia CaF2 i są wbudowywane w strukturę otoczki (lettice) CaF2. Przy obniżeniu pH w jamie ustnej następuje ich odłączenie, CaF2 rozpuszcza się – uwalniając jony wapniowe i fluorkowe dla hamowania dalszej demineralizacji i wzmacniania remineralizacji. Uwalnianie jonów fluorkowych z ziarnistości fluorku wapniowego pojawia się w czasie zakwaszenia płytki nazębnej, ale przy wyższym pH, niż następuje rozpuszczanie szkliwa, ponieważ istnieje mniejsza rozpuszczalność CaF2 w porównaniu do fluoroapatytu przy niskim pH. Jeśli ciągła warstwa depozytów fluorku wapnia pokrywa szkliwo całkowicie, warstwa ta może chronić szkliwo w większym stopniu niż fluoroapatyt, gdyż rozpuszczanie fluorku wapnia jest mniej zależne od pH niż fluoroapatytu. Uważa się, że fluorek wapnia jest prekursorem fluoroapatytu i może służyć jako źródło fluoru dla jego tworzenia i że fluoroapatyt powstaje, kiedy spada pH w płytce nazębnej, a nie tylko podczas miejscowego stosowania (2, 3, 6, 7, 8, 14, 16, 17).
Fluorek wapnia tworzony na powierzchni zęba po miejscowej aplikacji fluoru jest zanieczyszczony fosforanami, nie tylko na powierzchni, ale także wewnątrz kryształu. Zanieczyszczony fosforanami fluorek wapnia jest bardziej rozpuszczalny niż czysty fluorek wapnia i może uwalniać fluor w większych ilościach niż czysty związek. Ilość fosforanów wbudowanych do kryształu fluorku wapnia jest zależna od warunków, w których są tworzone. Fluorek wapnia tworzony na powierzchni zęba przy wysokich stężeniach fluorku lub przy niskim pH zawiera mniej wewnętrznych fosforanów i jest mniej rozpuszczalny niż fluorek wapnia tworzony w innych warunkach. Takie właściwości CaF2 mogą być wykorzystane do indukowania tworzenia, w zależności od potrzeb klinicznych, celowanych rezerw fluoru na powierzchni tkanek zęba. Odkładanie bardziej odpornej na rozpuszczanie warstwy CaF2 (mniej fosforanowych zanieczyszczeń) może być korzystne do miejscowego stosowania kilka razy w roku. Bardziej rozpuszczalny CaF2 (więcej wewnętrznych fosforanów) może być odpowiedni w preparatach do częstego stosowania np. w pastach do zębów (2, 6, 8).
Badania z ostatnich lat z użyciem nowoczesnych technik mikroskopowych (AFM – atomic force microscopy, CLSM – confocal laser scanning microscopy) wykazały, że ziarnistości podobne do fluorku wapnia tworzą się także przy niskich stężeniach fluorków i/lub po krótkim czasie stosowania (6, 8, 14). Badania przeprowadzone w warunkach in vitro z zastosowaniem 0,1% roztworów aminofluorków (AmF), NaF i monofluorofosforanu sodu (NaMFP) udowodniły, że po działaniu kwaśnego roztworu AmF na szkliwo pierwsze rozrzucone precypitaty CaF2 odkładały się po 10-20 sekundach (małe ziarnistości o wielkości 30-60 nm). Jeśli roztwór był aplikowany przez więcej niż 60 sekund powierzchnia szkliwa została pokryta ciągłą, gęstą warstwą fluorkowych precypitatów (wielkości 120-300 nm). Podobne wyniki uzyskano po działaniu zakwaszonego roztworu NaF. Natomiast po zastosowaniu obojętnego roztworu AmF pojedyncze depozyty CaF2 pojawiały się dopiero po 60 sekundach. Dla porównania, podczas stosowania wodnego roztworu NaF najwcześniej precypitaty tworzyły się po około 60 minutach. Stosowanie NaMFP nie powodowało powstania żadnych precypitatów, zarówno przy pH 4,5, jak i po kilku godzinach (14).
Niskie stężenia fluorków z zakwaszonych preparatów indukują natychmiast tworzenie dużych ilości CaF2, mogą także tworzyć się podczas krótkoterminowej aplikacji fluorków np. w wyniku szczotkowania zębów pastami i stosowania płukanek zawierających fluorki (8, 14). W związku z tym, pomimo że wiele obecnie stosowanych preparatów fluorkowych ma niskie pH (3,8-4,8) nie powodują one erozji zębów (12).
Mechanizm działania niskich stężeń fluorków nie wynika raczej z wpływu na metabolizm płytki nazębnej i hamowanie wytwarzania kwasów, ale związany jest z oddziaływaniem na procesy de- i remineralizacyjne (11, 14, 17, 18).
REMINERALIZACJA
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
29 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
69 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
129 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 78 zł
Piśmiennictwo
1. Sikorska-Jaroszyńska M.H.J., Czelej G.: Fluor w stomatologii i medycynie. Wydawnictwo Czelej, Lublin 2000. 2. Ogaard B. et al.: Professional topical fluoride applications – clinical efficacy and mechanism of action. Adv. Dent. Res. 1994, 8, 2:190-201. 3. Attin T. et al.: Fluoride retention of incipient enamel lesions after treatment with calcium fluoride varnish in vivo. Archs. Oral Biol. 1995, 40, 3:169-174. 4. Hellwig E., Lussi A.: What is the optimum fluoride concentration needed for the remineralization process? Caries Res. 2001, 35, S1, 57-59. 5. Ingram G.S., Edgar W.M.: Interactions of fluoride and non-fluoride agents with the caries process. Adv. Dent. Res. 1994, 8, 2:158-165. 6. Ogaard B.: CaF2 formation: cariostatic properties and factors of enhacing the effect. Caries Res. 2001, 35, S1, 40-44. 7. Ten Cate J.M., Featherstone J.D.B.: Mechanistic aspects of the interactions between fluoride and dental enamel. Crit. Rev. Oral Biol. Med. 1991, 2:283-296. 8. Rolla G. et al.: Topical application of fluorides on teeth. J. Clin. Periodontal 1993, 20:105-108. 9. White D.J. et al.: Mode of action of fluoride; application of new techniques and test methods to the examination of the mechanism of action of topical fluoride. Adv. Dent. Res. 1994, 8, 2:166-174. 10. LeGeros R.Z. et al.: Magnesium and carbonate in enamel and synthetic apatites. Adv. Dent. Res. 1996, 10, 2:225-231. 11. Tanaka M. et al.: Effect of fluoride incorporation into human dental enamel on its demindralizayion in vitro. Archs. Oral. Biol. 1993, 38, 10:863-869. 12. Lussi A., Hellwig E.: Erosive potentil of oral care products. Caries Res. 2001, 35, S1:52-59. 13. Sjögren K.: How to improve oral fluoride retention? Caries Res. 2001, 35, S1:14-17. 14. Petzold M.: The influence of different fluoride compounds and treatment conditions on dental enamel: a descriptive in vitro study of the CaF2 precipitation and microstructure. Caries Res. 2001, 35, S1:45-51. 15. Sonju Clasen A.B. et al.: Caries development in fluoridated and non-fluoridated deciduous and permanent enamel in situ examined by microradiography and confocal laser scanning microscopy. Adv. Dent. Res. 1997, 11, 4:442-447. 16. Gajdzik-Plutecka D., Goliński A.: Fluor w profilaktyce próchnicy. Klinika Stom. 1995, 1, 2:6-7. 17. Moreno E.C.: Rola Ca-P-F w zapobieganiu próchnicy – aspekty chemiczne. Magazyn Stomat. 1994, 7:51-58. 18. lijima Y., Takagi O.: In situ acid resistence of in vivo formed white sport lesions. Caries Res. 2000, 34:388-394. 19. Kawasaki K. et al.: Relationship between mineral distributions in dentin lesions and subsequent remineralization in vitro. Caries Res. 2000, 34:395-403. 20. Al-Khateeb S. et al.: Quantification of formation and remineralization of artificial enamel lesions with a new portable fluorescence device. Adv. Dent. Res. 1997, 11, 4:502-506. 21. Arends J. et al.: Major topics in quantitative microradiography of enamel and dentin: R parameter, mineral distribution visualization and hyper-remineralization. Adv. Dent. Res. 1997, 11, 4:403-414. 22. Nishioka Y. et al.: Fluoride profiles in different sites of approximal surfances of second primary molars after topical application of acidulated phosphate fluoride gel in vivo. Arch. Oral Biol. 1995, 40, 12:1157-1161. 23. Brambilla E.: Fluoride – is it capable of fighting old and new dental diseases? Caries Res. 2001, 35, S1:6-9. 24. Dunipace A.J. et al.: An in situ interproximal model for studying the effect of fluoride on enamel. Caries Res. 1997, 31:60-70. 25. Toumba K.J.: Slow-release devices for fluoride delivery to high-risk individuals. Caries Res. 2001, 35, S1:10-13. 26. Ten Cate J.M.: In situ models, physico-chemical aspects. Adv. Dent. Res. 1994, 8, 2:125-133.
