Фториды: обзор по применению и воздействию на здоровье (перевод)

Наиболее эффективный способ профилактики кариеса – использование стоматологических продуктов, содержащих фтор. Мы получаем фтор из еды, воздуха и медикаментозных средств с фтором.

Фтор – компонент естественной окружающей среды и поэтому постоянно присутствует в нашей жизни. Однако концентрация фтора может различаться в зависимости от региона. С химической точки зрения это наиболее электроотрицательный и реактивный элемент из всех из-за малого радиуса атома. Из-за его реактивности он не встречается в свободном виде и представлен в виде неорганических фторидов. Он занимает 13 место по распространенности и составляет 0,06-0,09% веса земной коры. Фтор представлен в литосфере, атмосфере, гидросфере и биосфере. Большое количество фтора имеет вулканическое происхождение. Он проникает в окружающую среду в следствие вулканической активности, растворения горных пород и деятельности человека (сжигание угля, переработка руды, производство и использование удобрений, деятельности промышленных предприятий).

Фториды присутствуют во всей натуральной воде. Морская вода содержит 1,2-1,5 ppm фтора. Опреснение воды как правило уменьшает содержание фтора до 0,01-0,3 ppm. Более высокая концентрация фтора в воде обнаруживается в горячих источниках вулканического происхождения.  Обычно поступление фтора из почвы минимально. Растения, выращенные на кислой почве, как правило содержат больше фтора. Есть несколько растений которые аккумулируют порядка 100 ppm фтора; наиболее известное – чайный куст.

Цель нашего исследования сделать обзор литературы по токсичности фтора и проинформировать врачей, стоматологов и специалистов общественного здоровья, является ли использование фтора целесообразным и безопасным.

Материалы для исследования взяты из статей, опубликованных до 2015 года.

 

Темами для обсуждения стали:

1.Поступление фтора с питанием и добавками

2. Метаболизм фтора
3. История использования фторидов
4. Механизм действия фтора
5. Чрезмерное использование и токсичность фторидов

 

Поступления фтора с питанием и добавками

Несмотря на то, что фториды присутствуют в нашей повседневной жизни, мы потребляем их в небольших количествах. В основном, они присутствуют в мясе, рыбе и кашах. В высоких концентрациях фтор присутствует в консервированных анчоусах, консервированных фруктах, в молотых куриных мясных продуктах (с большой концентрацией молотых костей), шоколадном молоке и некоторых детских смесях. Большое количество фтора содержится в черном чае (3-5 ppm=3-5 мг/л), в креветках и моллюсках – 2-3 ppm, в вине 1-2, в зеленом чае 1,2 ppm. Содержание фтора в еде также зависит от материалов, используемых в приготовление пищи. Например, тефлоновое покрытие – источник ионов фтора.

Наиболее значимый источник фтора в питании – фторированная питьевая вода. Причина этому -общественные программы фторирования воды. Этот метод особенно важен в регионах, где другие программы профилактики недоступны. В некоторых странах программы профилактики также включают фторирование молока и соли. Фторированная соль была широко распространена в Германии, Франции и Швейцарии с 1955 года. На сегодня, 30-80% продаваемой соли – фторировано. Соль обычно содержит 250 ppm фтора, а молоко от 2,5 до 5 ppm фтора. Однако этот метод становится менее предпочтительным в связи с популяризацией низкосолевых диет. Также нужно иметь ввиду, что научные исследования не выявили достаточных доказательств эффективности фторированного молока для профилактики кариеса.

Средства для гигиены полости рта также являются одним из главных источников системного поступления фторидов. Небольшое количество зубной пасты проглатывается во время чистки зубов.  Именно поэтому для детей рекомендуется небольшое количество пасты с низким содержанием фтора.

Рекомендации Европейской Академии Детской стоматологии (2009 год):

6 месяцев-2 года            500 ppm             2 раза в день    горошина пасты

2-6 лет                                1000 ppm           2 раза в день    горошина пасты

6 лет и старше                 1450 ppm           2 раза в день    1-2 см зубной пасты

Метаболизм фтора

Около 90% фтора всасывается в желудочно-кишечном тракте (до 25% в желудке и около 77% в проксимальном отделе тонкого кишечника). Оставшиеся 10% выделяются с фекалиями. После всасывания, фтор транспортируется в кровеносное русло и разносится по организму. Наибольшая концентрация его фиксируется через 20-60 минут после поступления. В плазме крови ионы фтора связываются с белками. Концентрация редко достигает 0,06 ppm. Обычно она составляет 0,01 ppm и не поддерживается гомеостатической системой организма. У взрослых депонируется около 36% фтора, у детей около 50%; 99% фтора содержится в минерализованных тканях (кости и зубы) и 1% в мягких тканях. Оставшаяся часть абсорбированного фтора выделяется почками с мочой; экскреция со слюной и потом незначительная. Почки единственный орган, который поддерживает концентрацию фтора в наших телах.

Довольно много факторов влияют на метаболизм фтора. Основные: ацидоз, гемотокрит, физическая активность, циркадные ритмы, высота над уровнем моря, гормоны, функция почек, генетическая предрасположенность и диета. У беременных женщин поступление фтора через плаценту напрямую зависит от концентрации фтора в крови матери. Если концентрация фтора маленькая, фтор проникает через плаценту. В среднем концентрация в плаценте составляет 60% от концентрации в крови матери. Если концентрация фтора больше 0,4 ppm, плацента работает как барьер, предотвращая проникновение фтора и защищая плод от высоких его концентраций. Фтор также может передаваться с грудным молоком, но концентрация его низкая.

История использования фторидов

Идея использовать фтор как средство борьбы с кариесом не нова. Пионерами считаются Блек и Маккей. Они начали наблюдать и описали эффекты фтора в конце 19, начале 20 века. Маккей изучал коричневые пятна на эмали у людей из разных частей США. Это состояние он назвал крапчатая эмаль. В 1931 году, путем химического анализа обнаружили, что причина этих изменений – фтор.

После этого открытия, Дин систематизировал серию эпидемиологических исследований. Он классифицировал пятна на эмали по размеру, цвету и степени поражения зуба, также сравнил изменения эмали с концентрацией фтора в питьевой воде и сделал выводы о связи между содержанием фтора и количеством пятен на эмали, которые он назвал флюороз зубов. Он задокументировал распространенность флюороза в США  и сравнил ее с распространенностью кариеса у детей.  Это позволило выявить сильную обратную зависимость. По завершении своего 21-летнего исследования он сделал вывод, что питьевая вода, содержащая 1ppm фтора, может предотвратить развитие кариеса, увеличить прочность зубов и при этом не оказывать негативного влияния на эмаль.

После пилотных исследований о положительном влиянии фтора начали реализовывать программы фторирования воды в 4 американских городах, где было добавлено 1 мг фторида на литр питьевой воды. Результаты были более чем убедительны. Интенсивность кариеса уменьшилась по меньшей мере на 50%. Ученые пришли к выводу, что фтор в приемлемой концентрации статистически значимо предотвращает кариес.

Эти наблюдения и исследования запустили масштабные программы по фторированию питьевой воды, использованию фторированной соли и молока и увеличили количество добавок с фтором (таблеток, капель, жевательных резинок, леденцов). Вследствие этого распространенность кариеса значительно уменьшилась.

В 1950 году  Бибби с соавторами провели исследование для сравнения эффективности таблеток с фтором, предназначенных для приема внутрь, с леденцами с фтором, предназначенных для рассасывания в полости рта. В результате в группе с леденцами было достоверно меньше новых кариозных поражений. Это исследование послужило толчком для многих других работ по сравнению эффектов фтора до и после прорезывания зубов, которые в итоге позволили переосмыслить теорию о системном использовании фтора и его встраивании в эмаль во время одонтогенеза.

В последние 30 лет исследования показали, что максимальный противокариозный эффект фтора реализуется при непосредственном контакте фтора с поверхностью зубов и соответственно при местном его применении. Наибольшим преимуществом обладает ежедневное использование средств для местного применения, содержащих фтор в адекватной концентрации.

Методы, которые позволили получить средства с наибольшей доступностью фтора и снизить распространенность кариеса, принято считать одним их величайших достижений в области национального стоматологического здоровья в 20 веке.

Механизм действия фтора

Первичный и наиболее важный эффект фтора реализуется при его местном применении, когда ион фтора присутствует в слюне в подходящей концентрации. Гидроксиаппатит – это главный минерал, ответственный за построение эмали постоянного зуба после того как развитие зуба завершено. Эмаль зуба постоянно подвергается различным процессам деминерализации, но параллельно происходит процесс реминерализации, если в слюне присутствуют необходимые ионы. Эти процессы и ослабляют эмаль,  и укрепляют ее. Присутствие фтора в кислой среде уменьшает растворение гидроксиаппатита кальция.

Основной эффект фтора – это подавление деминерализации эмали, который реализуется через разные механизмы. В составе налета содержится большое количество бактерий, одна из основных в развитии кариеса S.mutans. Когда бактерии переваривают сахар, они продуцируют молочную кислоту, которая снижает ph слюны. Когда ph снижается  ниже критического для гидроксиаппатитов уровня (ph 5.5), начинается процесс деминерализации эмали и развивается кариес. В начальной стадии процесс обратим и возможно предотвратить формирование новых поражений адекватными профилактическими мерами.

Если фтор присутствует в ротовой жидкости, он уменьшает деминерализацию, абсорбируется кристаллической решеткой и защищает кристаллы от растворения. Так как ионы фтора покрывают кристаллы частично, непокрытые участки продолжают растворяться на некоторых участках зуба, если ph падает ниже 5,5. Когда ph растет выше критического уровня 5,5, повышенный уровень фтора запускает реминерализацию, потому что он абсорбируется самостоятельно эмалью и формирует фтораппатит. После  повторяющихся циклов деминерализации и реминерализации, наружняя часть эмали может измениться и стать более устойчивой к воздействию кислой окружающей среды, вплоть до понижения критического уровня ph до 4,5 для новообразованных кристаллов. Это и есть самый важный эффект фтора.

Также предполагают, что ионы фтора могут воздействовать на физиологию микробной клетки, что опосредованно влияет на деминерализацию. Ионы фтора поражают микробов несколькими путями. Один из них – прямое ингибирование клеточных ферментов –  гликолитических. Он также влияет на проницаемость мембраны клеток и снижает цитоплазматический ph, таким образом уменьшая продукцию кислот путем гликолиза.

Чрезмерное использование и токсичность фторидов

Флюороз – это приобретенное поражение эмали, которое развивается в процессе ее формирования. Он вызывается системным превышением допустимой концентрации фтора в течение первых шести лет жизни, когда формируется эмаль коронок постоянных зубов. Эмаль такая содержит больше белков, она более пориста, менее прозрачна и с более выраженной опаковостью. Клинические проявления варьируются от узких, белых горизонтальных линий, пятен или желтых/светлокоричневых окрашенных участков пористой эмали до дефектов эмали разной степени выраженности. Для оптимального эффекта средств, содержащих фтор, важно следовать рекомендациям по их использованию, тогда использование фтора будет безопасно, а противокариозный эффект его выражен.

Также, как и большинство других веществ, которые мы используем в повседневной жизни (кислород, соль), фтор может быть токсичен в определенных количествах. Острая токсическая реакция может быть после проглатывания одной и большего количества доз фтора в течение короткого промежутка времени, что приводит к отравлению. Желудок – первый орган, который поражается. Первые симптомы – тошнота, боль в животе, кровавая рвота и диарея. Затем следует коллапс с бледностью, слабостью, поверхностным дыханием, приглушенными тонами сердца, влажной, холодной кожей, цианозом, расширенными зрачками, гипокальциемией и гиперкалиемией, и возможным наступлением смерти в течение 2-4 часов. Другие возможные симптомы – мышечный паралич, карпопедические спазмы, спазмы конечностей.

Основываясь на исследованиях и описаниях некоторых случаев передозировки, вероятная токсическая доза фтора составляет 5мг\кг массы тела. Это минимальная доза, которая может вызвать серьезные, угрожающие жизни состояния и требует оказания помощи и госпитализации. Пример: вероятная токсическая доза для ребенка весом 20 кг будет достигнута при употреблении 100 гр (75мл) пасты, содержащей 1000-1500 ppm фторидов или 100 таблеток, содержащих фториды (0,5-1 мг фторидов).

Несмотря на широкую распространенность фтора в нашей жизни и серьезность состояний, связанных с его токсичностью, число случаев острых отравлений сегодня, в сравнении с началом 20 века, очень мало. Фторид натрия использовался как пестицид и крысиный яд. Из-за своего внешнего вида его часто путали с мукой, сахарной пудрой и другими похожими продуктами, которые используются на кухне. Самый яркий пример случился в госпитале Орегона в 1942 году. Во время приготовления яичницы порошковое молоко было перепутано с натрия фторидом, что вызвало 467 острых отравлений, 47 из которых были смертельны. Случай считается самым массовым отравлением фторидами.

Сегодня, отравления связаны в основном с неконтролируемым употреблением продуктов для гигиены полости рта и водой, содержащей повышенное количество фтора.

Европейские рекомендации по употреблению фторидов

Европейская академия детской стоматологии рекомендует всем, включая беременных женщин, профилактическое использование фторсодержащей зубной пасты в качестве первичной профилактической меры против кариеса. Самый эффективный способ профилактики кариеса – чистка зубов дважды в день. Дети могут сплевывать зубную пасту и не полоскать рот после этого. Родители должны начинать чистить зубы ребенку пастой, содержащей фтор, как только прорежется первый зуб в концентрации рекомендованной ЕАПД. Родители должны использовать рекомендованное количество зубной пасты и помогать или следить за чисткой зубов у ребенка как минимум до возраста 7 лет.

Заключение

Фториды присутствуют в окружающей среде и всегда будут в нашей жизни. Фтор поступает с едой, воздухом и средствами с фтором. Фтор может быть токсичен в экстремально высокой концентрации. Его ежедневное использование в концентрации доступной в продуктах для гигиены полости рта безопасно. ЕАПД рекомендует профилактическое местное применение фторсодержащих средств в связи с его кариесстатическим эффектом.

«Ты можешь не чистить все свои зубы, чисти только те, которые хочешь сохранить»

FLUORIDE: A REVIEW OF USE AND EFFECTS ON HEALTH+

Domen Kanduti, Petra Sterbenk, and Barbara Artnik