Biochimica del cavo orale

Biochimica del cavo orale

Ambiente orale

L'ambiente orale è un ambiente fisico-chimico che occupa e influenza la cavità della bocca (le cui proprietà sono modificate da batteri e cibo) e i suoi compartimenti. Comprende:

• Elementi di transito (alimenti, aria)
• Elementi propri
• Elementi costanti (saliva)
• Elementi incostanti
• Flora più o meno specifica, mobile o fissa (placca batterica dentaria)

L'interazione tra questi elementi e le fluttuazioni di questo ambiente sui costituenti fissi delimitano questo compartimento (gengive, denti, lingua, mucosa).

Bocca

La bocca è suddivisa in piccoli ecosistemi indipendenti. La relazione tra superficie dentale ed il resto della bocca può essere schematizzata come segue: smalto + ambiente interagisce con saliva mista, dieta, batteri. È un'interazione dinamica che forma la placca dentale (batteri specifici, matrice, fluido). Essa si forma sul dente nel suo ambiente naturale e non può essere rimossa con un getto di acqua. Ha la caratteristica di un semplice tessuto con una matrice (proteina + polisaccaridi) immerso nel fluido derivante dalla saliva. È presente nelle bocche sane e non induce ad alterazioni patologiche.

Principali malattie dentali

• Carie dentali (perdita di materiale calcificato del dente)
• Malattie parodontali (processo infiammatorio cronico; distruzione graduale dei tessuti di supporto del dente, spesso associato alla formazione dei calcoli)

Fluido orale o saliva totale

• È un secreto prodotto dalle ghiandole, ghiandolare → salive
• Origine non ghiandolare: fluido proveniente da mucosa orofaringea (simile al plasma); fluido gengivale (fluido extracellulare derivato dall'epitelio delle fessure gengivali); detriti di cibo; composti derivati dal sangue.

La clearance dei composti provenienti dal plasma nella saliva può coinvolgere diversi processi:

• Ultrafiltrazione attraverso le giunzioni tra le cellule di unità secretoria.
• Trasudazione dei composti del plasma nelle cavità del fluido gengivale in caso di infiammazione.
• Trasporto selettivo attraverso le membrane (diffusione passiva → proteine lipofiliche; trasporto attivo → proteine canale).

Origine della saliva

Parotide, sottolinguale, sottomandibolare; secrezione attiva (richiede ATP) delle 3 ghiandole maggiori e molte minori.

• Ghiandole parotidi (sierose): saliva senza mucine, di tipo sieroso.
• Ghiandole sottolinguale e sottomandibolare: saliva mista siero-mucosa.

La composizione della saliva varia in funzione della composizione sierosa o mucosa delle ghiandole. Condizione basale:

• Sottomandibolari 65%
• Mista parotidi 23%
• Minori 8%
• Sottolinguali 4%

Si produce più saliva durante la masticazione o quando si ha fame (pregustazione, di tipo nervoso). Giornalmente si producono circa 500-1500ml. Flusso (saliva nell'unità di tempo) 0,5mL/min (segue un ritmo circadiano con un picco circa alle 18 ed è assente durante il sonno. La produzione della saliva viene influenzata quantitativamente e qualitativamente da numerose condizioni fisiologiche e patologiche (stimolo olfattivo o gustativo, stimolazione meccanica, stato ormonale, stato psicologico, farmaci, età, igiene orale, esercizio fisico). Incide maggiormente la masticazione (durante i pasti 1-2mL/min). Circa il 50% è prodotta dalle ghiandole maggiori. È influenzata da intensità e durata dello stimolo: ora del giorno, tipo di dieta, età, sesso.

Relazione tra flusso salivare e patologia cariosa

Produco saliva → CO₂ → neutralizzo acidità aumentando il potere salivizzante nei confronti dell'ambiente acido. Assenza → incremento carioso. Riduzione flusso → incremento suscettibilità alla carie. Elevato flusso → aumento resistenza alla carie. Intervallo di pH della saliva mista (sputo) → 5-8 e valore medio 6,5-7. Il pH salivare segue sempre la quantità della secrezione salivare (più basso al mattino, più alto del valore valutato a riposo). Il pH dipende dal flusso salivare. La composizione salivare presenta variazioni considerevoli nel tempo. È difficile indicare i valori normali dei parametri salivari → intervalli di [ ] per i componenti della saliva → fluido dinamico (si cerca di usarlo in campo diagnostico).

Composizione saliva mista

Raccolta dalla bocca durante stimolazione con paraffina solida. Ha composizione variabile e eterogenea ed è importante perché dà origine ai tegumenti dello smalto. Secrezione della saliva (processo attivo) → composizione diversa da quella del plasma. È ipotonica rispetto agli altri fluidi biologici.

pH: media

• Saliva totale: 5,6-6,2
• Saliva mista: 5,6-7,9

Il pH aumenta dopo un pasto (produzione saliva) e diminuisce durante il sonno. Contiene dei gas disciolti:

• O₂ 2% volume salivare
• N₂ 0,9%
• CO₂ 10-20% senza stimolazione, 50% stimolazione, ¼ legata a proteine, ¾ in equilibrio con CO₃^2- e H₂CO₃

CO₂ + H₂O → H₂CO₃ catalizzata da anidrasi carbonica VI salivare H₂CO₃ + H₂O → HCO₃^- + H₃O⁺

Componente inorganica

99,5% acqua 0,5% ioni (K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, H⁺, Cl^-, HCO₃^-, I^-, F^-, HPO₄^2- che possono generare una capacità tampone); piccole molecole organiche (urea, ormoni, lipidi, DNA, RNA) e da un complesso proteoma. L'intensità di stimolazione influenza la secrezione (parotide, sottomandibolare, sottolinguale, minori). Il contributo delle sottomandibolari diminuisce all'aumentare dello stimolo; la parotide il contrario. Dall'origine della saliva possiamo prevedere la composizione e la consistenza [K⁺] maggiore → [Na⁺] minore.

Componente organica

Il Ca²⁺ è importante per il mantenimento dello smalto salivare, aumenta con l'aumentare della stimolazione. Si lega ai carbonati e ai fosfati. Sono importanti per la pellicola acquisita esogena. Fosfati salivari → 10% organici, 70% piccole molecole semplici ultrafiltrabili, 10% P₂O₄^4-. [Ca] e [P] → importanti per il mantenimento dello smalto. ↑ [ ] - ↓ suscettibilità nel passaggio da apatite a demineralizzazione. Ca e P sono in condizione di soprassaturazione che si trovano legate a delle proteine della saliva per ridurre la demineralizzazione. Il pH dipende da Ca e P → ↓ [Ca⁺] e [P]^- - ↓ il valore soglia del pH. pH aumenta → precipitazione → tartaro. Fluoruri: un aumento di secrezione porta ad una diminuzione di F, è trasportato in maniera passiva, fluorurosalia dipende da quello che ingeriamo (H₂O, dentifrici). Nitriti: vengono assorbiti nel tratto gastroenterico e attraverso le ghiandole raggiungono la cavità buccale.

Funzioni

• Ruolo nella nitrazione: permette le sensazioni gustative; permette la lubrificazione del bolo alimentare; contribuisce al processo digestivo.
• Ruolo di difesa: mantenimento del pH buccale; riduzione del tempo di coagulazione; possiede sostanze che si comportano come una tromboplastina tissutale. Se il pH ↑ nella saliva: l'equilibrio precario si rompe e si ha precipitazione (la placca è un derivato tartarico). Se il pH ↓ : PO₄^3- (nell'apatite dello smalto soltanto in tracce) vuole abbandonare l'apatite dello smalto (pH critico 5,5).

Componente organica: (componente non proteica e lipidica)

In piccole quantità! Acido urico (uno dei più importanti antiossidanti della saliva), bilirubina, creatina, glucosio, amminoacidi, lipidi, amine, acidi grassi, lattato.

Proteine/composti polipeptidici

I livelli di proteine a livello salivare aumentano anche attraverso l'attività ß-simpatica nelle ghiandole salivari, dal momento che la produzione di saliva è principalmente indotta dall'azione dei mediatori adrenergici. La saliva contiene un elevato numero di composti proteici, le cui struttura e funzione sono ben studiate con le tecniche di biochimica tradizionale (HPLC, elettroforesi su gel, elettroforesi capillare, NMR, spettrometria di massa, dosaggi immunologici). Numerosi sforzi sono stati effettuati per ottenere un pattern (profilo) di tutte le proteine salivari grazie alle tecniche di proteomica (proteoma = insieme delle proteine di un organismo prodotta da un genoma). Grazie ai metodi di proteomica, sono state finora identificate circa 300 proteine salivari. Tra le diverse proteine che sono state identificate con i metodi classici si annoverano le proteine di origine ghiandolare: amilasi (la più abbondante, circa il 30-50% delle proteine totali), PRP (ricche di prolina), slgA (emoglobina A salivari), anidrasi carbonica. Le proteine salivari hanno un ampio spettro di proprietà funzionali.

Coinvolgimento in

• Risposta immunitaria e protezione tessuti orali (lisozima, lactoferina, lattoperossidasi, immunoglobuline, agglutinine e mucina)
• Attività enzimatica (enzimi ed inibitori di enzimi)
• Funzione ormonale (ormoni quali fattore di crescita, citochine ed interleuchine)
• Inibizione della precipitazione del calcio (PRP e staterine promuovono la rimineralizzazione dello smalto legandosi agli ioni calcio)
• Digestione (amilasi e lipasi)
• Inibizione delle proteinasi (cistatina, inibitore della serina, proteinasi, inibitori tissutali delle metalloproteinasi)
• Altre funzioni (trascrizione, proliferazione cellulare, trasduzione del segnale, chemiotassi e motilità cellulare)

Ormoni

L'informazione relativa all'origine degli ormoni salivari consente una definizione del loro ruolo e la loro connessione con gli stati fisiologici e patologici.

Proteine salivari

In termini di peso, la maggioranza delle proteine salivari è glicosilata. Vengono suddivise in:

• Proteine pesantemente glicosilate: MG1, MG2, agglutine, PRP glicosilate, sIgA
• Proteine non glicosilate: (sono più piccole) PRP acide e basiche, cistatine, staterine, istatine

Glicoproteine mucose MG

MG1 e MG2 sono le principali proteine salivari secrete dalle ghiandole SM e SL. MG1: proteina più grande e maggiormente glicosilata presente nella saliva umana, contiene 78% di carboidrati di cui ½ circa oligosaccaridi sono neutri (56%), più di ¼ sialati (26%), solfatati (19%), livello di eterogeneità della glicosilazione molto elevato. Numerose applicazioni biologiche.

1. Numerosi legami O-glicosilici—gel solubile
2. È presente nella primitiva pellicola dello smalto (funziona da interfaccia tra la superficie del dente e l'ambiente orale)
3. Si lega a pochi batteri rispetto a MG2, come per esempio a Helicobacter pylori, in modo specifico—campo diagnostico.

MG2: 68% del peso delle proteine è rappresentato dal carboidrato (fino a 41 strutture oligosaccaridiche diversi contenuti fino a 12 residui zuccherini, che sono stati caratterizzati strutturalmente). Come per le proteine ricche di prolina, il livello alto di glicosilazione delle MG2 spiega la loro proprietà viscoelastica- importante per la lubrificazione masticatoria. Lega un largo spettro di diversi GRAM+ e GRAM- (specie microbiche orali). L'associazione tra MG2 e batteri in soluzione—formazione di aggregati ed eliminazione dei batteri dalla cavità orale. Da qui le mucine possono essere considerate parte dell'intrinseco sistema di difesa orale (congenito!).

Agglutine

Agglutine è la seconda glicoproteina per grandezza nelle secrezioni salivari: contiene 14 siti di potenziale N-glicosilazione; contiene circa 25% carboidrati ed è N-glicosilata; principale funzione è quella di aggregare batteri e consentire l'eliminazione. Ha un'elevata affinità per S. mutans.

sIgA

sIgA è l'immunoglobulina più abbondante nella saliva - complesso di numerosi polipeptidi. Consta di una componente secretoria che è legata covalentemente a 2 molecole di IgA con una catena di giunzione (J). La glicosilazione è più a livello della componente secretoria (N-glicosilazione). La glicosilazione di sIgA e di tutte le proteine serve a proteggere queste proteine dell'attività proteolitica. Lega: m.pylori, s.pneumonia, e.cori.

Proteine salivari fosforilate

PRP, staterine, cistatina. La maggior parte delle fosfoproteine fosforilate a livello dei residui di serina. È ben riconosciuto che lo stato di sovrasaturazione della saliva nei confronti dei sali di fosfato di (?) è attribuibile al ruolo biologico delle proteine salivari fosforilate. La fosforilazione aggiunge una carica negativa alle molecole proteiche conferendo loro una affinità per la superficie dello smalto. (ruolo importante delle fosfoproteine per l'omeostasi minerale). PRP acide: grado di fosforilazione aumenta con l'età. Sono inibitrici della crescita dei cristalli di fosfato di calcio.

Pellicola acquisita

È perennemente adesa allo smalto dentinale e alle mucose orali (si forma pochi minuti dopo la detersione dei denti). Può essere intesa come la conditio sine qua non per una prima adesione microbica. È un sottile strato di materiale organico amicrobico (non contiene batteri o ne contiene pochissimi). Può essere isolata se si tratta brevemente un dente con acido cloridrico per ricavarne delle striscioline di dimensione minima. La placca batterica inizialmente aderisce alla pellicola acquisita, che è costituita da muco e glicoproteine di origine salivare, che, a poche ore dalla sua formazione, diviene sede di colonizzazione da parte di numerose specie batteriche, inserite in una matrice extracellulare.