Биохимические свойства и стоматологические эффекты простых и сложных углеводов

Среди углеводов различают моносахариды, дисахариды, олигосахариды и полисахариды. К простым моносахарам относят глюкозу, галактозу и фруктозу. Эти сахара наиболее доступны для микробного гликолиза и поэтому имеют высокий ацидогенный потенциал. Дисахара — углеводы, состоящие из двух простых сахаров: лактоза = глюкоза + галактоза; сахароза = глюкоза + фруктоза; мальтоза = глюкоза + глюкоза.

Взаимные превращения простых сахаров в дисахариды и обратно являются нормальными биохимическими процессами в кариесогенном налете. Все дисахара - хороший субстрат для гликолиза, а сахароза, кроме того, еще и источник для микробного синтеза глюкана, необходимого для построения налета на гладких поверхностях зуба. К олигосахаридам относят углеводы, состоящие из нескольких простых сахаров, — декстраны.

Как правило, декстраны отличаются клейкостью и поэтому стимулируют прирост налета. Олигосахара медленно разлагаются до простых сахаров, пролонгируя ацидогенный эффект продуктов. Полисахариды (крахмал, клетчатка) — это полимеры простых сахаров. Плотные волокна нативной клетчатки требуют пережевывания, чем стимулируют слюноотделение и, соответственно, процессы реминерализации эмали. Прошедшие кулинарную термическую обработку крахмалы постепенно, медленно превращаются под действием амилаз слюны и налета в олиго-, ди- и моносахариды, реализуя весь присущий им химический потенциал.

Крахмалы

Крахмалы (картофель, рис, хлеб) составляют около 90% углеводной нагрузки человека и, соответственно, около 60% массы всей потребляемой пищи. В соответствии с современной диетологической концепцией, доля сложных углеводов в рационе должна стать еще более значительной за счет замещения вредных для здоровья, но энергоемких жиров. Потребление сахара и рождаемое им вкусовое ощущение сладкого ассоциируется с удовольствием.

Есть данные о том, что этот положительный рефлекс заложен генетически: при поступлении в амниотическую жидкость раствора сахарозы глотательные движения плода активизируются. Пристрастие к сахару поддерживается физиологически: сахароза легко всасывается в желудочно-кишечном тракте и создает быстрый (хоть и непродолжительный) эффект насыщения. Кроме того, привлекательный образ сладостей зафиксирован в культурном опыте человечества: сладости традиционно выступают в роли приза, подарка, средства для поддержания дружеских отношений и т. д.

Все сказанное выше заставляет признать, что для активного потребления углеводов вообще и сахара в частности у человечества есть вполне достаточные основания, поэтому простой запрет на потребление углеводов не может быть признан разумной профилактической мерой. Сочетание физиологической потребности, психологической симпатичности и экономической доступности сахаров с их высоким ацидогенным потенциалом превратили сладкую пищу в главный объект диетологических стоматологических исследований.

Кариесогенный потенциал углеводов

Кариесогенный потенциал углеводов начали пристально изучать в 1950-х годах. Основой для подозрений сахара в кариесогенности стали эпидемиологические данные и наблюдения в отдельных группах. Поскольку до середины XX века производство сахара оставалось технически сложным и дорогим, уровень потребления сахара населением в те времена соответствовал уровню его материального благосостояния.

Кариес называли болезнью богатых: он стремительно рос в Европе и США вслед за ростом потребления сахара (вплоть до 1970-х годов), а позже - и в развивающихся странах. Анализ потребления сахара и КПУЗ населения 90 стран в 1970-х годах привел к заключению о том, что увеличение годового среднедушевого потребления сахара на 20 г влечет за собой прирост КПУЗ на 28%.

Рост потребления сладостей в середине XX в. объяснялся не только экономическими причинами, но и значительными переменами в традициях питания индустриального общества: по мере эмансипации женщин и их ухода из кухни на производство домашняя еда все в большей мере заменялась продукцией общепита и пищевой промышленности, все популярнее становились сладкие «перекуски». Роль этих кулинарных новинок в развитии кариеса подтвердило исследование, обнаружившее прямую математическую зависимость между КПУЗ детей и расстоянием от их дома и школы до лавки, торгующей «перекусками».

Эксперименты на животных подтверждали высокий кариесогенный потенциал сахара: у крыс, потреблявших ad libidum те или иные продукты, прирост кариозных очагов коррелировал с процентным содержанием сахара в еде. В результате многочисленных исследований были сделаны выводы о том, что сахар является главным виновником прироста кариеса при годовом потреблении, превышающем 15 кг на душу населения (40 г в день).

Поэтому в целях профилактики кариеса предлагалось ограничить употребление сахара тридцатью граммами в день, а сладости отнести к категории «детских воскресных радостей». В стоматологии долго дискутировался вопрос о механизмах влияния сахаросодержащих диет на состояние зубов. Были получены свидетельства того, что избыточные количества сахара негативно влияют на все виды обмена в человеческом организме и таким образом снижают кариесрезистентность формирующихся зубов и защитные свойства слюны.

В других опытах удалось ясно показать преимущественно местное кариесогенное действие сахара: кариес у крыс не развивался, если они получали сахарный корм через зонд, но процветал, когда эта же пища поедалась обычным путем и вступала в контакт с зубами.

Ацидогенность сахаросодержащих продуктов

Далее было определено, что на ацидогенность сахаросодержащих продуктов существенно влияют их другие, «местные» свойства, главными из которых являются те, что определяют ретенцию углеводов в налете или, иными словами, определяют, каким временем располагает налет для того, чтобы использовать сахаропродукты прежде, чем они будут смыты слюной и проглочены.

Поэтому ацидогенность продукта определяется и его консистенцией: жидкие сиропы и напитки быстрее вымываются с поверхности зуба и налета, чем твердые продукты (однако твердые продукты требуют пережевывания и тем самым стимулируют слюноотделение, из-за чего их клиническая кариесогенность снижается). Длительность ретенции продукта определяется и его клейкостью.

Доказано, например, что кусковой сахар, ирис, карамель резко снижают pH в налете через 10 мин после попадания в полость рта, но через 30 мин pH восстанавливается, тогда как шоколад снижает pH в меньшей степени, но это снижение сохраняется до 45 мин — в результате кариесогенность шоколада оказывается более высокой. Кариесогенность продуктов с высокой ретенцией существенно увеличивается, если они содержат крахмалы, постепенно высвобождающие моносахара для микробного гликолиза.

Стефан провел исследование, позволив крысам поедать ad libidum различные добавки к их основной диете, и таким образом получил данные, позволившие построить эти продукты в ряд нарастающей кариесогенности. Продукты, вызывающие прирост более чем 10 кариозных полостей, Стефан назвал кариесогенными. Следует оговориться, что крысы принимали различные добавки с различным аппетитом (например, очень часто пили колу и игнорировали молоко), поэтому эту шкалу нельзя считать абсолютно строгой.

В классическом исследовании, проведенном Гуфтанссон в 1954 г. в группе добровольцев, было убедительно доказано, что кариесогенный эффект сладкой пищи зависит не столько от содержания в ней сахара, сколько от частоты ее потребления, что особенно ярко проявляется при высокой клейкости пищи. Был сделан важный вывод о том, что интенсивность прироста кариеса зависит от совокупного времени сохранения повышенной концентрации сахаров в налете, в том числе — от частоты приема пищи.

Долгое время стоматологи советовали заменить конфеты на фрукты и овощи. Однако при более пристальном изучении выяснилось, что многие из них содержат до 6% сахаров (глюкоза, фруктоза, сахароза). Предположение о том, что природные сахара растений, будучи заключенными внутри клетки, окажутся менее агрессивными, не оправдались: цельные фрукты и соки, полученные из них, проявили одинаковой кариесогенный эффект. В последние годы среди факторов риска раннего детского кариеса называют свободный доступ малышей к бутылочке с соком.