Zawartość magnezu w szkliwie zębów stałych u dzieci z Białegostoku i Szczecina (badania in vitro)

Magnez należy do pierwiastków niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania organizmu ludzkiego. Bierze udział w reakcjach syntezy i kontroli związków o wiązaniach bogatoenergetycznych i nośników elektronów. Uczestniczy w tworzeniu centrów biorących udział w aktywacji enzymów, jest niezbędny w ponad 300 reakcjach enzymatycznych. W formie zjonizowanej występuje głównie w surowicy krwi, natomiast w postaci związanej w komórce (cyt za 3). Średnia zawartość magnezu u dorosłego człowieka wynosi 15 mmol/kg przy czym 50% tej wielkości dotyczy kości (3, 8, 9). Zawartość magnezu w ustroju człowieka uwarunkowana jest jego obecnością w środowisku zewnętrznym, a więc głównie w wodzie, glebie a tym samym w produktach pokarmowych (3). Zwiększona zawartość metali ciężkich a także fluorków w środowisku może powodować niedobory tego pierwiastka w pokarmach i wodzie (3, 6). Fluorki wiążąc magnez tworzą trudno rozpuszczalny fluorek magnezu. W regionie szczecińskim znajdują się zakłady przemysłowe nawozów fosforowych oraz elektrownie spalające węgiel. Obecność ich sprawia, że w środowisku, a tym samym, w produktach żywnościowych spotykamy coraz mniej magnezu a coraz więcej fluorków i związków siarki.

Celem pracy była analiza porównawcza zawartości magnezu w szkliwie zębów stałych u dzieci mieszkających w Białymstoku i Szczecinie.

Badanie przeprowadzono na zębach stałych usuniętych ze wskazań ortodontycznych u dzieci w wieku 12-14 lat. Grupę I stanowiły zęby pochodzące od dzieci z Białegostoku, grupę II zęby stałe dzieci szczecińskich. W każdej grupie zbadano 10 zębów. Zęby te nie wykazywały widocznych uszkodzeń ani przebarwień szkliwa. Do chwili badania przechowywano je w temp. 4°C. Mikropróby pobierano metodą biopsji kwasowej z modyfikacją własną (4). Pobierano je ze środkowej części powierzchni policzkowej szkliwa przy użyciu 3 µl kwasu HClO₄ o stężeniu 0,5 mol/dm³, w czasie 30 s. Wykonano badanie 3-krotnie otrzymując kolejne 3 warstwy z tego samego miejsca. Pobraną próbkę umieszczano w probówkach typu Safe-Lock firmy Eppendorf i przygotowywano natychmiast do badań. Analizę chemiczną magnezu i wapnia wykonano metodą atomowej spektrometrii absorpcyjnej. Wykonanie analizy wapnia było konieczne dla obliczenia masy pobranego szkliwa oraz grubości trawionych warstw. Analizę chemiczną wykonano w Zakładzie Biochemii i Chemii PAM. Wyniki poddano analizie statystycznej w oparciu o test t-Studenta na poziomie istotności różnic p <= 0,05.

Łącznie wykonano 60 prób, po 30 dla każdej grupy badanej. W badanych próbkach określono zawartość wapnia i przy założeniu stałej, 37,4% (ww.) jego zawartości, obliczono masę oraz grubość kolejnych warstw szkliwa, zgodnie z założeniem, że gęstość szkliwa w badanym materiale jest stała i wynosi 2,95 g/cm³ (2).

W tabeli 1 przedstawiono masę wytrawionego szkliwa w obu grupach badanych.

Z analizy tabeli 1 wynika, że szkliwo dzieci szczecińskich (Grupa II) było bardziej odporne na trawienie 0,5 M kwasem nadchlorowym niż szkliwo zębów dzieci z Białegostoku (Grupa I). Różnice te były statystycznie znamienne dla wszystkich badanych warstw szkliwa na poziomie istotności p <= 0,05.

Na podstawie uzyskanych wartości mas wytrawionego szkliwa obliczono grubość kolejnych trawionych warstw szkliwa. Wyniki prezentuje tabela 2.

Jak wynika z danych zawartych w tabeli 2 najmniej podatną na działanie 0,5 M kwasu nadchlorowego była warstwa powierzchniowa szkliwa zębów dzieci szczecińskich. Jej grubość wynosiła 2,45 ? 0,57 ?m. Także dwie kolejne warstwy szkliwa zębów dzieci ze Szczecina ulegały trawieniu trudniej niż odpowiednie warstwy szkliwa zębów dzieci z Białegostoku. Najbardziej podatną na działanie kwasu była druga trawiona warstwa zębów dzieci białostockich. Grubość tej warstwy wynosiła 3,69 ? 0,20 ?m. Średnia głębokość trawienia, obliczona na podstawie wartości grubości kolejnych warstw szkliwa, jaką uzyskano po trzykrotnej aplikacji kwasu w tym samym miejscu, wynosiła dla zębów dzieci szczecińskich 7,1 ? 1,5 µm, a dla zębów dzieci białostockich 8,5 ? 0,6 µm. Wartości te różniły się statystycznie znamiennie na poziomie istotności p <= 0,05.

We wszystkich badanych warstwach szkliwa określono zawartość magnezu. Wyniki przedstawia rycina 1.

Rozpatrując wyniki zawartości magnezu w kolejnych trawionych warstwach szkliwa można zauważyć, że najwięcej tego pierwiastka, 79,9 ? 11,6 mmol/kg szkliwa, stwierdzono w powierzchniowej, zewnętrznej warstwie szkliwa u dzieci białostockich. W zębach dzieci szczecińskich uzyskano mniejszą zawartość magnezu w pierwszej, trawionej warstwie szkliwa. Wynosiła ona 68,5 ? 8,7 mmol magnezu/kg szkliwa. Wyniki te różniły się statystycznie znamiennie na poziomie istotności różnic wartości średnich p <= 0,01. W drugiej badanej warstwie zębów z Białegostoku uzyskano mniejszą zawartość magnezu wynoszącą 72,6 ? 4,8 mmol/kg szkliwa. Zawartość magnezu w najgłębszej, 3 warstwie szkliwa była wyższa niż w 2 warstwie trawionego szkliwa i wynosiła 77,9 ? 11,6 mmol/kg szkliwa. Wynik ten był zbliżony do wyniku uzyskanego w warstwie pierwszej. Równocześnie zaobserwowano mniejszą zawartość magnezu w szkliwie badanych zębów ze Szczecina. W drugiej warstwie szkliwa zębów szczecińskich uzyskano 60,3 ? 4,8 mmol magnezu/kg szkliwa. Wynik ten różnił się statystycznie znamiennie od wyniku otrzymanego w I Grupie badanej na poziomie istotności p <= 0,001. Zawartość magnezu w trzeciej badanej warstwie szkliwa zębów dzieci ze Szczecina była wyższa od otrzymanego w warstwie drugiej tej grupy zębów, lecz statystycznie znamiennie niższa od wyniku uzyskanego w grupie zębów z Białegostoku, na poziomie istotności p <= 0,05. W obu badanych grupach zębów zewnętrzna warstwa szkliwa mająca stały kontakt ze środowiskiem jamy ustnej oraz wewnętrzna okazały się najbogatsze w magnez. W zębach pochodzących z regionu nie uprzemysłowionego, jakim jest region białostocki, uzyskano znamiennie wyższe zawartości magnezu w szkliwie w porównaniu z regionem szczecińskim. Świadczy to pośrednio o obecności tego pierwiastka w środowisku białostockim w znacznie wyższym stopniu niż w Szczecinie.

W uprzemysłowionych regionach zauważono systematyczne obniżanie się zawartości magnezu w pokarmach pochodzenia roślinnego i zwierzęcego (3). Zmniejszoną zawartość magnezu w środowisku naturalnym można tłumaczyć zwiększoną zawartością fluorków wiążących magnez w postaci nierozpuszczalnego MgF₂, a także zwiększoną ilością SO₂ w środowisku, który po utlenieniu do SO₃ wiąże magnez w glebie tworząc nierozpuszczalne w wodzie siarczany. Ponadto niekontrolowane stosowanie nawozów sztucznych w celu nawożenia gleby powoduje stałe zmniejszanie się magnezu w środowisku glebowym. Pozwala to odnieść pośrednio do badań szkliwa zębów dzieci szczecińskich, u których stwierdzono obniżenie zawartości magnezu w szkliwie w porównaniu z zębami dzieci białostockich.

Magnez w środowisku występuje w 95% jako część mineralna, a tylko 5% znajduje się w organicznych związkach gleby (3). Magnez przyswajany przez rośliny to głównie magnez znajdujący się w postaci jonowej. Stałe zubażanie środowiska naturalnego o ten pierwiastek prowadzi do zaburzeń w organizmie człowieka, a w konsekwencji do schorzeń z tym związanych (3, 5, 7).

Podsumowując otrzymane wyniki można powiedzieć, że szkliwo dzieci z regionu białostockiego wykazywało wyższe wartości magnezu w porównaniu ze szkliwem zębów dzieci z regionu szczecińskiego. Szkliwo zębów dzieci ze Szczecina okazało się jednak mniej podatne na trawienie kwasem od szkliwa zębów z Białegostoku. Można przypuszczać, że spowodowane było to lepszą mineralizacją tkanek zęba uwarunkowaną obecnością wapnia i prawdopodobnie fluorków. Oba te pierwiastki są antagonistami magnezu (1, 6, 7, 8). Jak wynika z bogatego piśmiennictwa fluorki kumulując się w organizmie człowieka, w tym w tkankach zęba, powodują znaczny ubytek magnezu (3, 7).

Zawartość magnezu w szkliwie zębów może być dość czułą i dokładną metodą określania niedoborów tego pierwiastka w organizmie człowieka, zważywszy fakt, że przedstawioną metodę biopsji kwasowej można bezpiecznie stosować w badaniach in vivo.