BIOKEMIJA

AMALGAMA PROF. DR. ALJOŠA BAVEC

Kitajci (659): “Srebrna pasta“

Louis Regnart (1818) = oče amalgama - dodatek ţivega srebra. amalgam (fra.) = zmes; malagma (lat.) = mehka snov

Auguste Traveau (1826): Francoski kovanci in boljši amalgam.

Brata Crawcour (1833): Prineseta amalgam v ZDA.

Westcott (1844): 50 % zalivk v NY je iz amalgama.

G.V. Black (1895): Objava sestave dentalnega amalgama.

Dr. Wilmer Eames (1959): Hg : zlitina=1 : 1.

ZGODOVINA

Definicije:

Zlitina : Zmes dveh ali večih kovin.

Amalgam: Zlitina ţivega srebra (Hg) in ostalih kovin (Ag,

Sn, Cu, Zn) v razmerju 1:1.

Živo srebro : Srebrno-bela strupena kovina, ki je pri sobni

temperaturi v tekočem agregatnem stanju.

KEMIJSKA SESTAVA IN LASTNOSTI

min

64%

max

28%

max 6% max 2%

50 %

Srebro

Kositer

Baker

Cink

SESTAVA KLASIČNEGA AMALGAMA

100%

50 %

Ţivo srebro

32%

14%

3% 1%

50%

100 % Srebro

Kositer

Baker

Cink

Ţivo srebro

Problemi: Nastanek faze gama Ag3Sn, ki

reagira z Hg v fazo gama-1 Ag2Hg3 (oksidant)

in fazo gama-2 Sn7-8Hg (reducent).

Faza gama-2 je občutljiva na korozijo (slina,

galvanske celice) in je manj mehansko

odporna (gama-2 se razpade v Hg in Sn).

Robovi zalivke so krhki in počijo.

Klasični

amalgam

AMALGAM - GALVANSKE CELICE

Na katodi nastaja baker (oksidant), na anodi

izginja cink (reducent). V amalgamski zalivki

korozijo povzroča potencialna razlika med

materialoma. Faza gama-2 Sn7-8Hg (anoda)

oksidira (korodira).

Kovina/kation E0 (V) Kovina/kation E0 (V)

litij/Li+ -3,01 cink/Zn2+ -0,76

rubidij/Rb+ -2,98 ţelezo/Fe2+ -0,44

cezij/Cs+ -2,92 kadmij/Cd2+ -0,40

kalij/K+ -2,92 indij/In3+ -0,34

barij/Ba2+ -2,92 talij/Tl+ -0,34

stroncij/Sr2+ -2,89 kobalt/Co2+ -0,27

kalcij/Ca2+ -2,84 nikel/Ni2+ -0,23

natrij/Na+ -2,71 kositer/Sn2+ -0,14

magnezij/Mg2+ -2,38 svinec/Pb2+ -0,13

berilij/Be2+ -1,70 baker/Cu2+ +0,35

aluminij/Al3+ -1,66 ţivo

srebro/Hg22+

+0,80

titan/Ti2+ -1,63 srebro/Ag+ +0,80

mangan/Mn2+ -1,18 zlato/Au3+ +1,42

krom/Cr2+ -0,91

Elektrokemijska napetostna vrsta (redoks vrsta):

oksidacija redukcija

Količino gama-2 se zmanjša z dodatkom bakra. Nastane AgCu,

ki reagira z fazo gama-2 v fazo eta Cu6Sn5 in fazo gama-1.

Sestava (zlitina do 50 %):

Srebro: 40-70 %

Baker: 12-30 %

Kositer: do 32 %

DANES - GAMA-2 “PROST“ AMALGAM

Srebrov amalgam

Srebro: 65 % min.

Baker: 15 % max.

Kositer: 29 % max.

Bakrov amalgam

Srebro: 40 % min.

Baker: 30 % max.

Kositer: 32 % max.

Lastnosti:

- enostavna uporaba in

priprava

- odporen na vlago

- mehak za obdelavo

- trden in dolgoţiv

- časovno varčen

- bakteriostatičen

- ekonomičen

- neestetski

- povzroča alergije oz. je

toksičen

vse starostne skupine

manjše do srednje velike zalivke posteriornih zob

kot osnova za druge materiale (keramika, metali)

takrat ko je osebna ustna higiena slaba

takrat ko je potreben velik poseg

takrat ko ima bolnik probleme s prekomernim vlaţenjem ustne votline

takrat ko je pomembna cena

Se ne uporablja:

- ko je bolnik alergičen na ţivo srebro

- ko je pomembna estetika

UPORABNOST

EU:

- v večini drţav se uporablja (UK, Italija, Francija...)

- prepoved uporabe ţivega srebra v amalgamskih zalivkah

(skandinavske drţave)

Japonska:

Dovoljena uporaba.

ZDA:

Dovoljena uporaba.

V SLOVENIJI AMALGAM NI PREPOVEDAN,

VENDAR SE MALO UPORABLJA.

Ţivo srebro – Hg

v. š . 80, srebrno bele barve, velika gostota (13,6 g/ml), Hg0 ,

Hg22+, Hg2+

Prehodna teţka kovina (ni bio-razgradljivo, kopičenje v telesu)

Tekoče agregatno stanje (lat. hydrargyrum; hydr.- tekoč, argyros - srebern)

Hlapljivost Hg0 (vnos skozi dihala)

Topnost Hg0 (56 g/l) in ionov Hg (soli) v vodi je dobra (vnos skozi prebavilo slab, 0-10 % absorpcija) ni strupenosti

Nastanek organokovinskih spojin (desna stran periodnega sistema, večja jedra, ni kationov, raje tvorba kovalentne vezi)

- V l ipidih topne ţivosrebrove sol i (črevesna mikroflora, CH3-Hg+, ) (vnos skozi prebavi lo dober, do 100 % absorpci ja ) strupenost

- Vezava na makromolekule (npr. na –SH skupine proteinov)

MOŢNI ZAPLETI V DENTALNI MEDICINI

ZARADI UPORABE AMALGAMA

Baker – Cu

Esencialna kovina (npr. citokrom oksidaze)

Cink – Zn

Esencialna kovina (npr. 150 encimov)

Preseţek esencialnih kovin vodi v medsebojno tekmovanje in pomanjkanje (npr. Cu zamenja Zn pri encimu karbonska anhidraza).

Srebro – Ag

Baktericiden. Protikariesno delovanje.

Kositer – Sn

Škodljivi učinki na pljuča.

OSTALI KEMIJSKI ELEMENTI V

AMALGAMU

ZOBOZDRAVNIKI IMAJO DO 4-KRAT VEČJE

IZMERJENE VREDNOSTI HG V URINU KOT

KONTROLNA SKUPINA

Kdaj? Namestitev in odstranitev zalivk

75% - 85% vdihane doze se absorbira preko pljuč

Hg0 je topen v maščobah in pride skozi pljučne membrane v

kri

Po krvi se razporedi po vsem telesu (skozi placento in krvno -

moţgansko pregrado – učinek na CŢS)

Encima hidrogen peroksidaza in katalaza ga oksidirata v Hg 2+

Hg2+ se kopiči v ledvicah in vodi v glomerulno proteinurijo

ABSORBCIJA HG0

KINETIKA IZLOČANJA HG0 V KRVI IN URINU

Kri Urin

Razpolovni čas po dolgotrajni

izpostavitvi Hg0

Hitra faza: 2-4 dni

Počasna faza: 16-45 dni

Razpolovni čas po dolgotrajni

izpostavitvi Hg0

Hitra faza (manj pogosta): 2-9 dni

Počasna faza: do 60 dni

Hg2+ se izloča z blatom in urinom, Hg0 pa z znojem in slino

GLOMERULNA PROTEINURIJA IN HG

Glomerulna proteinurija Povečana koncentracija

serumskih proteinov v urinu

zaradi poškodb kapilar v B.

kapsuli.

Vpliv Hg Indukcija avtoimunosti

(podgane).

KRONIČNI UČINKI ZASTUPLJENOSTI Z HG

Tabela 1: Ocena tveganja (HR) z Hg za nekatere bolezni (Nova Zelandija, N=20000).

Visoka ocena tveganja za endokrine, metabolne in imunske bolezni.

Tabela 2: Nevrološke bolezni (Nova Zelandija, N=20000).

Tabela 3: Ledvične bolezni (Nova Zelandija, N=20000). Ni pozitivne korelacije

med izpostavljenostjo

denatalnemu amalgamu

in nastankom bolezni

ledvic.

Moţnost povezave

dentalnega amalgama

in multipli skleroze.

Izboljšana ventilacija prostora

Uporaba zaščitnih mask in rokavic

ZAŠČITA PRI DELU

Silver Shield 4H

Učinkovine, ki povečajo izločanje Hg.

Npr. DMPS, DMSA. Obe spojini imata –SH skupine, ki veţeta Hg.

ZDRAVLJENJE

2,3 dimerkapto sukcinska kislina

DMSA

2,3 dimerkapto-1-propan sulfonat

DMPS

ANALIZA PROTEOMA

PATOGENIH

MIKROORGANIZMOV

USTNE VOTLINE PROF. DR. ALJOŠA BAVEC

ZNANJA DENTALNEGA ZDRAVNIKA V 21.

STOLETJU

Genomsko obdobje - projekt človeški genom

Genomika.

Transkriptomika.

SNPs.

Več kot 30.000 genov.

Znanje o zaporedju DNA ni dovolj za

učinkovito zdravljenje in diagnozo.

Postgenomsko obdobje

Proteomika.

Bioinformatika.

Ugotavljanje funkcij produktov genov.

3-krat več proteinov kot genov.

Pomen povezanosti znanj pri zdravljenju in diagnosticiranju zobnih bolezni.

Genomska analiza

zaporedje DNA, regulatorni elementi, izraţanje genov

Proteomska analiza

kvantitativna informacija o proteinih v celici, tkivu, organizmu

izraţanje proteinov in njegovih izoformnih oblik

proučevanje posttranslacijskih modifikacij

proučevanje interakcij protein -protein

DIAGNOSTIČNE METODE V DENTALNI

MEDICINI

Uporaba genomskih metod pri proučevanju ustnih bolezni in

zobnih anomalij:

1. Preproste ustne bolezni in zobne anomalije

podedovana hipodontia – sekalcev ali kočnikov (povezava z

Downovim sindromom – genetsko testiranje)

podedovane napake v strukturi sklenine in dentina

metoda SNP

GENOMIKA

2. Kompleksne ustne bolezni in zobne anomalije

dentalni karies, periodentalna bolezen, rak

ustne votline

– ugotavljanje genetskih faktorjev

– zdravljenje in preventiva

metoda DNA mikromreţe

GENOMIKA

Kompleksne ustne bolezni

Za razumevanje njihovega delovanja in bolj učinkovitega zdravljenja je

nujna uvedba metod proteomike.

Metode pri proučevanju ustnih patogenov:

1. Dvodimenzionalna elektroforeza (2D-elektroforeza)

– izražanje proteinov

Izoelektrično fokusiranje (1. dimenzija); ločevanje proteinov

glede na izoelektrično točko pI

SDS-elektroforeza (2. dimenzija); ločevanje proteinov glede na

molekulsko maso M r

2. Masna sprektoskopija (MALDI-TOF)

– identifikacija proteinov

PROTEOMIKA

Izoelektrično fokusiranje SDS -elektroforeza

2D-ELEKTROFOREZA

Pri nizkem pH so proteini pozitivno

nabiti, pri visokem pa negativno nabiti.

Stabilni pH gradient

Električno polje vleče proteine proti pI.

Proteini se ustavijo, ko njihova pI enaka

pH. Takrat so električno nevralni. pI pri pH 7,5

pI pri pH 6,8

pI pri pH 8,5

pI pri pH 10,1

pI pri pH 5,6

Obdelava proteinov z negativno nabitim

SDS proteini se ločujejo po velikosti.

katoda (-)

anoda (+)

Barvanje proteinov (Comassi modro, barvanje s

srebrom).

2D-ELEKTROFOREZA

Vzorec

proteinov

Zakaj 2D- elektroforeza?

Najboljša metoda za ločevanje proteinov, saj je malo ver-

jetno, da bosta imela dva proteina enako maso in naboj.

MASNA SPEKTROMETRIJA

A: Proteinsko liso, ki nas zanima, izre-

ţemo iz 2D gela.

B: Hidroliza proteina s tripsinom in prenos

peptidov na masni spektrometer.

C: Določitev molske mase peptidov.

D: Identifikacija proteina – primerjava

eksperimentalnih mas peptidov z znanimi

teoretičnimi masami v bazah podatkov.

Dentalni karies

S. mutans – začetna faza razvoja kariesa (pH , razgradnja

sladkorjev)

Toleranca na kislost – virulenčni dejavnik

pH 64 proteinov nadizraţenih in 49 podizraţenih

PRIMER PROUČEVANJA PROTEOMA PRI

STREPTOCOCCUS MUTANS

Kontrola: pH = 7,5 pH = 5,0

Zaradi zmanjšanja pH pride do

sprememb izraţanja proteinov :

- energetskega metabolizma

- celične delitve

- prevajanja

- transporta

Dentalni karies

S. mutans – biofilm

Sprememba S. mutans iz planktonske oblike v biofilm 13

novih proteinov v biofilmu in 9 poizraţenih

21 proteinov nadizraţenih in 21 podizraţenih

PRIMER PROUČEVANJA PROTEOMA PRI

STREPTOCOCCUS MUTANS

V biofilmu pride do sprememb izraţanja proteinov :

Podizraţeni Nadizraţeni

encimi glikolize podvojevanje

sinteza proteinov

zvijanje proteinov

PRIMER PROUČEVANJA PROTEOMA PRI

STREPTOCOCCUS GORDONII

A: pH = 6,5 B: pH = 7,0 C: pH = 7,5

Infektivni endokarditis

S. gordonii – začetna faza kariesa, koloniziranje srčnih zaklopk

28 proteinov podizraţenih

virulenčni dejavnik - gliceraldehid-3-fosfat dehidrogenaza

(deluje kot obramba proti imunskemu sistemu)

Zaradi povečanja pH pride do

sprememb izraţanja proteinov :

- ki omogočajo pritrjanje na

površino srčnih zaklopk

- ki imajo obrambno nalogo

PRIMER PROUČEVANJA PROTEOMA PRI

PORPHYROMONAS GINGIVALIS

Periodentalna bolezen

P. gingivalis – začetna faza razvoja kariesa

virulenčni dejavnik –proteini zunanje membrane – vezava na

zobna tkiva

Omp 40/41 – porin, razmnoţevanje bakterij (stabilizacija

konjugacije)

diagnostika in terapija

PRIMER PROUČEVANJA PROTEOMA PRI

CANDIDA ALBICANS

Ustna kandidoza

C. albicans – najpogostejši povzročitelj glivičnih obolenj

AIDS – začetno spremljevalno obolenje

virulenčni dejavnik – sprememba morfologije iz glivne v

micelijsko obliko – sistemska kandidoza)

2D elektroforeza kot orodje za iskanje proteinov, ki sproţijo

spremembo morfologije glive

diagnoistika in terapija

PREDNOSTI IN OMEJITVE METODE

ANALIZE PROTEOMA

Prednosti

Kvantitativni pogled v delovanje celičnih procesov na ravni

celotnega proteoma celice, tkiv, organa, organizma

Razvoj novih bolj zanesljivih terapevtskih in diagnostičnih

orodij

Omejitve

problemi ločevanja in identifikacije membranskih proteinov in

proteinov z nizko koncentracijo

povečanje hitrosti analize proteoma za diagnostične namene

ZAKLJUČKI

analiza proteoma - prihodnost za identifikacijo ustnih

mikroorganizmov

bioinformatika z dostopnimi bazami podatkov

- podpora dentalnim raziskovalcem in klinikom

- podatki proteoma prosto dostopni

- izogibanje ponovnemu raziskovanju

- večja učinkovitost zdravljenja, manjši stroški

Razvoj novih terapevskih in diagnostičnih strategij proti

mikrobnim boleznim