Кровь из зубной артерии попадает в зуб по артериолам, имеющим диаметр 100 мкм и менее. Эти сосуды проходят через апикальное отверстие или несколько отверстий вместе с нервными пучками. Более мелкие сосуды могут попадать в пульпу через латеральные или добавочные каналы. Они богато иннервированы автономными и чувствительными нервами, и регуляция кровотока осуществляется, по-видимому, главным образом нервной системой (рис. 1).
Артериолы поднимаются через центральную часть корневой пульпы и отдают ветви, которые расходятся латерально по направлению к одонтобластическому слою, под которым они разветвляются, образуя капиллярное сплетение (рис. 2). По мере прохождения в коронковую пульпу артериолы веерообразно расходятся по направлению к дентину, уменьшаясь в размерах и давая начало капиллярной сети субодонтобластической области (рис. 2). Эта сеть является богатым источником метаболитов для одонтобластов.
Рисунок 2. Сканирующая электронная микрофотография высокой четкости сосудистой сети корневой части пульпы моляра собаки, демонстрирующая конфигурацию субоодонтобластической терминальной капиллярной сети (ТКС). Указаны венулы (Вл) и артериолы (Ал).
Рисунок 3. Субодонтобластическая терминальная капиллярная сеть (ТКС), артериолы (Ал) и венулы (Вл) пульпы молодого клыка. Дентин расположен далеко слева и центральная область пульпы — справа. Масштабная метка: 100 мкм.
Капиллярный кровоток в коронковой части пульпы практически в 2 раза выше, чем в корневой. Более того, кровоток в области рогов пульпы больше, чем в других участках пульпы. В молодых зубах капилляры обычно проникают в одонтобластический слой, обеспечивая таким образом доставку питательных веществ, соответствующую потребностям метаболически активных одонтобластов (рис. 4). В сосудистой стенке субодонтобластических капилляров обнаруживаются фенестрации.
Предполагается, что эти фенестрации обеспечивают быстрый перенос жидкости и метаболитов из капилляров к соседним одонтобластам. Средняя капиллярная плотность составляет около 1400/мм2, выше, чем в большинстве других тканей организма.
Кровь выходит из капиллярного сплетения сначала в посткапиллярные венулы (см. рис. 3 и 5) и далее в более крупные венулы. Венулы пульпы имеют необычно тонкие стенки и прерывистый мышечный слой, который может упрощать движение жидкости в сосуд или из него. Собирающие венулы постепенно увеличиваются по мере их продвижения в центральную часть пульпы. Самые крупные венулы имеют максимальный диаметр 200 мкм, что значительно больше, чем у артериол пульпы.
Рисунок 5. Посткапиллярные венулы, отводящие кровь от субодонтобластического капиллярного сплетения
Кровоток в пульпе в состоянии покоя относительно высокий, в среднем от 0,15 до 0,60 мл/мин/г ткани, и объем крови составляет около 3% от общего объема жидкости в пульпе, почти так же, как в опухолевой ткани молочной железы. Как и ожидалось, пульпарный кровоток выше в периферическом слое пульпы (т.е. в субодонтобластическом капиллярном сплетении), где выявлено большее потребление кислорода, чем в центральном отделе пульпы.
Изменения пульпарного кровотока можно измерить через дентин, используя лазерные допплеровские флуометры. Чувствительность к перемещению требует устойчивого положения аппарата на окклюзионной шине или видоизмененном клампе раббердама. Метод лазерной допплеровской флуометрии может использоваться для обнаружения реваскуляризации зубов, подвергшихся травме. Несмотря на то что измерение кровотока в пульпе могло бы стать хорошим методом для определения жизнеспособности пульпы, использование допплеровского лазера и других методик ограничено их чувствительностью, специфичностью, воспроизводимостью и стоимостью.
а) Регуляция пульпарного кровотока. При нормальных физиологических условиях тонус сосудов пульпы контролируется нейрогенным, паракринным и эндокринным механизмами, и это держит кровеносные сосуды в состоянии частичного сужения. На пульпарный кровоток также влияет сосудистый тонус в окружающих тканях. Показано, что вазодилатация в этих тканях вызывает падение кровотока в пульпе из-за снижения местного артериального давления зубов и, следовательно, уменьшение пульпарного перфузионного давления. «Кража» дентального перфузионного давления делает пульпу уязвимой в случае воспалительных процессов в окружающих тканях, таких как гингивит и пародонтит.
Нейрогенная регуляция кровотока пульпы очень обширна. В пульпе зуба в состоянии покоя присутствует в небольшом количестве либо совсем отсутствует сосудосуживающий тонус симпатического происхождения, но был выявлен нейрогенный сосудорасширяющий тонус, обусловленный высвобождением чувствительных нейропептидов (рис. 6).
Рисунок 6. Влияние антагонистической инфузии h-CGRP(8-37) (ингибитор CGRP) и SR 140.33 (ингибитор субстанции Р) на базальный кровоток в пульпе (PBF) и десневой кровоток (GBF).
В пульпе расположены α-адренергические рецепторы, и раздражение шейного симпатического ствола вызывает вазоконстрикцию и падение уровня пульпарного кровотока, что частично может быть обратимо путем блокады α-рецепторов. Нейропептид Y, локализованный в симпатических нервных волокнах пульпы вместе с норадреналином, также принимает участие в вазоконстрикции.
Увеличение пульпарного кровотока наблюдается после электрического раздражения зуба и обусловлено высвобождением сенсорных нейропептидов с последующей вазодилатацией. За нее отвечает главным образом CGRP, выделяющийся из чувствительных нервных волокон.
Глутамат, представленный в CGRP-отрицательных чувствительных афферентных нервных волокнах пульпы, также обладает сосудорасширяющим эффектом при действии на пульпу в условиях эксперимента.
Найдены доказательства симпатической регуляции высвобождения сенсорных нейропептидов в пульпе. Установлено, что пресинаптические адренорецепторы расположены на чувствительных нервных окончаниях и уменьшают выделение вазодилататоров из чувствительных нервов.
В пульпе были идентифицированы мускариновые рецепторы, и парасимпатический нейромедиатор ацетилхолин вызывает вазодилатацию и увеличение кровотока этой ткани. Показано, что расширение сосудов, спровоцированное ацетилхолином, частично зависит от выработки оксида азота (NO).
ВИП, который сосуществует вместе с ацетилхолином в постганглионарных нейронах, обнаружен в пульпе зубов, и установлено, что он является причиной расширения сосудов и увеличения пульпарного кровотока у кошек.
С другой стороны, Сасано (Sasano) и соавт. потерпели неудачу в демонстрации парасимпатической нейрогенной вазодилатации в пульпе зубов у кошек, оставляя несколько неопределенным вопрос о пульпарных сосудистых реакциях на действие парасимпатических нейромедиаторов.
1. Местная регуляция кровотока. Микрососудистое русло пульпы зуба способно регулировать гемодинамику в ответ на местные тканевые потребности. Эндотелин-1 локализован в эндотелии пульпарной сосудистой сети, и закрытое внутриартериальное выделение эндотелина-1 уменьшает пульпарный кровоток. Однако не похоже, что эндотелин-1 влияет на базальный тонус кровеносных сосудов в состоянии покоя.
Эндотелий кровеносных сосудов пульпы регулирует сосудистый тонус посредством выделения таких вазодилататоров, как простациклин и NO. Основная выработка NO обеспечивает сосудорасширяющий тонус кровеносных сосудов. Поперечная сила, с которой кровоток давит на эндотелиальные клетки, по-видимому, регулирует высвобождение NO.
Аденозин выделяется из ишемизированных и гипоксичных тканей и, вероятно, играет важную роль в метаболической регуляции кровотока в периоды низкого кислородного напряжения в пульпе. Действуя на наружную поверхность сосудистой стенки, аденозин опосредует расширение пульпарных сосудов.
2. Гуморальная регуляция кровотока. Проявления гуморального контроля пульпарного кровотока найдены и имеют место, когда вазоактивные вещества, переносимые током крови, достигают рецепторов в пульпе. Ангиотензин II вырабатывается при активации ренин-ангиотензиновой системы и вызывает сосудосуживающий базальный тонус пульпарных кровеносных сосудов. Рецепторы ангиотензина II, ATI и АТ2, были обнаружены в пульпе зубов у крысы.
Аналогично с действием норадреналина, выделяющегося из симпатических нервных волокон пульпы, адреналин, вырабатывающийся в мозговом веществе надпочечников, будет вызывать вазоконстрикцию вследствие активации а-адренергических рецепторов пульпы. Другой катехоламин, дигидроксифенилаланин, тоже является индуктором вазоконстрикции артериол пульпы при внутриартериальном действии.
б) Отток жидкости. Интерстициальная жидкость, которая накапливается в ткани в процессе нормального функционирования путем сетевой фильтрации из кровеносных сосудов или в процессе воспаления, когда сетевая фильтрация повышена, должна удаляться для поддержания нормального жидкостного баланса. В большинстве тканей организма лимфатические сосуды отводят избыток жидкости из периферических тканей и возвращают в систему кровообращения. Кроме того, лимфатическая система важна, поскольку она обеспечивает перенос поглощенного антигена и его представление в лимфатических узлах.
Наличие лимфатических сосудов в пульпе было предметом споров из-за трудностей в разделении кровеносных и лимфатических сосудов с помощью стандартных микроскопических методик без специфических маркеров лимфатических сосудов.
Некоторые специфические маркеры лимфатических сосудов применялись в настоящее время и привели к появлению противоречивых выводов. Одним из испытываемых маркеров является рецептор фактора роста эндотелия сосудов (англ. vascular endothelial growth factor receptor, VEGFR-3), выделяемый лимфатическими эндотелиальными клетками в ткани у взрослых. Было показано выделение рецептора в пульпе зубов мышей и людей, но для распознавания лимфатических сосудов рекомендовано использование более чем одного маркера. Однако другие исследования потерпели неудачу при попытке продемонстрировать маркеры лимфатических сосудов в пульпе, а в одно из исследований было показано наличие рецептора-1 эндотелия лимфатических сосудов (англ, lymphatic vessel endothelium receptor-1, LYVE-1), который окрашивался в иммунных клетках пульпы, а не в сосудистых структурах (рис. 7).
Рисунок 7. Иммунные клетки в нормальной пульпе человека иммунопозитивны к LYVE-1, известному как маркер лимфатических сосудов. CD68/LYVE-1-позитивные клетки образуются из клеток моноцитарного ряда. Иммуноокрашивание показало отсутствие LYVE-1 -позитивных лимфатических сосудов в пульпе.
Обобщая сказанное, кажется, что пульпа не содержит отводящих лимфатических сосудов.
1. Транскапиллярный обмен жидкости. Во всех тканях организма перенос жидкости между кровеносными сосудами и интерстициальным пространством регулируется разницей в коллоидно-осмотическом и гидростатическом давлениях в плазме и интерстиции, а также свойствами мембран капилляров (рис. 8). Избыток жидкости из интерстиция переносится назад в сосуды кровообращения через лимфатическую систему. Пульпа, по-видимому, является исключением как и, например, головной и костный мозг, т.к. лимфатические сосуды в этих тканях тоже не обнаруживаются (см. предыдущий раздел).
Рисунок 8. Строение интерстиция и давления, которые управляют транскапиллярным переносом жидкости. Kf — коэффициент капиллярной фильтрации; σ — коэффициент отражения капиллярной мембраны для плазменных белков.
В процессе нормального функционирования устойчивое состояние достигается благодаря фильтрации жидкости через интерстициальное пространство, что уравнивает количество жидкости, выведенной из того же самого участка. С помощью радиоизотопных методов исследования был измерен объем интерстициальной жидкости, который в среднем составил 0,6+0,03 мл/г массы жидкости, указывая на то, что 60% внеклеточной жидкости пульпы зуба локализовано вне сосудистой системы. Измерение давления интерстициальной жидкости пульпы методом микропункции дало результаты, колеблющиеся от 6 до 10 мм рт.ст., но существует информация о более высоких значениях результатов измерений различными методами.
Измерения коллоидно-осмотического давления (КОД) интерстициальной жидкости, выделенной из резцов крысы, показало относительно высокое КОД пульпы, достигающее 83% плазматического КОД. Высокое значение КОД может означать, что проницаемость пульпарных сосудов в норме относительно высока или что отток плазматических белков неэффективен.
Поскольку в пульпе наблюдается нехватка лимфатических сосудов, избыточная интерстициальная жидкость и белки должны выноситься из пульпы другими путями, что необходимо для достижения устойчивого состояния. Существуют две возможности: 1) перенос жидкости в участки интерстиция по направлению к апикальной части пульпы и дальше за верхушку корня, и 2) комбинация реабсорбции жидкости в пульпарные кровеносные сосуды и переноса богатой белками жидкости в направлении верхушки.
в) Кровообращение в воспаленной пульпе. Воспаление пульпы протекает в малоподатливой среде, окруженной жесткими дентинными стенками. Податливость определяется как отношение между изменениями объема (V) и и интерстициального давления (Р): С = δV/AP. Следовательно, в малоподатливой пульпе увеличение кровяного или интерстициального объема будет вести к относительно сильному повышению гидростатического давления в пульпе. Острые сосудистые реакции на воспалительные стимулы — это вазодилатация и увеличение сосудистой проницаемости, обе из которых будут повышать давление интерстициальной жидкости в пульпе и могут вести к сдавливанию кровеносных сосудов и противодействовать повышению эффективного кровотока (рис. 9).
Рисунок 9. Оригинальные одновременные записи процентного изменения пульпарного кровотока (ΔLDF %), давления интерстициальной жидкости (IFP) и системного кровяного давления (РA, мм рт.ст.) у кошки в процессе электрического раздражения зуба. Следует отметить, что, когда IFP первоначально уменьшается после исходного подъема, пульпарный кровоток достигает своего максимального уровня [стрелки], указывая на сдавление сосудов в первой фазе.
Классические научные труды показали, что рост ВП тканевого давления провоцирует абсорбцию тканевой жидкости обратно в циркуляторное русло, тем самым уменьшая давление. Это наблюдение может объяснить, почему пульпарное тканевое давление в воспаленной пульпе может локально регистрироваться в течение длительного периода наблюдения, что находится в противоречии со старой концепцией обширного, генерализованного коллапса пульпарных венул и прекращения кровотока (пульпарная странгуляционная теория).
Проведение реставрационных вмешательств может приводить к существенному возрастанию или уменьшению пульпарного кровотока, в зависимости от конкретной процедуры и момента времени. Вазоактивные медиаторы высвобождаются локально в области очага воспаления, и было показано, что в пульпе простагландин Е2, брадикинин, SP и гистамин повышают уровень кровотока после их воздействия. Напротив, серотонин (5-НТ) выделяется сначала из тромбоцитов и, поступая внутриартериально, уменьшает пульпарный кровоток.
Острое воспаление в пульпе зуба индуцирует немедленный подъем кровотока и может достигать величины почти до 200% контрольного потока, после чего следует повышение сосудистой проницаемости.
Общим исходом воспалительного процесса в пульпе является развитие некроза ткани. Одно из исследований установило, что после действия на пульпу ЛПС грамотрицательных бактерий развивается циркуляторная дисфункция.
Помимо этого, в воспаленной пульпе повышается уровень воспалительных цитокинов IL-1 и ФНО-α. В тот момент, когда на эндотелий действует эндотоксин, он выделяет цитокины, хемокины и тромбоксан А2. Последний, как было показано, вырабатывается в пульпе, подверженной действию ЛПС, и индуцирует вазоконстрикцию. Группа изменений функции эндотелия была названа эндотелиальным возмущением и была впервые описана в эндотелиальных клетках, на которые действовали эндотоксины или такие цитокины, как IL-1, ФНО-α и IL-6. Активированный эндотелий также принимает участие в реакциях свертывания крови, способствуя формированию фибриновых сгустков.
Сокращение перфузии пульпы в результате эндотелиального возмущения может быть следствием бактериального инфицирования, ослабляющего механизмы защиты пульпы и способствующего развитию некроза. Понижающая регуляция выделения VEGF стромальными клетками и уменьшенная плотность микрокапилляров наблюдались в пульпе зубов с необратимыми пульпитами у людей. VEGF — важный проангиогенный фактор, и уменьшение плотности микрососудов также может приводить к уменьшению перфузии пульпы и участвовать в развитии некроза пульпы.
1. Сосудистая проницаемость. Повышенная сосудистая проницаемость возникает в результате острого воспаления, и сосудистое подтекание в пульпе отмечается после выделения таких медиаторов воспаления, как простагландин, гистамин, брадикинин и сенсорный нейропептид (SP).
ЛПС и липотейхоевые кислоты грамположительных и грамотрицательных бактерий соответственно стимулируют экспрессию VEGF в активированных клетках пульпы. VEGF увеличивает сосудистую проницаемость и, похоже, также вызывает подтекание пульпарных сосудов. Это мощное действующее вещество, поскольку его способность увеличивать микрососудистую проницаемость, согласно оценкам, превышает таковую способность гистамина в 50 000 раз. Такие цитокины, как IL-1 и ФНО-а, выделяются в пульпарную интерстициальную жидкость в процессе воспаления и повышают экспрессию гена мРНК VEGF в фибробластах пульпы.
Возникающее в результате этого повышение сосудистой проницаемости позволяет увеличить транспорт белков через сосудистую стенку капилляров и приводит к повышению КОД в ткани. Было продемонстрировано, что в вызванном действием ЛПС остром пульпите величина КОД в пульпе может достигать уровня плазматического КОД, это означает, что барьер для переноса белков между плазмой и интерстицием может быть уничтожен.
2. Клинические аспекты. Влияние положения тела на пульпарный кровоток наблюдалось на людях. Значительно больший кровоток был отмечен, когда субъекты изменяли свое вертикальное положение на положение лежа. Лежачее положение увеличивало венозный возврат из всех тканей ниже уровня сердца, тем самым увеличивая сердечный выброс и стимулируя транзиторное увеличение системного кровяного давления. Увеличение давления крови стимулировало барорецепторы, что рефлекторно снижало симпатическую вазоконстрикцию всего сосудистого русла, вызывая повышение периферического кровотока.
Пациенты с пульпитом часто сообщают о том, что не могут уснуть ночью, поскольку их беспокоит пульсирующая зубная боль. В дополнение к отсутствию отвлекающих факторов, обычно присутствующих в течение дня, у пациентов с воспалением пульпы может работать следующий механизм. Когда они ложатся в конце дня, их пульпарный кровоток, вероятно, увеличивается из-за сердечно-сосудистых постуральных реакций, описанных ранее. Это может приводить к увеличению и без того повышенного пульпарного тканевого давления, которое становится достаточным для активации сенсибилизированных ноцицепторов пульпы и инициации беспричинной боли.
Таким образом, «пульсирующая» зубная боль ранее описывалась как действие пульсации в пульпе в результате сердечных сокращений (систола), но изучение ритма зубной боли и пульса пациента показало недостаточную синхронность этих двух параметров. Авторы выдвигают альтернативную гипотезу: пульсирующий характер является не первичным ощущением, а скорее, неожиданно появляющимся признаком или ощущением, «водитель ритма» которого расположен в ЦНС, вызывая прерывистый рост пульпарного тканевого давления.
