Высокая биологическая активность микроэлементов привела к изучению обмена последних при различных физиологических и патологических состояниях, в том числе при кариесе зубов.
Литературные данные свидетельствуют, что нарушение баланса микроэлементов способствует развитию экспериментального кариеса зубов, в то время как введение в рацион отдельных микроэлементов приводит к снижению заболеваемости животных кариесом.
Зернопродукты, взращенные на различных почвах, в условиях различного водоснабжения, давали неодинаковую поражаемость кариесом. Между тем добавка к рациону естественных пищевых продуктов значительно снижала показатели кариеса зубов. Считают, что микроэлементы оказывают влияние непосредственно на зубы, изменяя их структуру и химический состав, действуют на зубной налет, тормозя или активируя обменные реакции, влияют на свойства и химический состав слюны и микрофлору полости рта, действуют на ферментативные процессы в слюне и тканях зуба. Главное значение микроэлементов — повышение резистентности твердых тканей зуба к кариесу (Р. Д. Габович, Г. Д. Овруцкий, 1969, и др.).
Основным микроэлементом, влияющим на зубы, является фтор. При оптимальной концентрации (1 мл/л) фтора в питьевой воде в зубах его содержится 300 — 400 мг/кг и соответственно 0,75 — 1% фторапатита. Именно этим авторы объясняют противокариозное действие фтора, считая, что фторапатит растворяется медленнее, ткани зуба становятся менее проницаемы. Другим исследователям удалось установить, что фтор способствует задерживанию фосфорно-кальциевых соединений в организме и даже способствует процессам реминерализации.
Некоторые исследователи показывают, что фтор тормозит активность ферментов бактерий, населяющих полость рта, и зубной налет, оказывает противо-ферментативное действие на процессы гликолиза в ротовой жидкости и зубном налете.
И. Г. Лукомский высказал предположение о возможности использования препаратов фтора для предупреждения кариеса зубов. Позднее он сформулировал гипотезу о противокариозном действии фтора, согласно которой фтор, проникая в эмаль, оказывает стимулирующее действие на трофическую функцию одонтобластов. На основании этих предположений, а также результатов лечения гиперестезии дентина фтористым натрием был предложен клинический метод профилактики кариеса зубов (местная флюоризация), довольно широко использовавшийся в течение ряда лет.
В настоящее время выраженное противокариозное действие фтора, поступающего в организм с водой, пищей и другим путем, ни у кого не вызывает сомнений. Обширные эпидемиологические исследования заболеваемости зубов в разных биогеохимических областях, где в питьевой воде содержится необходимое количество фтора, подтверждают это положение. Наряду с этим длительные и разносторонние наблюдения за искусственным фторированием воды показали, что это весьма эффективный способ предупреждения кариеса зубов. В настоящее время фторирование воды проводится более чем в 30 странах мира и фторированную воду получают более 130 млн. человек. Снижение кариеса в различных климато-географических зонах варьирует в пределах 20 — 50%. Эффективны и другие способы применения фтора — в молоке, таблетках, зубной пасте, полосканиях.
Различие эффективности фтора в различных регионах связано, по-видимому, с различным содержанием в питьевой воде и продуктах других микроэлементов и солей, в том числе кальциевых. Так, В. А. Кошовская с соавторами (1976) с целью изучения взаимосвязи содержания солей кальция, магния, фтора в питьевой воде с распространенностью кариеса зубов среди школьников обследовали некоторые районы Одесской области (43 населенных пункта и 79 водоисточников) и осмотрели 11 446 школьников.
Низкие концентрации фтора (от 0,1 до 0,6 мг/л) обнаружены в воде 60% водоисточников, оптимальные (0,7-1,0 мг/л)-в 21%, высокие (1,5-6,0 мг/л) - в 19% водоисточников. Минеральный состав подземных вод (78 водоисточников из 79) отличался довольно большим постоянством. В том числе результаты анализов водоисточников показали, что жесткость воды, обусловленная содержанием солей кальция и магния до 7 мг-экв (в соответствии с ГОСТом), выявлена в 60%, а выше этого показатели 40% водоисточников.
В соответствии с этим содержание кальция до 75 мг/л (предельно допустимая норма по международным стандартам) обнаружена также у 60% водоисточников, в остальных содержание кальция варьировало в пределах 94 — 440 мг/л. Содержание магния ниже предельно допустимой нормы по международным стандартам (50 мг/л) определилось в 51% водоисточников.
По данным авторов, распространенность и интенсивность кариеса зубов среди осмотренных школьников варьировали в пределах 36 — 100%, и в значительной степени зависели от содержания фтора, солей кальция и магния в питьевой воде. Так, наименьший показатель распространенности кариеса зубов (44 — 60%) при интенсивности кариозных поражений 0,8 — 1,1 на одного ребенка был обнаружен в тех населенных пунктах, где наряду с оптимальным содержанием фтора в воде (0,7—1,0 мг/л) выявлена повышенная концентрация кальция (94 — 440 мг/л), магния (76—144 мг/л) и относительно высокая общая жесткость (до 34 мг-экв).
В тех населенных пунктах, где имелась оптимальная концентрация фтора в водоисточниках (0,7 — 1,1 мг/л), однако низкое содержание в воде солей кальция (до 36 мг/л), магния (до 37 мг/л) и соответственно незначительная общая жесткость воды (в среднем 4,8 мг-экв), распространенность кариеса зубов (64 — 78%) была значительно выше, чем в предыдущей группе детей, а интенсивность поражения достигла 2,1—2,3 кариозного поражения на одного ребенка в среднем.
В тех населенных пунктах, где в водоисточниках было высокое содержание фтора (3 — 5 мг/л) и показатели жесткости (8 — 18 мг-экв), распространенность кариеса зубов оказалась наиболее низкой (36 — 47%), а интенсивность поражения соответственно всего 0,37—0,8 кариозного зуба на одного ребенка в среднем среди школьников, употреблявших воду с высоким содержанием фтора (2 — 3 мг/л), но имеющих малую общую жесткость (1,1 мг-экв) и соответственно низкое содержание кальция и магния, распространенность кариеса зубов была значительно выше (52 — 59%) при интенсивности поражения 0,9 — 1,6 кариозного зуба на одного ребенка в среднем.
В тех населенных пунктах, где вода содержит небольшое количество фтора (0,1.-0,3 мг/л), распространенность кариеса зубов была высокой (65 — 100%). Однако чем выше жесткость воды при одном и том же содержании фтора, тем была меньше интенсивность кариозного поражения зубов.
Приведенные данные довольно четко иллюстрируют вывод о взаимосвязи фтора и других элементов питьевой воды с распространенностью кариеса зубов.
О противокариозном действии ряда других микроэлементов (меди, кобальта, никеля, титана и др.) имеется довольно много работ, однако данные их противоречивы. Из клинических исследований следует отметить работу Ц. М. Хорош (1966), которая вводила в рацион детей (187 человек) дополнительно сернокислый цинк (0,003 г) в течение 3 мес каждые полгода как микроэлемент, способствующий укреплению твердых тканей зуба. Наблюдения проводились в течение трех лет. Результаты профилактики поражения зубов оценивались на основании показателей распространенности и интенсивности кариеса (прирост числа кариозных зубов на одного человека в %). Установлено, что дополнительное введение в организм детей сернокислого цинка способствовало снижению распространенности кариеса примерно на 20—25% и значительному уменьшению числа прироста кариозных зубов на одного ребенка в среднем. Автор делает вывод о необходимости добавления цинка в рацион интернатов с целью снижения кариеса у детей. Однако это начинание не получило дальнейшего распространения.