Особенности строения и метаболизма тканей зуба

Зуб состоит из зубной пульпы, похожей на костный мозг и трех минерализованных тканей: эмали, дентина и цемента. Все минерализованные ткани зуба, кроме зрелой эмали, содержат небольшое количество клеток с длинными отростками, которые участвуют в построении органической основы минерализованного матрикса.

Эмаль зуба

Эмаль, покрывающая коронку зуба – самая твердая и плотная ткань организма. Наибольшей минерализованностью, твердостью и вместе с тем хрупкостью обладает поверхостный слой эмали. В этом слое максимальное содержание фтора - 5г/кг.

Апатиты эмали. Основным апатитом эмали, как и других тканей зуба, является гидроксиапатит Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂ и восьмикальциевый фосфат Са₈Н₂(РО₄)₆×5Н₂О, для него кальциево-фосфатный коэффициент равен 1,67.

На уровне элементарных ячеек кристаллов происходят интенсивные «изоморфные замещения». В структуру апатитов могут включаться: Са²⁺, РО₄^3-, F^-, Sr²⁺, CI^-. Некоторые из этих веществ входят в состав реминерализующих средств для профилактики кариеса.

«Изоморфные замещения» изменяют структуру кристаллов, это отражается резистентность эмали к кариесу. Участие небольшого количества F^- в «изоморфных замещениях» приводит к изменению кристаллической решетки, повышению ее плотности, уменьшению пространства между кристаллами, снижению проницаемости эмали. Повышается устойчивость эмали к кариесу и к неблагоприятным воздействиям, например, к снижению рН слюны. В эмали содержится около 0,66% фторапатитов.

Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂ + F^- → Са₁₀(РО₄)₆ F (ОН) + (ОН)^-

гидроксиапатит гидроксифторапатит

Са₁₀(РО₄)₆F(ОН) + F^- → Са₁₀(РО₄)₆ F₂ + (ОН)^-

гидроксифторапатит фторапатит

Поступление в эмаль высоких концентраций фтора приводит к образованию нерастворимого фторида кальция (СаF₂), которое быстро исчезает с поверхности зубов при рН >7. Вместе с фтором эмаль теряет ионы кальция. Избыточное содержание F^- в воде и почве сопровождается разрушением апатитов зубов и вызывает флюороз.

В эмали зуба также содержатся хлорапатит Са₁₀(РО₄)₆CI₂ и карбонатапатит Са₁₀(РО₄)₅ СО₃(ОН)₂. Накопление этих соединений свыше 3-4% от общей массы гидроксиапатитов приводит к развитию кариеса.

Образования апатитов - Са₉Sr(РО₄)₆(ОН)₂ зависит от содержания Sr²⁺и Са²⁺ в пище и воде. Sr²⁺ вытесняют Са²⁺ из апатита, но сами в ней не удерживается, поэтому ↑ проницаемость эмали и возможность диффузии в нее других ионов. Реакции «изоморфного замещения» значительно активируются в условиях дефицита в организме Са²⁺ и РО₄^3-.

Формирование органической основы эмали. В построении эмали участвуют клетки амелобласты (синонимы – энамелобласты, адамантобласты), которые синтезируют молекулы, обеспечивающие создание матрицы, транспорт, связывание и депонирование минеральных компонентов. На начальных этапах содержание белка в межклеточное пространство составляет 20% массы ткани, кристаллы гидроксиапатита отсутствуют, количество связанного с органическими структурами Са²⁺ и РО₄^3- очень велико. Фибриллярные белки эмбриональной эмали очень богаты пролином и содержит оксилизин.

В процессе созревании эмали исчезают амелобласты, изменяется органический состав ткани. Зрелая эмаль не способна к регенерации при повреждениях.

90% белков эмали составляет амелогенин, остальные 10% приходятся на энамелин, тафтелин, амелин.

Тафтелин – фосфорилированный гликопротеин, участвует в образовании центров кристаллизации на начальной стадии минерализации эмали.

В процессе созревания эмали органическая матрица выполняет следующие функции:

● образует «каркас» к которому присоединяются кальций-связывающие белки;

● формирует трехмерную матрицу для минерализации с помощью

кальцийсвязывающих белков;

● формирует центры кристаллизации при участии функциональных групп

кальцийсвязывающих белков, фосфолипидов, цитрата;

● ориентирует процесс кристаллизации, обеспечивая упорядоченность,

регулярность и прочность образуемой структуры.

Дентин зуба

Дентин, как и кость обновляется на протяжении всей жизни человека. От кости дентин отличается меньшим содержанием органических веществ (около 19-21% от веса дентина, при 35% в костной ткани).

Его формирование обеспечивают специфические клетки одонтобласты, секретирующие коллаген и неколлагеновые белки матрикса, цитрат, фосфолипиды, гликозамингликаны. Метаболизм дентина, то есть построения матрицы, минерализация, ремоделирование, имеет много общего с костной тканью, но эти процессы протекают более медленно.

В сформированном зубе одонтобласты метаболически активны, они участвуют в обмене органических веществ и ионов с пульпой зуба, эмалью, цементом. В стоматологии применяют препараты стимулирующие этот процесс.

Минеральный состав дентина.

Неорганический компонент состоит из гидроксиапатита Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂ – (70-75% от общего веса дентина. В процессе «изоморфных замещений» могут образовываться апатиты, содержащие СО₃^2-, Mg²⁺, F^-, Na⁺, CI^-.

Белковая матрица дентина инициирует минерализацию, делает ее упорядоченной и регулируемой. В ее построении участвуют: коллаген I типа, неколлагеновые белки, содержащие γ-Глу (кроме Gla-протеина), фосфопротеины, фибронектин, ОН, ОК. Одонтобласты секретируют специфический белок фосфофорин, у которого из 1000 аминокислот 447 приходится на Асп и 426 на Сер, которые фосфорилированы. Этот белок – главный участник образования центров кристаллизации в дентине.