Общая характеристика минерализованных тканей зуба

Минерализованные соединительные ткани зуба отличаются происхождением в онтогенезе.

Однако в их развитии есть общие черты:

• Межклеточный матрикс заполнен минералами.
• Принцип минерализации единый – минерализации подвергается матрица, представленная белками, которые синтезируются бластными клетками матрикса. Большинство этих белков способны связывать Са++ за счет наличия в них фосфосерина, глутамата и аспартата ( «-»заряд)

• Дентин
• Клеточный цемент

• Эмаль
• Цемент бесклеточный

• В зоне минерализации по мере роста кристаллов происходит деградация белков и протеогликанов лизосомальными ферментами – протеазами, гликозидазами, фосфатазами, - и вытеснение Н2О.
• Различия в общих путях метаболизма биомолекул носят количественный, а не качественный характер: в них протекают (с разной скоростью в разные периоды морфогенеза) анаэробное и аэробное окисление углеводов, ЦТК, ПФЦ, окисление ВЖК, синтез и потребление АТФ, биосинтез и распад нуклеиновых кислот, биосинтез и распад белков и протео-гликанов (не относится к зрелой эмали); процессы минерализации и деминерализации.
• Поддержание гомеостаза по окончанию морфогенеза поддерживается за счет пульпы, клеточного цемента, периодонтальных волокон и слюны ( в эмале – в основном за счет слюны).

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЗУБА

Минеральная основа минерализованных тканей зуба

Минеральная основа представлена кристаллами апатитов. Основной апатит – гидроксиапатит: Са10 (РО4)6 (ОН)2.

Молекула его электронейтральна.(+20; -20)

Если молекула находится в нейтральном состоянии, то соотношение Са/Р (кальциево-фосфатный коэффициент) составляет 1,67 (10:6). Это идеальное соотношение.

Кальциево-фосфатный коэффициент может меняться от 1,3 до 2,0 (кристаллы неустойчивые), т.к. кол-во Са2+ может колебаться от 8 до 12, что меняет заряд молекулы.

В кристаллической решетке апатита могут быть вакантные места, на которые могут встраиваться другие ионы.

Определяются в эмали, дентине, цементе.

• Са10 (РО4)6 F.ОН (гидрофторапатит)
• Са10 (РО4)6 F2 (фторапатит)

Эти соединения устойчивы к растворению в кислой среде. Повышают резистентность к кариесу. С этим связана профилактическое действие фтора.

Кристаллы более хрупкие, более аморфные, неустойчивые в кислой среде. Снижается резистентность к кариесу.

• на поверхности эмали за счет НСО3-образующимся при аэробном окислении глюкозы в зубном налете аэробными организмами;
• в непосредственной близости от эмалево-дентиновой границы за счет продукции НСО3- при аэробном окислении глюкозы в одонтобластах.

Кол-во карбонатапатитов увеличивается при употреблении пищи, богатой углеводами; бесконтрольном потреблении газированных напитков

ЭМАЛЬ. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА И ОСОБЕННОСТИ ОБМЕНА

• Самая твердая, бесклеточная ткань. Защищает дентин и пульпу от физических,химических,бактериальных воздействий.
• В процессе амелогенеза в клетках ткани активно обменные процессы. Зрелая эмаль характеризуется низким обменом веществ, но обладает достаточной проницаемостью для минеральных компонентов;
• Транспорт веществ через эмаль осуществляется одновременно в двух направлениях- из крови через пульпу и дентин; из ротовой жидкости.
• В эмали постоянно идут процессы поддержания постоянства ее состава за счет де- и реминерализации( минеральных компонентов) за счет электролитов слюны. В основе процессов лежит способность кристаллов апатитов к ионному обмену и способность белков эмали к химической связи с гидроксиапатитами.
• Благодаря своему строению и химическому составу, эмаль обладает высокой резистентностью. Ее проницаемость может увеличиваться под действием органических кислот, высоких температур, деятельности микробов, под действием гормонов- кальцитониина, паратгормона, паротина.

• В разные возрастные периоды после прорезывания зуба наблюдается неравномерное распределение химических элементов в разных слоях эмали
• В 12-13 лет наибольшее количество минералов в поверхностном слое эмали, наименьшее – области эмалево-дентинной границы.

• I - молекула гидрооксиапатита,
• II – кристалл гидрооксиапатита

(около 2 500 молекул)

• III - эмалевая призма (от нескольких тысяч до 1 млн. кристаллов)
• IV - пучки эмалевых призм

СТРОЕНИЕ ЭМАЛИ

Структурные компоненты:

• эмалевые призмы,
• межпризменное вещество,
• кутикула (частично)

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЭМАЛИ

Минеральный компонент:

Характеристика белков эмали, обеспечивающих образование матрицы минерализации

Амелогенез связан с деятельностью энамелобластов (амелобласты, адамантобласты).

Энамелобласты на первой стадии амелогенеза секретируют в матрикс специфические белки, обеспечивающие формирование матрицы минерализации.

Белки эмали

ЭТАПЫ

ИНИЦИАЦИИ МИНЕРАЛИЗАЦИИ:

В белках зачатка зуба центры минерализации неактивны, они заблокированы. После прорезывания белки подвергаются ограниченому протеолизу (специфические протеазы) и освобождаются центры минерализации.

МИНЕРАЛИЗАЦИЯ МАТРИКСА ЭМАЛИ

Амелогинины и энамелины –матричные белки, способствуют организации кристаллов специфической формы.

В матрице эмали также содержится небольшое к-во протеогликанов.

Окончательная минерализация происходит после прорезывания зуба. Неорганические в-ва поступают в основном слюны из слюны и со стороны дентина.

Созревание эмали сопровождается снижением кол-ва органического компонента, в частности белков, углеводов; В зрелой эмали амелобласты погибают (апоптоз)

НАРУШЕНИЕ АМЕЛОГЕНЕЗА

Несовершенный амелогенез генетически обусловлен, связан с нарушением биосинтеза белков в энамелобластах.

ДЕНТИН

• Дентин – первичная основная ткань зуба, формируется до формирования эмали и цемента.
• Обновляется в течении жизни человека, как и кость. После прорезывания зуба дентиногенез замедляется.
• В обеспечении метаболизма основную роль играет пульпа. Формирование дентина обеспечивают секреторно-активные одонтобласты, образующиеся в пульпе. Одонтобласты секретируют в матрикс коллагеновые белки (I типа), неколлагеновые белки (кислые фосфопротеиды, богатые аспарагиновой кислотой и фосфосерином); глюкозаминогликаны (в .ч. гиалуроновую кислоту), ФЛ, цитраты ( из ЦТК).
• При повреждении дентина одонтобласты восстанавливают матрицу минерализации и, таким образом, регулируют минерализацию (существует терапия, активирующая этот процесс).

ДЕНТИН

• Основное вещество дентина пронизано множеством дентинных трубочек, количество которых колеблется от 30000 до 75000 на 1 кв.мм дентина.
• В дентинных трубочках (канальцах) циркулирует дентинная жидкость, которая доставляет органические и неорганические вещества, участвующие в обновлении дентина.
• В дентине происходят выраженные обменные процессы.

МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ДЕНТИНА

Структурные компоненты:

• Межклеточное вещество (коллагеновые волокна, основное вещество, протеогликаны, кристаллы гидрооксиапатита)
• Дентинные трубочки (отростки дентинобластов, нервные волокна, дентинная жидкость)

Химический состав дентина (неорганический компонент)

• Неорганический компонент составляет 70 %, и 10% воды от общей массы.
• Качественный спектр схож с костной тканью и эмалью, отличается количественно и представлен в основном Са, РО4 (меньше, чем в эмали), Mg, Na (больше чем в эмали), CI.
• Из микроэлементов в основном - Si, Fe+3, Ba, Zn,Pb. Основной компонент – кристаллы гидроксиапатита (однако, суммарный химический состав его не совпадает с формулой идеального гидроксиапатита) и его производные (повышено содержание фторапатитов). Кроме кристаллов – аморфные фосфат кальция и карбонат натрия. Размер кристаллов меньше, чем в эмале.

Химический состав дентина (органический компонент)

Органический компонент:

• белки- коллаген I типа- основной компонент матрицы минерализации;
• белки, способные связываться с ионом фосфора и кальция;
• глюкозаминогликаны, протеогликаны,
• ФЛ - компоненты матрикса минерализации,
• моносахара необходимые для гликозилирования протеинов и источники энергии;
• гликоген – источник глюкозы;
• цитрат (1% из ЦТК) - депо (у цитрата три СОО- ) и транспортная форма Са++ к поверхности растущего кристалла.

Белки ( 17 -22% от общего органического компонента) формируют белковую матрицу минерализации.

• Основа матрицы – коллаген I типа (95% от белковой фракции).

Неколлагеновые белки:

• Фосфофорин – специфический белок, синтезируется только в одонтобластах (50% от всех неколлагеновых белков). Содержит большое количество серина, который способен активно фосфорилироваться ( по ОН-группе), а значит способен в дальнейшем связываться с Са. и способен связываться с коллагеном. Его роль в образовании первичных кристаллов между фибриллами коллагена.
• Остеонектин – гликопротеид, имеет центры связывания с ионами Са и РО4 и функциональными группами коллагена, располагается между фибриллами коллагена, формирует центры кристаллизации и инициирует процесс минерализации. В матриксе дентина в период развития.

• Матриксный белок дентина 1 – кислый гликофосфопротеид (высокая способность связывать ионы Са через фосфосерин) –участвует в формировании и росте кристаллов апатитов только в дентине).
• Са- связывающие белки – (Gla-белки), содержащие остатки Ɣ-глютаминовой кислоты, способные связывать ионы кальция необходимые для роста кристаллов. Для синтеза Gla-белков на посттрансляционном уровне для карбоксилирования глутаминовой кислоты необходим витамин К.
• Морфогенетический белок кости (МБК) – кислый гликофосфопротеид. Один из пептидов, относящийся к семейству факторов роста. Секретируется в пульпе в ответ внешние раздражители ( эрозия, травма) одонтобластами для образования заместительного дентина.

Характеристика основных белков дентина, участвующих в минерализации ( продолжение)

• Остеокальцин – относится группе Са-связывающих белков.
За счет Ɣ-карбоксильной группы глютаминовой связывается с Са++ в межклеточном веществе. Это приводит к снижению содержания свободных Са++, уменьшается связывание Са++ с остеонектином, это замедляет центры минерализации, снижается скорость минерализации и кость не подвергается излишней минерализации.

Остеокальцин – маркер ормирования костной ткани.

Синтезируется в остеобластах, поступает во внеклеточный матрикс, чачтично в кровоток.

Снижение его содержания ведет к активации минерализации.

ЦЕМЕНТ

Структурные компоненты:

• бесклеточный цемент (первичный ) – обызвествлен-ное межклеточное вещество,
• клеточный цемент (вторичный) – клетки: цемен-тоциты, цементобласты и обызвествленное межклеточ-ное вещество.

• Участие в поддерживающем аппарате зуба.
• Участие в репаративных и компенсаторных процессах.

ПУЛЬПА

• Состоит из рыхлой соединительной ткани с большим количеством кровеносных и лимфатических сосудов и нервов.
• По периферии пульпы располагаются в несколько слоев клетки-одонтобласты, отростки которых, пронизывая через дентинные канальцы всю толщу дентина, осуществляют трофическую функцию.
• В состав отростков одонтобластов входят нервные элементы, проводящие болевые ощущения при механическом, физическом и химическом воздействии на дентин.

• Кровообращение и иннервация пульпы осуществляется благодаря зубным артериальным и нервным веточкам соответствующих артерий и нервов челюстей.
• Пульпа способствует регенеративным процесса, которые проявляются в образовании заместительного дентина при кариозном процессе.
• Пульпа является биологическим барьером, препятствующим проникновению микробов из кариозной полости через канал зуба за пределы зуба в периодонт.

АРХИТЕКТОНИКА ПУЛЬПЫ

АРХИТЕКТОНИКА ПУЛЬПЫ

1. Периферический слой – образован дентиноблас-тами.

2. Промежуточный слой

а) наружная зона (бесклеточная) - содержит сеть кровеносных капил-ляров и нервных волокон

б) внутренняя зона – (клеточная) - содержит малодифференцированные клетки.

3. Центральный слой - содержит сосудисто-нервные пучки.

• Пластическая – образование дентина.
• Трофическая – питание дентина.
• Сенсорная – содержит большое количество нервных окончаний.
• Защитная – развитие гуморальных и клеточных иммунных реакций, воспаления.
• Репаративная – выработка заместительного дентина.

ВОЗРАСТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПУЛЬПЫ

• Сокращение размеров пульпарной камеры.
• Изменение формы пульпарной камеры.
• Уменьшение количества клеток (до 50 %).
• Увеличение количества коллагеновых волокон и обызвествленных структур.

Регуляция метаболизма твердый тканей зуба (основные положения)

• Осуществляется множественными факторами – системными (гормонами) и местными, секретируемыми клетками кости (факторы роста, цитокины и др.) и витаминами. Действие этих факторов изучено в основном на кости.
• Необходимым условием развития костных тканей является баланс между количеством и активностью остеокластов и остеобластов, которые синтезируют необходимые матричные белки, ГАГ, кальцийсвязывающие белки, факторы роста и др, определяющие формирование матрицы; баланс между продукцией RANKL и остеопротегерином и оптимальное соотношение, в первую очередь, ионов кальция и фосфора.

Паратгормон

• Паратгормон
• Кальцитриол – активная форма витамина Д3.
• Кальцитонин – антогонист паратгормона.
• Эстрогены, андрогены
• Инсулин – способствует активации метаболических процессов в остеобластах, способствует минерализации.
• Паротин – гликопротеин (околоушная, поднижнечелюст-ная железа) усиливает поступление Са в дентин.
• Глюкокортикоиды
• Инсулиноподобный фактор роста- IGF-1- стимулирует пролиферацию и дифференцировку остеобластов. В период роста и развития секреция усиливается, при остеопорозе снижается.
• Трансформирующий фактор роста- TGF-β – стимулирует в остеобластах синтез коллагена I, щелочной фосфатазы, которая повышает концентрацию РО4 в зоне минерализации.
• Тромбоцитарный фактор роста –PDGF – активирует в остеобластах матричные синтезы ( синтез ДНК, РНК, белка).

В связи с этим в стоматологической практике исполь-зуется тромбоцитарная масса – плазма крови, обогащенная тромбоцитами, которые синтезируют эти факторы

Витамины, необходимые для формирования твердых тканей зуба

• Витамин А . В плане зуба – способствует развитию и дифференциации клеток в эмбриональном развитии – остеобластов, амелобластов, цементобластов
• Витамин Д3 необходим для образования гормональной форма кальцитриола
• Витамин С – для поддержания Fе++ - кофактора пролилгидроксилазы, лизилгидрооксилазы на стадии образования про –альфа-цепей коллагена.
• Витамин В6 – кофактор медьзависимой лизилоксидазы на стадии образования поперечных сшивок лиз-лиз при формирования зрелого коллагена.
• Витамин К- на стадии гамма - карбоксилирования глютаминовой кислоты на стадии образования кальцийсвязывающих белков ( Gla-белков)

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!