7. Коллагеновые и неколлагеновые белки костной ткани, роль в процессах минерализации.

1-й ЭТАП: остеобласты начинают синтезировать костный коллаген, который содержит фосфаты и формирует хондроитинсульфаты. Костный коллаген является матрицей для процесса минерализации. Особенностью процесса минерализации является перенасыщение среды ионами кальция и фосфора. На 1 этапе минерализации кальций и фосфор связываются с костным коллагеном. Обязательный участник процесса - сложные липиды.

2-й ЭТАП - в зоне минерализации усиливаются окислительные процессы, распадается гликоген, синтезируется необходимое количество АТФ. Кроме того, в остеобластах увеличивается количество цитрата, необходимого для синтеза аморфного фосфата кальция. Одновременно из лизосом остеобластов выделяются кислые гидролазы, которые взаимодействуют с белками органического компонента и приводят к образованию ионов аммония и гидроксид-ионов, которые соединены с фосфатом. Так формируются ядра кристаллизации. Ионы кальция и фосфора, которые были связаны с белково-углеводным комплексом, переходят в растворимое состояние и формируют кристаллы гидроксиапатита. По мере роста кристаллы гидроксиапатита вытесняют протеогликаны и даже воду до такой степени, что плотная ткань становится практически обезвоженной. Ингибитор процесса минерализации - неорганический пирофосфат. Его накопление в кости может препятствовать росту кристаллов. Чтобы этого не происходило, в остеобластах есть щелочная фосфатаза, которая расщепляет пирофосфат на два фосфатных остатка.

При нарушении процессов минерализации - например, при заболевании оссифицирующим миозитом - кристаллы гидроксиапатита могут появлятся в сухожилиях, связках, стенках сосудов. Вместо кальция в костную ткань могут включаться другие элементы - стронций, магний, железо, уран и т.д. После формирования гидроксилапатита такое включение уже не происходит. На поверхности кристаллов может накапливаться много натрия в форме цитрата натрия. Кость выполняет функции лабильного (изменчивого) депо натрия, который выделяется из кости при ацидозе и, наоборот, при избытке поступления натрия с пищей, чтобы предотвратить алкалоз - натрий депонируется в кости. В ходе роста и развития организма количество аморфного фосфата кальция уменьшается, потому что кальций связывается с гидроксиапатитом.

8. Особенности химического состава эмали зуба, пути поступления веществ в эмаль зубов. Роль ионов фтора в поддержании здоровья эмали.

Является самой твердой тканью зуба. По твердости ее, нередко, сравнивают с кварцем. Твердость эмали 398 кг/мм². Это обусловливается высоким содержанием в ней минеральных солей.

Функции эмали зуба:

1. защита дентина и пульпы от механических, химических и температурных раздражителей.

2. проницаемость - основной путь проникновения со стороны пульпы и из слюны ионов кальция, аминокислот, витаминов, токсинов.

Химический состав:

1. Вода - 3-4%

2.Органические вещества – 1,5%

3. Неорганические вещества – 95-97%, из них: Са - 37%, Р - 17%.

Толщина эмали: 1,7 – 3,5мм на жевательной поверхности и 0,01мм у шейки. Основным образованием эмали являются кристаллы, формирующие эмалевые призмы. Это тонкие граненные цилиндрические образования, проходящие через всю толщу эмали. Толщина 3-6мкм, длина – больше толщины эмали. Призмы собраны в пучки (по 10-20) и располагаются параллельно длинной оси зуба в области края, а на боковых поверхностях – перпендикулярно к длине оси зуба. Поверхность эмали имеет зернистый рельеф в виде бугорков и ямок, обусловленный округлыми окончаниями кристаллов. Между эмалью и дентином находится тонкая органическая оболочка. Поверхность эмали также покрыта органическими оболочками.

Органические вещества:

1. Белки – образуют основу формирования эмали – белковую матрицу. В состав органической матрицы входят три группы белков:

а) белки, нерастворимые в соляной и этилендиаминтетрауксусной кислотах – 0,18-0.2%. По своим свойствам близки к коллагену и эластину и играют роль «скелета», придающего устойчивость структуре эмали в целом.

б) Са - связывающий белок эмали (КСБЭ) – 0,17% (М.м 20000). Он может

связывать 8-10 ионов Са и образуется белковая трехмерная матричная

сетка (белок соединен между собой Са-мостиками) не растворимая в

нейтральной среде. Подкисление до рН 4,0 разрушает этот комплекс с

минеральной фазой. Длина субъединицы КСБЭ, состоящей из 160-180

аминокислотных остатков – 25нм, это соответствует длине основного

кристалла эмали – гидроксиапатита. Ионы Са, связывающиеся с матрицей, служат зонами роста этих кристаллов.

в) водорастворимый белок эмали, который не способен к образованию

комплекса с Са. Его роль еще не ясна.

2. Липиды (фосфолипиды) – 0,6%.

3. Углеводы – полисахариды, глюкоза, галактоза, фукоза. Гликоген

обеспечивает энергию для процессов образования ядер кристаллизации.

На поверхности эмали содержится в 10 раз больше углеводов, чем в

глубоких слоях.

2. Цитраты – 0,1% принимают участие в процессах минерализации и

деминерализации твердой ткани зуба.

Неорганические вещества:

Основным минеральным компонентом эмали являются кристаллы гидроксиапатита.

1. Гидроксиапатит – Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂ – 75%;

2. карбонатапатит – Са₃(РО₄)₂(СО₃)₂ – 12,06%;

3. хлорапатит – Са₅(РО₄)₃Cl – 4,4%;

4. фторапатит – Са₅(РО₄)₃F – 0,66%;

5. карбонат кальция – СаСО₃ – 1,3%;

6. карбонат магния – MgСО₃ – 1,6%.

В состав неорганических веществ входят около 20 микроэлементов: железо, цинк, свинец, олово и т. д. Их количество больше в поверхностном слое эмали.

Поступление фтора вызывает ряд изменений в структуре эмали (в части кристаллов две гидроксильные группы замещены на фтор), увеличивая содержание фторапатита.

Флюороз зубов (эндемический флюороз зубов) – это хроническое заболевание, встречающееся в местностях с избыточным содержанием фтора в питьевой воде. Заболевание, развивающееся до прорезывания зубов. При флюорозе поражается преимущественно эмаль зубов. Флюороз обусловлен длительным поступлением в организм микроэлемента фтора и выражается образованием на поверхности эмали пятен и дефектов различной величины, формы и цвета. В тяжелых случаях поражаются кости скелета.

Кристаллы гидроксиапатита. Каждый кристалл покрыт оболочкой толщиной около 0,1 нм, а кристаллы расположены на расстоянии 2,5 нм друг от друга. Они способны к физико-химическому обмену через гидратную оболочку. Большинство неорганических ионов гораздо меньше толщины гидратного слоя и могут проникать в него и накапливаться. Кроме того, в кристаллической решетке гидроксиапатита имеются вакантные места. Наиболее высокое содержание Са наблюдаеется в поверхностных слоях мембраны.