УДК 616.3Т4.1.(072) ББК 56.6я 73 К 55
Глава 1.
Биология твердых тканей зуба
Копбаева
М.Т. Некариозные поражения твердых
тканей зубв.-Алматы,
2001.- 126 с, ил.
В учебно-методическом пособии изложены ' этиология, патогенез, клиника, диагностика и лечение некариозных поражений твердых тканей зуба. Представлены данные по биологии твердых тканей -зуба, а также с учетом внедрения в стоматологическую практику инновационных технологий такие методы лечения, как отбеливание зубов, реминерализующая терапия и основы реставрационной стоматологии.
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов, клинических ординаторов, аспирантов стоматологических факультетов высших медицинских учебных заведении.
Рецензенты:
зав. кафедрой челюстно-лицевой, пластической и стоматохирургии Алматинского ИУВ д.м.н., профессор Д.С.Сагатбаев;
зав. кафедрой ортопедической стоматологии № 1 КазГМУ д.м.н., профессор А.А.Седунов.
К_4108120000 00 (05)-01
Учебно-методическое пособие рекомендовано к изданию центральным методическим советом КазГМУ 26.04.01.
ISBN 9965-550-52-2
Копбаева М.Т., 2001
Совокупность закономерностей развития, структурных основ и строения, жизнедеятельности, взаимоотношения с окружающей средой (ротовой жидкостью) эмали, дентина и цемента составляет биологию твердых тканей зуба.
Твердую часть зуба составляют эмаль, дентин и цемент. Эмаль (enamelum) зуба - наиболее высокоминерализованная ткань. Это случай предельной минерализации, встречающейся в живом и растительном мире. Эмаль - сложная по своему строению, покрывающая естественную коронку зуба ткань, по. твердости превышающая все остальные ткани организма за счет высокого содержания в ней неорганических вешесге (до 97 %): гидроксиапатита (до 75 % ), карбонатапатита, фторапатита и хлорапатита н др.
В незначительных количествах (от 0,006 до 0,025 %) в эм&пи содержатся микроэлементы - медь, цинк, железо, кремний, фтор и др., а также 3,8 % свободной воды и 1,2 % органических веществ (белки, линиды, углеводы, азот). Вода занимает свободное пространство в кристаллической решетке и органической основе, а также находится между кристаллами, образуя гидратную оболочку кристаллов и выполняя функцию эмалевой лимфы. Количество свободной воды определяет такие физиологические свойства эмали, как растворимость и проницаемость.
Таким образом, эмаль характеризуется крайне низким содержанием органического вещества, в том числе белка, при самой высокой степени минерализации, что и обеспечивает выполнение ее основной функции -
защиты дентина и пульпы от внешних воздействий и механических
повреждений.
Толщина эмали в различных участках коронки зуба неодинакова : наиболее толстый слой расположен в области бугров коронки (до 1,7 мм ), самый тонкий - у шеек зубов ( 0,01 мм ). В области фиссур ее толщина достигает 0,5-0,6 мм. Отличаясь от остальных твердых тканей зуба высокой прочностью и прозрачностью, эмаль в то же время хрупка из-за незначительного количества органического вещества.
Поверхность неповрежденной эмали характеризуется как относительно однородная с имбрикационными линиями и перекиматиями. Иногда отмечаются углубления, представляющие выход конца эмалевой призмы. Границы выхода последней на поверхности были выявлены как при электронной, так и при обычной световой микроскопии. Они получили название краевых дефектов. Эти дефекты могут вклиниваться в эмаль на глубину 15 мкм и имеют ширину от 3 до 5 мкм на уровне поверхности эмали. Было выявлено, что все указанные дефекты представляют собой гипоминерализованные участки эмали, обычно заполненные органической пелликулой, создающие своего рода ретенционные участки, где впервые начинают скапливаться микроорганизмы или задерживаться пищевые остатки. При этом отмечается их прочная связь с подлежащими структурами.
В поверхностном слое эмали содержится в 10 раз больше таких микроэлементов, как фтор, цинк, железо, чем в подповерхностном. На поверхности эмали только что прорезавшегося зуба находится тонкая (0,2 мкм) прозрачная кутикула, проникая в поверхностный слой эмали в виде тонких фибрилл. Сразу после прорезывания в результате жевания, кутикула частично утрачивается, сохраняясь, в основном, на контактных поверхностях коронки зуба. После прорезывания зубов на поверхности эмали и остатков
первичной кутикулы образуется пелликула - сравнительно толстое (от I до 10 мкм) органическое образование, образуемое при контакте эмали со слюной и сосгоящее в основном из мукопротеинов слюны и бактериальных белков.
Пелликула устойчива к действию кислот, однако, плохо противостоит механическим воздействиям. Под слоем зубного налета она утолщается, а над кариозным пятном разрыхляется, частично разрушается или деформируется (Луцкая И.К., 2000).
Основным структурным образованием здоровой эмали являются эмалевые призмы, состоящие из кристаллов апатитоподобного вещества, среди которых превалируют типичные палочковидные кристаллы, несколько реже встречаются кристаллы игольчатой, кубовидной, прямоугольной, ромбоэдрической форм. При слабо минерализованной эмали кристаллы располагаются на фоне аморфного вещества и имеют нечеткость кристаллической структуры с расплывчатыми границами.
Эмалевая призма напоминает граненое «цилиндрическое волокно», проходил радиально от эмалево-дентинного соединения к поверхности коронки зуба, образуя ряд волнообразных изгибов, способствуя укреплению структуры эмали (Боровский Е.В., Леонтьев В.К., 1991). Толщина призмы -от 4 до 7 мкм, длина в результате изгибов несколько превышает толщину эмали. В толще эмалевых призм проходят тонкие протоплазматические волокна, которые образуют тонкую органическую сетку, в нетлях которых находятся кристаллы неорганических солей. На шлифах эмали призмы в поперечном сечении имеют аркадообраз!гую или оналыгую форму с вытянутыми хвостообразными отростками, которые вклиниваются между аркадообразными головками подлежащих призм. Такая форма и расположение призм способствуют выраженной плотной структуре эмали. Кроме того, прочности эмали способствует переход кристаллов из одной призмы в друо'ю. Волнообразные изгибы призм создают чередование
Состав
Органические образования'
Органические оболочки
На продольных шлифах эмали видны линии (полосы) Ретциуса, начинающиеся в области эмалево-дентинного соединения, затем косо пересекающие всю толщу эмали и. заканчивающиеся на поверхности эмали в виде небольших валиков, которые расположены рядами и получили название перикимат. На поперечных шлифах линии Ретциуса расположены в виде концентрических кругов. Возникновение линий Ретциуса связано с особенностями процессов минерализации в период развития эмали. Чрезмерное количество их может быть следствием нарушений в формировании эмали, в частности, недоразвития ее органической матрицы.
По мере старения организма количество минеральных веществ в эмали увеличивается, особенно в поверхностном ее слое. Кроме того, исчезают перикиматы и стираются режущие края резцов, клыков, бугры моляров и премоляров, сглаживаются контактные поверхности боковых зубов.
Эмалевые призмы и межпризменные пространства состоят из строго ориентированных кристаллов гидрооксиапатита Саш (РО4) или фторапатита Саю (РО-О^г- Размер кристаллов зависит от зрелости эмали. На поверхности эмали встречаются кристаллы разных форм и размеров: палочковидные, кубовидные, многогранные и др. В центральных участках призмы кристаллы располагаются как бы параллельно длинной оси самой призмы, а вблизи краев призмы - под углом 45-50°. Периферический слой призмы более тонкий, чем ее срединные слои. Призмы прилежат вплотную друг к другу, образуя как бы пучки по 10-15 шт. Органическими образованиями эмали являются эмалевые пластинки, эмалевые пучки и веретена. Эмалевые пластинки в виде тонких листообразных структур пронизывают всю толщу эмали. Эмалевые пучки проникают на небольшую глубину эмали,
располагаясь у эмалсво-дентипиого соединения Считают, что эмалевые пластинки и пучки представляют собой участки пеобызвествленной эмали и облетают проникновение в эмаль таких экзогенных факторов, как микроорганизмы, кислоты, пигментные вещества. Эмалевые веретена - это концевые участки дентинных отростков одоптобластов, заканчивающихся между эмалевыми призмами, колбовидные утолще(гия отростков после пересечения эмалево-дентинного соединения, играющие большую роль в трофике эмали.
Эмалевая призма
Структурная единица
i
ч.
неорганические в-ва до 9? %
микроэлементы - до 0,025 %
органические в-ва- 1,2 %
свободная вола - 3.8 %
Эмалевые пластинки
Эмалевые пучки Эмалевые веретена
Кутикула
Пелликула
Рис. 1. Схема строения эмали зуба
Бляшка
Органические вещества эмали представлены белками, углеводами, липидами и азотом. По функциональному действию белки эмали зубов человека подразделяются на три группы (Десятаиченко К.С, 1977):
фибриллярный белок, нерастворимый в этилендиаминотатрауксус'ной (ЭДТА) и хлористоводородной кислотах;
кальцийсвязытющий белок эмали (КСБЭ), образующий в нейтральной среде нерастворимый комплексе минеральной фазой. КСБЭ обладает молекулярной массой 20 000-21 000 и способен связывать до 10 атомов кальция на одну молекулу белка. Структура его высокоупорядочена;
белок, не обладающий сродством к минеральной фазе и имеющий схожую с КСБЭ молекулярный вес, но с менее упорядоченной структурой.
Из трех указанных белковых фракций кальцийсвязывающий белок превалирует в количественном отношении и обладает способностью образовывать агрегаты типа димеров, /примеров и тетрамеров. Процесс агрегирования происходит при участии фосфолипидов и ионов кальция. В результате образуются нерастворимые комплексы белок-липидфосфат кальция. Макромолекулярные комплексы образуются в результате взаимодействия между агрегатами кальцийсвязывающего белка и молекулами нерастворимого фибриллярного белка. Таким пугем осуществляется кальцификация эмали в процессе ее развития со строгой ориентацией кристаллов.
Основной составной частью белка эмали и дентина является коллаген, молекулу которого составляют три цепочки аминокислот. Всего в состаи
органического вещества эмали входит до 18 аминокислот (глицин, пролин, гидроксипролин, лизин, гидроксилизип и др.).
ths
У - фосдюшпиды п-гиИрохсиапотит
Ю.А.Петрович и соавт. (1977) создали молекулярно-функционалыгую модель эмали зуба человека, отражающую тесную химическую связь между органической матрицей и минеральной фазой эмали (рис 2)
Ш - ЗЛТА. НС! - нерастворимый —■-кайьцшейшкютив km ■--кальции
Рис. 2. Молекулярно-функциональная модель строения эмали (по Десятниченко КС.)
По этой схеме фибриллярный белок эмали, нерастворимый в ЭДТА и хлористоводородной кислоте, выполняет* роль скелета (каркаса) модели. На этом каркасе крепится кальцийсвязывающий белок эмали, который образует трехмерную сетку матрицы, нерастворимую в нейтральной среде Агрегация (присоединение) мономерны.х кальцийсвязываюших белков эмали
происходит при участии фосфолипидов. Трехмерная сетка крепится к каркасу фибриллярного нерастворимого белка эмали с помощью ионов кальция и регулирует процесс минерализации эмали зуба.
С указанных позиций основой формирования эмали является белковая матрица. Составляющие ее основу кальцийсвязывающий белок эмали и фибриллярный нерастворимый в ЭДТА и хлористоводородной кислоте белок обеспечивает связывание и удержание минеральной фазы, т.е. бесклеточного формирования и построения эмали. Такая молекулярно-функциональная модель эмали объясняет важное положение о том, что процессы физиологической деминерализации и реминерализации эмали обратимы. При утрате белковой матрицы реминерализация не происходит. Способность гидроксиапатитов эмали к изоморфному замещению вакантных мест в их молекуле ионами, содержащимися в ротовой жидкости, обеспечивает своеобразную защиту самой белковой матрицы. Таким образом, поддерживаются гомеостаз эмали и ее способность к восстановлению до определенных пределов.
В целях профилактики и лечения начальных стадий кариеса зубов и некоторых некариозньгх поражений, сопровождающихся деминерализацией, необходимо предусмотреть сохранность белковой матрицы или ее восстановление. Это возможно при оптимальном составе и свойствах смешанной слюны, при этом важное значение имеют гигиена полости рта, характер питания и состав микрофлоры полости рта.
В формировании зуба после прорезывания выделяют два основных этапа: это периоды созревания и активного функционирования.
Минерализация зуба не прекращается после его прорезывания. В эмали и дентине этот процесс продолжается в течение длительного времени путем поступления необходимых веществ через кровь и слюну. Степень минерализации отдельных участков эмали одного и того же зуба и
соотношение в них .кальция/фосфора неодинаковы. Во все возрастные периоды наиболее минерализован поверхностный слой. Особое свойство тканей зубов - проницаемость - обеспечивает процессы ионного обмена, минерализации эмали и дентина. Повышение проницаемости эмали -признак деминерализации тканей зуба, однако это же свойство обеспечивает процесс реминсрализа(ции.
На границе с дентином эмаль образует эмалево-дентинное соединение, обеспечивающее прочный контакт этих двух тканей за счет радиальных фибрилл базилярной мембраны зубного зачатка и выпуклостей эмали, внедряющихся в ниши поверхностного слоя дентина. Нормальная эмаль молодых людей имеет более низкий показатель Са/Р, чем эмаль людей старше 30 лет. В интактной эмали молярное соотношение этих элементов (Боровский Е.В., Максимовская Л.Н., 1982) составляет 1,61, при кариесе в стадии белого пятна - 1,26, при флюорозе - 1,46. t
После прорезывания накопление кальция и фосфора в эмали идет преимущественно в первые 12-24 месяца, потом в течение 2-3 лет оно продолжается в области фиссур.
Электрофорез повышает проницаемость эмали для кальция и фосфора и увеличивает глубин}' их проникновения. Улыразвук способствует более равномерному распределению элементов. Воздействием па зуб дозированного вакуума можно существенно повысить проницаемость для кальция. При снижении рН ротовой жидкости до 4,0-5,0 уровень проницаемости эмали повышается в 3-4 раза. Зубной налет повышает проницаемость эмали путем снижения рН на ее поверхности, фтор значительно снижает ее даже после одной его аппликации.
Таким образом, можно выделить следующие функции эмали (рис. 3): растворимость, проницаемость, гомеостаз, способность к реминерализации.
обратимость процессов физиологической деминерализации
минерализации.
Ф
>ЛМ(Ш1
и веществ и воды. Неорганические вещества представлены главным образом фосфатом, карбонатом и фторидом кальция, органические - коллагеном. Дентин состоит из основного вещества и проходящих в нем трубочек, в которых расположены отростки одонтобластов и окончания нервных волокон, проникающих из пульпы (рис. 4). Основное вещество содержит аморфное склеивающее вещество и коллагеновые фибриллы, собранные в пучки.
1.
Растворимость
2. Проницаемость
Структурные элементы с
I. Основное вещество 2. Коллагеновые
волокла 3. Дентшгныс пзубочки