101. Эмаль. Микроскопическое и ультрамикроскопическое строение и физико-химические свойства. Эмалевые призмы и межпризматическое вещество. Особенности обызвествления, обмена веществ и питания эмали

Эмаль - твердая, сильно минерализованная ткань, покрыва­ющая снаружи коронку зуба и защищающая подлежащие ткани (дентин и пульпу) от внешних воздействий. Наиболее толстый слой эмали (до 3,5 мм) содержится на вершине коронки над же­вательными бугорками. На боковых поверхностях она тоньше, а в области шейки исчезает.

Эмаль содержит до 97% минеральных веществ (фосфатов, кар­бонатов, фторида кальция). Основную массу составляет фосфор­нокислый кальций — гидроксиапатит. Около 3-4% приходится на органические вещества и воду. Органические вещества пред­ставлены в основном белком эукератином, в состав которого входят аминокислоты гистидин, лизин, аргинин и растворимые белки. Наиболее твердая и хрупкая эмаль выявлена в поверхно­стных отделах, наименее твердая — на границе с дентином.

Эмалевые призмы - структурные единицы эмали. Это тонкие удлиненные образования многогранной или вогнуто-выпуклой формы, залегающие перпендикулярно поверхности дентина. Большинство призм (57%) имеет форму аркад, 31% — полиго­нальную или овальную.

Призмы построены из тонких филаментов и кристаллов гид-роксиапатитов. Кристаллы имеют палочковидную форму, упо­рядоченное и компактное расположение. Щели между ними не превышают 3 нм. В центре призм кристаллы ориентированы по длинной оси призмы, на периферии — под углом к поверхности. Благодаря этому границы призм хорошо видны. Расположение кри­сталлов обусловлено строением органической основы эмалевой призмы, создаваемой энамелобластом в процессе развития. Она представляет собой сеть из филаментов промежуточного типа, пе­реплетенных с интервалом в 25 нм, и аморфного вещества.

Межпризматическое склеивающее вещество отличается от призм менее упорядоченным размещением филаментов и мень­шей обызвествленностью.

Призмы имеют 8-образно изогнутую форму, из-за чего их дли­на больше толщины эмали. Это, а также наличие призматических отростков между смежными призмами и переход из одной призмы в другую кристаллов обеспечивает прочность эмали. Призмы со­браны в пучки. Из-за 8-образных изгибов на продольных шлифах зуба пучки призм оказываются рассеченными в одних местах вдоль, в других — поперечно. При малом увеличении микроскопа на боковой поверхности коронки эти участки воспринимаются как радиально ориентированные светлые и темные полоски, так как по-разному преломляют и отражают свет. Оптический эффект, обусловленный неодинаковым отражением света, получил на­звание полос Шрегера. В области жевательных бугорков или режу­щего края зуба они расположены параллельно длинной оси зуба.От полос Шрегера следует отличать линии Ретциуса или ки-маты, которые на продольных шлифах зуба пересекают эмаль в косом направлении, а на поперечных имеют вид концентричес­ких колец, отражающих периодичность отложения эмали при развитии. Линии Ретциуса видны наиболее отчетливо в тех слу­чаях, когда они совпадают с короткими изгибами призм. При этом в эмали видны линии, отделяющие один слой от другого. Эти линии носят название физиологических в отличие от пато­логических, обусловленных гипо- или гиперминерализацией.

Чрезмерное количество линий Ретциуса рассматривается как признак нарушений развития органической матрицы и недостат­ка кальция при развитии эмали. Эти изменения сохраняются в течение всей жизни зуба и указывают на имевшие место расстрой­ства в питании и обмене веществ ребенка. Наиболее толстая ли­ния Ретциуса отделяет пренатальную эмаль от постнатальной. Начавшись у дентиноэмалевой границы, пучки призм заканчи­ваются на поверхности эмали валиками, которые отделяются друг от друга неглубокими бороздками и опоясывают зуб по окружности (перикиматы).

В эмалевых призмах наблюдается еще и малая поперечная исчерченность, которая является отражением суточного ритма в обизвествлении призм. При стирании зубов в области жеватель­ных бугорков от линий Ретциуса остаются лишь фрагменты.

Некоторые участки межпризматического вещества оказывают­ся необизвествленными и состоят только из органического веще­ства. Такие участки, видимые под микроскопом и проходящие на незначительную глубину, получили название эмалевых пучков, а проникающие через всю толщу эмали — эмалевых пластинок. Пластинки видны только на поперечных шлифах, больше в обла­сти шейки. Эти образования рассматриваются как границы меж­ду сегментами эмали. Пучки выявляются лишь в глубине у денти­ноэмалевой границы. Они могут стать начальными точками раз­вития кариеса, поскольку в эти зоны легче проникают микробы.

Поверхность эмали, обращенная к дентину, неровная. В ней выявляется наибольшее количество органического материала фиб­риллярной природы. Эмаль прочно соединена с дентином. Это обус­ловлено в первую очередь тем, что они связаны с помощью фиб­риллярных структур, проникающих из одной субстанции в другую. Кроме того, этому способствует неровная граница между ними, когда выпуклости эмали проникают в углубления в дентине.

Эмаль зуба — бессосудистая ткань, не содержащая и нервных волокон. Ее трофика и транспорт различных веществ осуществ­ляются на основе физиологических механизмов проницаемости, циркуляции эмалевой жидкости, растворимости и ионного об­мена. Эти процессы обеспечивают также постоянство состава эмали за счет динамического равновесия между процессами де­минерализации и реминерализации (рекристаллизации).

Эмаль обладает высокой резистентностъю к воздействию зна­чительной механической нагрузки, колебаниям температуры (+50°), кислым и щелочным продуктам, ферментам, различным физиоло­гически активным веществам, находящимся в ротовой жидкости и бактериям полости рта. После воздействия сильных деминерали­зующих растворов реминерализация эмали наступает уже через не­сколько дней. При воздействии патогенных агентов, приводящих к кариесу, эмаль реагирует образованием зон гиперминерализации, отграничивающих поврежденную эмаль от интактной.

Поверхностный слой эмали снабжается необходимыми веще­ствами из слюны. Эмаль проницаема в двух направлениях: от по­верхности эмали к дентину и пульпе и в обратном направлении. Уровень проницаемости эмали достаточно высок: через эмаль проникают не только ионы и минеральные элементы, но и веще­ства с высоким молекулярным весом, с большими размерами мо­лекул — аминокислоты, витамины, ферменты, углеводы.

Скорость проникновения различных веществ в эмаль состав­ляет от нескольких мкм до 1 мм/час. Особенно быстро проникают в эмаль углеводы (глюкоза), а также лимонная кислота, бактери­альные токсины, мочевина, лизин, глицин, метионин, витамин В, и др. вещества. Проницаемость эмали уменьшается с возрастом, а также при воздействии щелочных продуктов, гидроксида каль­ция, паратгормона. Проницаемость повышается под воздействи­ем различных органических и неорганических кислот, этилового спирта, фенола, растворов нитрата серебра и хлорида кальция, при дефиците солей фосфора в пище, под влиянием тиреокальци-тонина и паратина (вытяжка из околоушной слюнной железы).

Транспорт веществ и трофика эмали осуществляется посред­ством эмалевой жидкости, распределенной в эмали неравномер­но: ее больше в глубоком слое, особенно у эмалево-дентинной границы. Движение эмалевой жидкости происходит в основном в межкристаллических пространствах и в эмалевых пластинках. Оно осуществляется за счет гидростатического и термодинами­ческого эффектов, осмотических и электроосмотических токов, возникающих на границе твердой (поверхность кристаллов гид-роксиапатита) и жидкой (гидратный и абсорбционный слои кри­сталлов) фаз вследствие избирательной адсорбции ионов одно­го знака, а также ионизации поверхности кристаллов или пьезо­электрического эффекта.

Растворимость и реминерализация эмали — два динамических процесса (растворение кристаллов гидроксиапатита и их обра­зование вновь — рекристаллизация), которые обеспечивают об­новление и постоянство компонентов эмали. Эти процессы обус­ловлены ионами и гидроксилами макро- и микроэлементов и из­менением рН ротовой жидкости. В норме ротовая жидкость — это пересыщенный раствор гидроксиапатита, что при оптималь­ном рН препятствует растворению в ней эмали и обусловливает поступление в эмаль ионов кальция и фосфора, обеспечивая ее реминерализацию (рекристаллизацию). При патологии, напри­мер при кариесе, когда концентрация гидроксиапатита в рото­вой жидкости и рН на поверхности эмали понижаются, раство­римость эмали повышается; деминерализация превалирует над реминерализацией с нарушением структуры кристаллов гидро­ксиапатита. Для процессов рекристаллизации важно оптималь­ное соотношение между кальцием и фосфором слюны, т. к. кри­сталлы гидроксиапатита динамически устойчивы (электронейт­ральны) при соотношении кальций-фосфор 1 : 1,67.

В реминерализации эмали существенная роль принадлежит органическим матриксам эмалевых призм, находящихся в пря­мой химической связи с кристаллами гидроксиапатита. Суще­ственную роль в динамической устойчивости играют гликоза-миногликаны, осуществляющие химические связи между белка­ми, углеводами и минеральными элементами.