91. Строение зуба и его химический состав. Роль изоморфного замещения в поддержании высокой механической плотности эмали зубов. Особенности белкового состава эмали, дентина и цемента.

Состав зуба:

• Органических и неорганические компонентов

• Состоит из эмали, дентина, цемента, пульпы

• Пелликула приобретенная тонкая органическая пленка на эмали образуется из гликопротеинов слюны в течение 20-30 мин

Неорганические компоненты:

• Неорганические компоненты основная часть в виде кристаллов гидроксилапатитов Ca5(PO4)3(OH), в эмали 95%, в дентине 70%, в цементе 68—70 %

• Фосфат ионы главные компоненты кристаллов сферические и упакованы слоями один над другим в гексагональные сферы

• Такая упаковка фосфат ионов формирует в центре восьмигранный канал, проходящий через весь кристалл

• Две трети этого канала заполняется ионами кальция и одна треть ионами фтора образующих фторапатиты Ca5(PO4)3F

• Микроэлементы железо, цинк, медь, магнезий. Железо, цинк накапливаются в наружних слоях эмали

Органические компоненты

• Коллаген – главный органический компонент дентина и цемента. Цепь коллагена около длиной около 1000 аминокислот в которой 30% аминокислот глицин (каждая 3-я аминокислота) и 30% пролин и лизин. 90% это коллаген I типа состоящий из альфа-1 и альфа-2 цепей образующих правозакрученные тройную спираль.

• Гликопротеины и гликозаминогликаны в дентине

• В цементе остеопонтин и амелогенин

• В дентине – остеонектин, дентин фосфорин (сиалопротеин), белок матрикса дентина

• В эмали амелогенин (составляет 90% белков эмали), энамелин, амелобластин и тафтелин

Зуб состоит из эмали, дентина, цемента, полость зуба выполнена РВСТ - пульпой.

ЭМАЛЬ - самая твердая ткань в организме. Содержит до 96% минеральных веществ: гидроксиаппатит Са₁₀(РО4 )₆ (ОН)₂ -75%, карбонатный апатит Ca1₀(PO₄)₄(CO₃)₃(OH)₂-12%,фторапатит Ca₁₀(PO₄)₆F₂  -1% и др. формы апатита. Содержит до 3,8% воды из них 3-3,3% связанная вода. Свободная вода располагается в микропространствах и называется "эмалевым ликвором", количество жидкости увеличивается в сторону эмалево-дентинной границы.

Наиболее типичной является гексогенальная форма ГАП, но может быть кристаллы с палочковидной, игольчатой, ромбовидной. Все они упорядочены, определенной формы, имеют упорядоченные эмалевые призмы — являются структурной единицей эмали.

Кроме фосфата Ca в эмали обнаружено еще более 30 элементов. В относительно больших количествах при- сутствуют ионы Mg²⁺, Na⁺, а также Cl^-, K^-, Zn²⁺и Fe²⁺. Минеральный состав эмали может колебаться в зависимости от характера питания, но процентное соотношение кальция, фосфора и карбоната довольно постоянно. Содержание Sr²⁺, Pb²⁺ и некоторых других микроэлементов в эмали колеблется значительно и зависит от их количества в почве данной местности. Содержание кальция и фосфора в эмали соответственно составляет 33,6-39,4 и 16,1-18,0% по отношению к остальным элементам эмали и в направлении от поверхности зуба к дентину их содержание снижается. Обычно снаружи она для ионов Ca²⁺ составляет 37,8, а внутри - 34,5% и для фосфатов - 18 и 15%.

Доля органических веществ 1 – 1,5 %. В незрелой эмали до 20 %. Органические вещества эмали влияют на биохимические и физические процессы, происходящие в эмали зуба. Органические вещества находятся между кристаллами апатита в виде пучков, пластинок или спирали. Основные представители — белки, углеводы, липиды, азотсодержащие вещества (мочевина, пептиды, циклические АМФ, циклические аминокислоты).

Белки и углеводы входят в состав органической матрицы. Все процессы реминерализации происходят на основе белковой матрицы.

Различают 3 группы:

1.Белки эмали нерастворимые в кислотах, 0,9 % ЭДТА. Эти белки играют защитную функцию в процессе деминерализации.

2.Кальций связывающий белок - КСБЭ содержат ионы Са в нейтральной и слабощелочной среде и способствуют проникновению Са из слюны в зуб и обратно. На долю белков А и Б приходится 0,9 % от общей массы эмали.

3. Б, растворимые в воде, не связанные с минеральными веществами. Они не обладают сродством к минеральным компонентам эмали, не могут образовывать комплексы. Таких белков 0,3 %.

Углеводы представлены полисахаридами: глюкоза, галактоза, фруктоза, гликоген. Дисахариды находятся в свободной форме, а образуются белковые комплексы — фосфо-гликопротеиды.

Липидов очень мало. Представлены в виде гликофосфолипидов. При образовании матрицы, они выполняют роль связующих мостиков между белками и минералами.

Ионы Са в ГАПе могут быть замещены на близкие по свойствам в Са другие хим. эл-ты. Это Ba, Mg, Sr, реже Na, K, Mg, Zn, ион HO. Такие замещения называются изоморфными, в результате соотношение Са / Р падает. Таким образом, образуется из ГАП – ГФА. Фосфаты могут заместиться на ион РО НРО цитрат. Гидрокситы замещаются на Cl, Br, F, J. Такие изоморфные замещения приводят к тому, что изменяется и свойство апатитов – резистентность эмали к кислотам и к кариесу падает.

Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂+F^- =Ca₁₀(PO₄)₆F(OH)+(OH)^-

Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂+2F-=10CaF₂+6PO₄^3-+2(OH)^-

ДЕНТИН - основная составная часть зуба. Он содержит до 70% минеральных веществ, 17% органических веществ и 13% воды. Дентин является сложной гетерогенной структурой, которая граничит с эмалью в области коронки зуба и с цементом в корне зуба.

Самый глубокий слой дентина, расположенный на границе с пульпой зуба, называется предентином. Дентин уступает по твердости. Наиболее важными элементами дентина являются ионы Са, РО, Со, Мg, F, Mg содержитсяся в 3 раза больше, чем в эмали. Концентрация Na и Cl возрастает во внутренних слоях дентина. Основное вещество дентина состоит из ГАП. Но в отличие от эмали, дентин пронизан большим количеством дентинных канальцев. Болевые ощущения передаются по нервным рецепторам. В дентинных канальцах находятся отростки клеток одонтобластов, пульпа и дентинная жидкость. Дентин составляет основную массу зуба, но является менее минерализованным веществом, чем эмаль, по строению напоминает грубоволокнистую кость, но более твердый. Белковый матрикс дентина — 20 % от общей массы дентина. Состоит из коллагена, на его долю приходится 35 % всех органических веществ дентина. Это свойство характерно для тканей лизинмального происхождения, содержит глюкозаминогликогены, галактозу, гексазамиты и гелиуроновая кислоты. Дентин богат активными регуляторными белками, которые регулируют процесс реминерализации. К таким специальным белкам относятся амелогенины, энамелины, фосфопротеиды. Для дентина, как и для эмали, характерен замедленный обмен мин. компонентов, что имеет большое значение для сохранения стабильности тканей в условиях повышенного риска деминерализации, стресса.

ЦЕМЕНТ - покрывает тонким слоем весь зуб. Первичный цемент образован минеральным веществом, в котором в разных направлениях проходят коллагеновые волокна, клеточные элементы — цементобласты. Цемент зрелого зуба мало обновляется. Состав: минеральные компоненты в основном представлены карбонатами и фосфатами Са. Цемент не имеет, как эмаль и дентин, собственных кровеносных сосудов. В верхушке зуба — клеточный цемент, основная часть — бесклеточный цемент. Клеточный напоминает кость, а бесклеточный состоит из коллагеновых волокон и аморфного вещества, склеивающего эти волокна.

ПУЛЬПА - это рыхлая соединительная ткань зуба, заполняющая коронковую полость и корневой канал зуба с большим количеством нервов и кровеносных сосудов, в пульпе есть коллагеновые, но нет эластических волокон, есть клеточные элементы, представленные одонтобластами, макрофагами и фибробластами.

Пульпа является биологическим барьером, защищающим зубную полость и периодонт от инфекции, выполняет пластическую и трофическую функцию. Характеризуется повышенной активностью окислительно-восстановительных процессов, а поэтому высоким потреблением О. Регуляция энергетического баланса пульпы осуществляется путем сопряжения окисления с фосфорилированием. О высоком уровне биологических процессов в пульпе говорят наличие таких процессов, как ПФП, синтез РНК, белков, поэтому пульпа богата ферментами, осуществляющими эти процессы, но особенно свойствен для пульпы углеводный обмен. Есть ферменты гликолиза, ЦТК, водно-минерального обмена (щелочная и кислая фосфотозы), трансаминазы, аминопептидазы.

В результате этих процессов обмена образуется множество промежуточных продуктов, которые поступают из пульпы в твердые ткани зуба. Все это обеспечивает высокий уровень реактивности и защитных механизмов. При патологии активность этих ферментов повышается. При кариесе происходят деструктивные изменения в одонтобластах, разрушение коллагеновых волокон, появляются кровоизлияния, изменяется активность ферментов, обмен веществ в пульпе.