1. Эмалевые пучки 2)веретена 3) ламеллы

Е. А. Мэгид. Атлас по фантомному курсу в тера­певтической

стоматологии. 1981 г.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЭМАЛИ.

Эмаль зуба является самой твердой тканью в организме челове­ка, что обусловлено высоким содержанием в ней неорганических ве­ществ (95 %) и низким органических (1,2%). В эмали также присут­ствует вода - до 2,5% которой содержится в свободном состоянии, а 1,3% связана с кристаллами.

Основными минеральными компонентами эмали являются: кальций (33-39% по весу), фосфаты (16-18%) (Боровский Е.В., Ле­онтьев В.К., 1991).

Минеральную основу эмали составляют кристаллы апатитов (рис. 3), из них 75% гидроксиапатит, который может иметь в сво­ей структуре различное количество атомов кальция от восьми до двенадцати: Са*(Р04)₆(ОН)2, Са₉(Р04)₆(ОН)2, Саю(Р04)ь(ОН)2, Саи(Р04)б(ОН)2, Сап(Р04)б(ОН)2, 19% - карбонатапатиты с химической формулой Са si2(P04)e (СОз), 4,4% - хлорапатиты Са sn(P04)bCi2 и 0,66% - фторапатиты Са »-12(Р04)бр2. Каждый крис­талл покрыт гидратной оболочкой.

Усредненная, общая формула апатитов эмали может быть представлена как А10(ВО4)6Х2, где:

А - Са, Cr, Ba, Cd, (радикал А содержит от 8 до 12 атомов)

В - P, As, Si,

X - F, ОН, Cl, СОз.

Рис. 3. Схема строения и состава эмали

Уникальность апатитов состоит в том, что при разном соста­ве они имеют практически сходные структурные и функциональные свойства, но различную химическую устойчивость. Отличаются эти кристаллы различным соотношением атомов кальция и фосфора, по которому определяется так называемый кальций-фосфорный коэф­фициент эмали.

Высчитывается он следующим образом:

1. Са 8 : Р6 = 8/6 = 1,33;

2. Са 10 : Р6 = 10/6 = 1,67;

3. Са 12 : Р6 = 12/6 = 2,0.

Таким образом, этот коэффициент может колебаться в преде­лах от 1,33 до 2,0.

Гидроксиапатита, содержащего меньше 8 атомов кальция, не существует, так как под действием кислотного фактора он быстро разрушается.

Как показали исследования (Леонтьев В.К., 1991; Мельниченко Э.М., 1990; Пахомов Г.Н.,1982), наиболее устойчивы гидроксиапатиты с содержанием ионов кальция от 12 до 9. При деминерализации эмали происходят также и изменения формы, размеров и ориента­ции кристаллов гидроксиапатита.

В эмали содержится не менее 41 микроэлемента. Их можно ус­ловно разделить на три группы:

1. Микроэлементы, концентрация которых выше в поверхност­ных слоях эмали - фтор, цинк, свинец, сурьма, железо.

2. Микроэлементы, содержание которых больше в глубоких сло­ях эмали - магний, натрий.

3. Микроэлементы, равномерно распределяющиеся по всей толще эмали - стронций, медь, алюминий, калий.

Содержащиеся в эмали микроэлементы можно условно разде­лить на кариесстатические и кариесогенные (Железный П.А., 1999; Леонтьев В.К., 1991; Кузьмина Э.М., 1997; Сунцов В.Г., 1997).

К сильным кариесстатическим элементам относят фтор, каль­ций и фосфор, к средним - молибден, ванадий, медь, бор, литий, зо­лото, к невыясненным - бериллий, кобальт, марганец, олово, цинк, бром, йод.

К кариесогенным агентам относят - селен, кадмий, марганец, свинец, кремний.

Органическое вещество в эмали представляют белки - 0,5%, жи­ры - 0,6% и цитраты - 0,1%.

Белки эмали подразделяются на 3 фракции:

1. Нерастворимые в кислотах и ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота),

2. Кальцийсвязывающий белок эмали (КСБЭ),

3. Водорастворимые белки с молекулярной массой 20000.

Важное значение в построении функциональной модели эмали придают белку, нерастворимому в кислотах и ЭДТА. Этот белок имеет сродство к коллагену и эластину и выполняет роль «скелета», придающего устойчивость всей структуре эмали в целом. Ему отве­дена роль высокомолекулярного нерастворимого остова-каркаса, с которым связана трехмерная сетка КСБЭ, соединенная с гидрокси-апатитом. Основу эмали составляет нерастворимая трехмерная сетка КСБЭ (кальцийсвязывающий белок эмали), способного в нейт­ральной среде образовывать нерастворимый комплекс с ионами каль­ция. Один моль КСБЭ способен связать 8-10 ионов кальция, образуя трехмерную белковую сетку эмали. Имеющийся в эмали белок может прямо связать не более 2,5-5% содержащейся в эмали мине­ральной фазы. Связывающиеся белковой матрицей ионы кальция слу­жат точками (ядрами) нуклеации, а в дальнейшем - зонами роста и насыщения кристаллов гидроксиапатитов. Вокруг зон первичной нуклеации, содержащих в себе не более 2,5-5% гидроксиапатитов эмали, происходит дальнейшая минерализация эмали, формирование которой уже запрограммировано белковой матрицей и зонами пер­вичной нуклеации. Таким образом, белковая матрица обеспечивает белковый каркас эмали и зоны первичной нуклеации минеральной фа­зы, программирует регулярность и упорядоченность структуры эма­ли, в связи, с чем дефекты в развитии и формировании белковой ма­трицы трудновосполнимы.

Водорастворимые белки эмали не обладают сродством к мине­ральной фазе, не способны к образованию комплексов с кальцием и имеют менее регулярную структуру.

СВОЙСТВА ЭМАЛИ.

Высокая степень минерализации эмали при низком содержании органических веществ обеспечивает ее основную функцию - защиту дентина и пульпы от внешних воздействий и механических повреж­дений. Эмаль - единственная ткань эктодермального происхожде­ния, подвергающаяся обызвествлению, в ней отсутствуют сосуды и нервы. Она является бесклеточной и бесферментной тканью, не спо­собна к регенерации. Эмаль является полупроницаемой мембраной для некоторых минеральных и органических веществ, что обеспечи­вает процессы ионообмена.

ИОНООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭМАЛИ.

Ионообмен - замещение ионов в кристаллической решетке апа­тита.

Проницаемость - способность эмали пропускать ионы, воду и растворенные в ней некоторые вещества.

Механизм проницаемости эмали зуба обусловлен следующими факторами:

1. наличием белка и органических веществ;

2. циркуляцией свободной воды, которой в эмали 2,5%;

3. разностью потенциалов между областью эмалево-дентинного соединения и поверхностью эмали (6-60мкВ);

4. ферментативными процессами со стороны слюны (ротовой жидкости).

Проницаемость эмали для молекул различных веществ неодина­кова и зависит от величины молекул, заряда и радиуса проникающе­го иона, активности иона. Одновалентные ионы проникают лучше, чем двухвалентные, а отрицательно заряженные - лучше, чем поло­жительно заряженные.

Установлена высокая проникающая способность органических веществ и низкая минеральных веществ. Различная проницаемость эмали для органических и неорганических веществ обусловлена их би­ологической активностью, способностью связываться с элементами эмали, путями проникновения веществ. Низкая проникающая способ­ность неорганических веществ в глубину эмали зуба обусловлена тем, что они вступают в химическую реакцию с апатитами эмали (рис. 3).

Органические соединения поступают в эмаль по специальным образованиям эмали - ламеллам и органическим пластинкам, которые проникают в толщу эмали от 1/3 до 2/3 глубины.

Неодинакова и проницаемость различных анатомических отде­лов зуба из-за неоднородной структуры. Наибольшая проницаемость отмечается в пришеечной области, ямках и фиссурах, а также язычной поверхности зуба. Проницаемость эмали также неодинако­ва в зубах разной групповой принадлежности. Она увеличивается в направлении от резца к моляру. Если эмаль рассматривать послой­но, то средние слои более проницаемы, чем подповерхностные, а на­именее проницаемые поверхностные слои эмали.

СЛЮНА И РОТОВАЯ ЖИДКОСТЬ.

В поддержании физиологических процессов в эмали зуба большую роль играет ротовая жидкость. В естественных условиях источни­ком кальция, фосфора и фтора для эмали зубов является ротовая жидкость, обладающая высоким реминерализующим потенциалом.

СОСТАВ И ФУНКЦИИ СЛЮНЫ, РОТОВОЙ ЖИДКОСТИ.

Слюна - вязкая жидкость, представляющая собой сложную кол­лоидную смесь секрета парных крупных и многочисленных мелких слюнных желез. По типу секреции слюнные железы разделяют на се­розные, слизистые и смешанные.

Рис. 4. Источники секреции слюны и образования ротовой жидкости.

Рис. 5. Состав слюны.

Слюна содержит 99% воды и 1% растворенной и взвешенной в ней субстанции. Следует уточнить, что в полости рта находится не чистая слюна, а биологическая жидкость, получившая название ротовая жидкость (рис. 4).

Она представляет собой суммарный секрет всех слюнных желез (рис. 5), детрит полости рта, микрофлору, десневую жидкость, про­дукты жизнедеятельности микрофлоры, лейкоциты и остатки пи­щевых продуктов.

Для очищения полости рта большое значение имеют количест­венные характеристики слюноотделения. Скорость слюноотделения (клиренс) колеблется в широких пределах от 0,03 до 2,40 мл/мин. В ночное время слюноотделение замедляется, что увеличивает воз­можность для развития микрофлоры и кариесогенной ситуации в по­лости рта.

На скорость слюноотделения оказывает влияние химический со­став пищи. При частом употреблении большого количества углеводов происходит угнетение функциональной активности слюнных желез, приводящее к уменьшению выделения слюны, снижению ее рН и повы­шению вязкости. Постоянный ток слюны способствует интенсивно­му очищению полости рта, вымыванию из нее остатков пищи, про­дуктов распада, микрофлоры, обмену веществ в слизистой оболочке и ионообмену в твердых тканях зубов. Для эффективного самоочи­щения полости рта, кроме объема секреции, тока и качества слюны, важное значение имеют движение нижней челюсти, языка, правиль­ное строение зубочелюстной системы. Самоочищение полости рта ухудшается при увеличении вязкости слюны, что обычно сочетает­ся с уменьшением ее количества. Причинами, ухудшающими само­очищение, могут быть нарушение функции слюнных желез, увеличе­ние ретенционных пунктов, недостаточная гигиена рта, зубочелюстные аномалии, ортодонтические аппараты и др. Эти факторы также отрицательно влияют на процессы реминерализации, т.к. ее уровень зависит от омывания зубов слюной. Кроме то­го, ухудшение самоочищения полости рта приводит к созданию бла­гоприятных условий для развития в ней микрофлоры.

Постоянный ток слюны, увлажнение ею слизистой оболочки способствует сохранению органов полости рта в активном функцио­нальном состоянии, уменьшает трение, предотвращает высыхание слизистой оболочки.

Слюна играет важнейшую роль в поддержании физиологического равновесия процессов минерализации и деминерализации эмали зубов (рис. 6).

Основными компонентами слюны являются: неорганические и органические вещества. Наиболее значительными минеральными компонентами слюны являются кальций и фосфаты, которые под­держивают гомеостаз эмали, а также карбонаты, обеспечивающие буферные свойства слюны. В защите эмали от кариеса важную роль играют еще два минеральных элемента - фтор, который способен встраиваться в структуру гидроксиапатита и участвует в минера­лизации эмали, а также тиоционат, обладающий антибактериаль­ной активностью. В норме содержание кальция в слюне составляет 0,04-0,08 г/л, фосфата от 0,06 до 0,24 г/л. Кальций в слюне присутствует в различных состояниях. Около 55% общего кальция нахо­дится в ионизированном состоянии, другая часть - в связанном со­стоянии. Значительная часть кальция связана с белками слюны (15%) и находится в комплексных соединениях с фосфатами, цитра­том и др. (30%). В норме слюна пересыщена кальцием, это наблю­дается при рН- 7,0-8,0. При подкислении среды полости рта (рН=6,5 и меньше), слюна становится дефицитной по кальцию и ее реминерализующие свойства резко снижаются.

ЗАЩИТНЫЕ ФУНКЦИИ СЛЮНЫ

КАРИЕС

АНТИБАКТЕРИАЛЬНАЯ

БУФЕРНАЯ

НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ КИСЛОТ В ЗУБНОМ

НАЛЕТЕ И РОТОВОЙ ЖИДКОСТИ

МИНЕРАЛИЗУЮЩАЯ

ПОВЫШЕНИЕ КАРИЕСРЕЗИСТЕНТНОСТИ ТВЕРДЫХ ТКАНЕЙ ЗУБОВ

РЕМИНЕРАЛИЗАЦИЯ НАЧАЛЬНЫХ КАРИОЗНЫХ ПОРАЖЕНИЙ

МЕХАНИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА

УВЛАЖНЕНИЕ СЛИЗИСТЫХ ОБОЛОЧЕК ПОЛОСТИ РТА, СМАЧИВАНИЕ И ОБЛЕГЧЕНИЕ ПРОГЛАТЫВАНИЯ ПИЩЕВОГО КОМКА

Рис. 6. Защитные функции слюны

Ионы фосфата, кальция, обусловливающие минерализующую функцию слюны, входят в состав коллоидных мицелл, которые обес­печивают их устойчивость в пересыщенном состоянии и создают благоприятные условия для проникновения реминерализующих компо­нентов в эмаль зубов. Поддержание пересыщенности ротовой жид­кости ионами кальция и гидрофосфата осуществляется благодаря образованию связей кальция с белками - ингибиторами осаждения. Минерализующая функция ротовой жидкости зависит от устойчи­вости коллоидных мицелл. Известно, что уменьшение заряда гранул мицеллл и толщины гидратной оболочки ведет к снижению устойчи­вости коллоидных частиц.

Снижается содержание кальция в слюне и по другим причинам, например, в связи с заболеваниями организма, с уменьшением скоро­сти слюноотделения и увеличением вязкости слюны.

Концентрация кальция в секрете крупных и малых слюнных же­лез различна. Наиболее высокая концентрация кальция характерна для секрета поднижнечелюстных и подъязычных слюнных желез. Скорость секреции слюны оказывает влияние на концентрацию раз­личных компонентов слюны. Так, при увеличении скорости саливации концентрация кальция, натрия, хлоридов и бикарбонатов в ней уве­личивается, а концентрация фосфатов, мочевины, иммуноглобулинов имеет тенденцию к снижению.

Неорганический фосфат в слюне находится в виде пирофосфата и ортофосфата. Почти весь фосфат ультрафильтрующийся, лишь 5,7% его связано с белками.

В слюне содержится небольшое количество бикарбонатов, кото­рые являются основной буферной системой слюны. Она способству­ет повышению рН слюны до 8,0.

Гидрокарбонаты обеспечивают также нейтрализацию органиче­ских кислот, продуцируемых бактериями, в частности, кариесогенными.

Концентрация фторидов в слюне мала и близка к значениям, характерным для плазмы крови и тканевой жидкости.

Кроме минеральных веществ, в слюне содержатся белки, липиды, ферменты, аминокислоты и др.

Так, ферменты, которых насчитывается в слюне более 50, снижают или повышают проницаемость эмали зуба в зависимости от их вида. Повышают проницаемость эмали гиалуронидаза, калликреин, кислая фосфатаза, альдолаза. Снижают проницаемость эмали щелочная фосфатаза, амилаза, лактатдегидрогеназа.

Содержание липидов в слюне очень низкое. Липиды слюны также оказывают влияние на проницаемость эмали. Они влияют на взаи­модействие кальция с протеинами и глюкопротеинами слюны, увели­чивают вязкость. Они способствуют образованию на поверхности зуба трудно растворимого белково-липидного слоя, препятствующего диффузии в эмаль зуба ионов кальция, фосфора, фтора, способству­ют адгезии микроорганизмов, остатков пищи, затрудняя процессы самоочищения.

Белки слюны, в основном муцин, увеличивают ее вязкость, сни­жают рН, замедляют процессы диффузии. Белки слюны участвуют в образовании пелликулы, которой отводится роль полупроницаемой мембраны в ионообменных процессах, происходящих в эмали. К числу белков слюны с антимикробной активностью относятся лизоцим, иммуноглобулины, которые играют ведущую роль в местной противокариозной защите, лактоферрин (железосвязывающий белок) и гистатины (6 видов белков, обладающих антикандидозной активнос­тью).

Кальций-связывающие белки слюны - это стеарины и кислые, бо­гатые пролином.

Стеарины относятся к группе низкомолекулярных белков и мо­гут связывать кальций, а также предотвращать преципитацию фо­сфатов в мягком зубном налете.

Богатые пролином белки подразделяют на три фракции: а) кис­лые белки (45%), б) щелочные белки (30%), в) гликозилированная группа (25%). Подобно стеаринам, эти белки связывают кальций и предотвращают преципитацию фосфата кальция.

Велико значение рН ротовой жидкости на процессы минерализа­ции и деминерализации: рН является главным естественным регуля­тором гомеостаза полости рта. Изменение рН оказывает влияние на устойчивость коллоидных мицелл.

При подкислении ротовой жидкости в ней повышается концент­рация дигидрофосфат-ионов (Н2РО4)¯. Подщелачивание ротовой жидкости приводит к повышению содержания в ней фосфат-ионов (РО4)¯³ и способствует нарушению процессов мицеллообразования, что является причиной отложения назубного камня. Варьирование рН ротовой жидкости от 5,0 до 8,0 неизбежно сказывается на пе­ренасыщенности ее гидроксиапатитом. С уменьшением рН ротовой жидкости степень перенасыщения ее гидроксиапатитом резко снижается. Перенасыщенность гидроксиапатитом сохраняется лишь до значения рН 6,0-6,2. При дальнейшем подкислении ротовая жид­кость быстро становится ненасыщенной гидроксиапатитом, спо­собна к его быстрому растворению и теряет свои минерализующие свойства. Значения рН 6,0 - 6,2 являются критическими, когда ро­товая жидкость из перенасыщенного переходит в ненасыщенное со­стояние, из минерализующей становится деминерализующей жидко­стью. Повышают рН ротовой жидкости:

1. бикарбонаты,

2. фосфаты,

3. мочевина,

4. амины.

Подщелачивание дает обратный эффект: повышаются ее минерализующие свойства вследствие уве­личения степени перенасыщенности гидроксиапатитом.

Для нормальной жизнедеятельности органов полости рта и ре­ализации минерализующей и реминерализующей функции слюны важ­ной является ее защитная способность.

Защитная функция слюны связана не только с механическими, но и с иммунологическими и антибактериальными свойствами.

Антибактериальные факторы в полости рта представлены лизоцимом, лактопероксидазой и другими веществами белковой приро­ды. Они обладают бактерицидными и бактериостатическими свой­ствами.

Иммунологические свойства слюны представлены иммуноглобулинами: IgA, IgG, slgA и IgM, которые являются основными факто­рами нёспецифической защиты, предупреждающими развитие воспалительных заболеваний десны и кариесогеиной ситуации. Механизм влияния на восприимчивость к кариесу объясняется их внедрением в зубную бляшку и пелликулу, в результате чего уменьшается фикса­ция микроорганизмов на поверхности зуба, а также ускоряется фа­гоцитоз нейтрофилами. В случае отсутствия или снижения содер­жания иммуноглобулинов в слюне отмечается тенденция к увеличению интенсивности кариеса и развитию гингивита.