Вопрос 13. Эмаль. Свойства эмали, органические и неорганические компоненты эмали. Организация эмали. Призменная и беспризменная эмаль. Проницаемость эмали.
Толщина эмали достигает 2,5 мм по режущему краю или в области жевательных бугорков коренных зубов и уменьшается по мере приближения к шейке. В коронке под эмалью расположен характерно исчерченный дентин, сплошной массой продолжающийся в корень зуба. В образовании эмали (синтез и секреция компонентов её органического матрикса) участвуют клетки, отсутствующие в зрелой эмали и прорезавшемся зубе — энамелобласты (амелобласты), так что регенерация эмали при кариесе невозможна. В то же время это не статичная ткань, она может меняться, например, изменяется характер её минерализации.
Свойства эмали
Эмаль имеет бело-голубой цвет, что можно видеть на кончиках только что прорезавшихся резцов. Затем эмаль приобретает различные оттенки жёлто-белого цвета, что определяется присутствием подлежащего дентина. Эмаль молочных зубов имеет большую белизну, чем постоянных. Это зависит от более плотной упаковки её кристаллов в молочных зубах. Эмаль — самая твёрдая ткань организма, она имеет высокие показатели преломления (1,62) и плотности (2,8–3,0 г/см3). Однако, эмаль хрупкая. Её проницаемость ограничена, хотя в эмали имеются поры, через которые могут проникать водные и спиртовые растворы низкомолекулярных веществ. Сравнительно небольшого размера молекулы воды, ионы, витамины, моносахариды, аминокислоты могут медленно диффундировать в веществе эмали. Фториды (питьевой воды, зубной пасты) включаются в кристаллы эмалевых призм, увеличивая сопротивление эмали к кариесу. Проницаемость эмали увеличивается под влиянием кислот, спирта, при дефиците кальция, фосфора, фтора. В поверхностном слое эмали постоянно происходят процессы реминерализации. С возрастом на поверхности контактирующих зубов эмаль истончается. Эмаль может быть разрушена в результате эрозии под действием кислых химических агентов, содержащихся в пище, при избыточном употреблении газированных вод.
Состав эмали
Эмаль образуют органические вещества, неорганические вещества, вода. Их относительное содержание в весовых процентах: 1:96:3. По объёму: органических веществ — 2%, воды — 9%, неорганических веществ — до 90%. Фосфат кальция, входящий в состав кристаллов гидроксиапатита, составляет 3/4 всех неорганических веществ. Кроме фосфата, в небольшом количестве присутствуют карбонат и фторид кальция — 4%. В состав органических веществ матрикса входят белки амелогенин, амелин (амелобластин), энамелины и тафтелин, ферменты и белки плазмы, например, альбумин, фосфолипиды. Поляризующиеся амелобласты начинают вырабатывать амелогенин и сиалофосфопротеин дентина. Предполагается, что большинство этих белков имеет отношение к процессам минерализации. Так, за формирование центров кристаллизации ответственны сиалофосфопротеин дентина и тафтелин; амелогенин и энамелин служат матрицей для формирования кристаллов; амелин, амелогенин и энамелин контролируют и поддерживают рост кристаллов; амелин детерминирует призматическую структуру кристалла; тафтелин и амелин являются сигнальными молекулами в процессе минерализации; продукты расщепления некоторых из рассматриваемых белков контролируют процессы секреции клетками компонентов матрикса. Дезорганизация этих процессов приводит к неполной минерализации эмали, нарушению её структуры и функции. Амелобласты вырабатывают также матриксную сериновую протеиназу 1 и энамелизин, которые участвуют в расщеплении белков матрикса эмали. Кроме белка, в эмали содержится небольшое количество углеводов и липидов.
Призмы
Структурная единица эмали — призма диаметром около 5 мкм. Ориентация эмалевых призм — почти перпендикулярная по отношению к границе между эмалью и дентином. Соседние призмы формируют параллельные пучки. Ход эмалевых призм не прямой. Перпендикулярный по отношению к поверхности эмали и к дентиноэмалевому соединению ход призм имеет S-образные изгибы. Можно сказать, что призмы винтообразно изогнуты. Кривизна хода призм варьирует в направлении от дентиноэмалевого соединения к наружной поверхности эмали и отражает процесс смещения амелобластов в ходе амелогенеза. Эмалевые призмы варьируют по длине, в зависимости от их конкретной локализации в области коронки. Там, где эмаль имеет наибольшую толщину (режущий край, поверхность смыкания), эмалевые призмы более длинные, чем те, которые расположены в области эмалевоцементного соединения.
Эмалевая призма. Характерная структура эмалевой призмы определяется амелобластным отростком. В большинстве областей эмали призмы на поперечном разрезе имеют форму замочной скважины. В подобной призме различают головку и хвост. В образовании одной эмалевой призмы участвуют четыре амелобласта: один амелобласт формирует головку призмы, а три остальные — её хвост. Эмалевые призмы плотно упакованы. Хвост призмы одного ряда ложится в другом ряду между головками соседних призм. Благодаря такой форме в эмали почти нет пространств между призмами. В головке и хвосте призмы кристаллы гидроксиапатита ориентированы по-разному. В центральной части головки кристаллы располагаются параллельно длинной оси призмы и отклоняются от этого направления в периферической части головки. На границе между головкой и хвостом призмы присутствуют органические соединения в высокой концентрации и вода. Имеются призмы и иной (в сечении) формы: овальные, неправильных очертаний и т.д.
Беспризменная эмаль
На границе с дентином, а также с поверхности эмали призмы отсутствуют (беспризменная эмаль). Окружающий призмы материал также имеет иные характеристики и носит имя “оболочка призмы” (т.н. склеивающее, или спайное вещество), толщина такой оболочки около 0,5 мкм, местами оболочка отсутствует.
Кристаллы
Эмаль — исключительно твёрдая ткань, что объясняется не просто высоким содержанием в ней солей кальция, но и тем, что фосфат кальция находится в эмали в виде кристаллов гидроксиапатита. Соотношение Ca/P в кристаллах в норме варьирует от 1,3 до 2,0. При увеличении этого коэффициента устойчивость эмали повышается. Кроме гидроксиапатита, присутствуют и другие кристаллы. Соотношение разных типов кристаллов: гидроксиапатит — 75%, карбонатапатит — 12%, хлорапатит — 4,4%, фторапатит — 0,7%.
Микропоры и поры. Между кристаллами присутствуют микроскопические пространства (микропоры), совокупность которых и является той средой, в которой возможна диффузия веществ. Помимо микропор, в эмали имеются пространства между призмами — поры. Микропоры и поры — материальный субстрат проницаемости эмали.
Линии минерализации
На шлифах зуба в эмали выявляются линии, отражающие неравномерный во времени характер образования эмали.
· Поперечная исчерченность эмалевых призм имеет период около 5 мкм и соответствует суточной периодичности роста призм.
· Линии приращения (linea incrementalis enamelea) формируются за счёт периодичности минерализации эмали и различий в оптической плотности призм. На продольных срезах зуба линии приращения (Ретциуса) выглядят как поперечные по отношению к эмалевым призмам линии. На поперечных срезах зуба они образуют концентрические кольца. На шлифах зуба эти линии идут в косом направлении и достигают поверхности эмали. Они имеют вид арок, расположенных параллельно на расстоянии от 20 до 80 мкм. Линии могут прерываться, их особенно много в области шейки. Эти линии не достигают поверхности эмали в области жевательных бугорков или режущего края зуба. Там, где линии достигают поверхности эмали, присутствуют борозды — перихимы, параллельными рядами идущие по поверхности эмали зуба.
Линия новорождённости (linea neonatalis) — хорошо заметная линия приращения, которая разграничивает эмаль, образованную до и после рождения; видна как косая полоса, хорошо просматриваемая на фоне призм и проходящая под острым углом к поверхности зуба. Эта линия состоит преимущественно из беспризменной эмали. Линия новорождённости образуется в результате изменений в режиме формирования эмали при рождении. Эти линии имеются в эмали всех временных зубов и, как правило, в эмали первого премоляра.
Полосы
В эмали в поляризованном свете видны чередующиеся полосы различной оптической плотности, направляющихся от границы между дентином практически перпендикулярно к поверхности эмали (stria transversa obscura). Полосы отражают факт отклонения призм от перпендикулярного расположения по отношению к поверхности эмали или к эмалево-дентинной границе. В одних участках эмалевые призмы оказываются рассечёнными продольно (светлые полосы), в других — поперечно (тёмные полосы).
Поверхность эмали
Поверхностные участки эмали плотнее подлежащих её частей, здесь выше концентрация фтора; имеются борозды, ямки и возвышения, беспризменные участки, поры, микроотверстия. На поверхности эмали могут появиться разные наслоения, в т.ч. колонии микроорганизмов в сочетании с аморфной органикой (зубные бляшки). При отложении в область бляшки неорганических веществ образуeтся зубной камень.