Глава 2. Биохимия зуба биохимия эмали

Эмаль покрывает коронку зуба. Это самая плотная и твердая ткань организма, которая по твердости подобна кварцу. Функция эмали заключается в защите дентина и пульпы зуба от внешних повреждающих факторов.

Неорганические компоненты эмали

В молочных зубах неорганический компонент эмали составляет примерно 80%, а в зрелой эмали – 96 – 97%.

Зрелая эмаль включает следующие компоненты:

1. неорганические компоненты – 96 – 97%;

2. органические компоненты – 0,4 – 0,8%;

3. вода.

Вода эмали бывает двух видов:

1. свободная вода – это вода, которая испаряется при высушивании зубов;

2. связанная, или кристаллическая, вода – это вода, которая составляет гидратную оболочку кристаллов апатитов.

Структурной единицей эмали являются кристаллы апатитов, образующие эмалевые призмы. Чем четче границы кристаллов, тем больше степень минерализации эмали. Из кристаллов образуются эмалевые призмы. Кристаллы ориентированы перпендикулярно к поверхности эмали. Формирование и ориентация кристаллов эмали зависит от характера питания, но процентное соотношение кальция, фосфора и карбонатов является постоянной величиной. Содержание стронция и свинца в эмали сильно колеблется, так как зависит от их содержания в почве.

Минеральные вещества распределены в эмали неравномерно: в поверхностных слоях преобладают кальций, фтор, фосфаты, а в глубоких слоях – натрий и магний. Равномерно распределены стронций, медь, алюминий и калий.

Минеральные вещества эмали:

1. кристаллы апатитов:

   • гидроксиапатит – 75 %;

   • карбонатапатит – 19%;

   • хлорапатит – 4,4%;

   • фторапатит – 0,66%;

2. другие минеральные вещества – примерно 2%.

Кристаллы эмали в 10 раз больше кристаллов дентина и костей.

Основным апатитом эмали является гидроксиапатит

Са ₁₀(РО₄)₆(ОН)₂.(рис.1.1).

Гидроксиапатит

Идеальный апатит содержит 10 атомов кальция, и соотношение Са/Р должно быть 1,67.

Кристаллы гидроксиапатита создают в эмали эффект молекулярного сита, через которое в эмалевую жидкость проходят ионы и небольшие органические молекулы. Эмалевая жидкость, или эмалевый ликвор, - это жидкость внутри эмали.

Поскольку эмаль обладает проницаемостью, то возможны изоморфные замещения всех компонентов гидроксиапатитов (табл.1.1).

Таблица 1.1

Замещаемые и замещающие ионы в составе апатитов

Замещаемые ионы	Замещающие ионы
PO43-	AsO32-; HPO42-; CO2
Ca2+	Sr2+; Ba2+; Pb2+; Na+; K+; Mg2+
OH-	F-; Cl-; Br-; I-; H2O
2 (OH)	CO32-; O2-

В норме эмаль находится в состоянии динамического равновесия между медленно протекающими процессами де- и реминерализации. В этих случаях свободные места в кристаллической решетке гидроксиапатитов занимают ионы, находящиеся в избытке. Так, за счет изоморфного замещения кальция гидроксиапатитов на хром, бром, магний величина коэффициента Са/Р уменьшается, что способствует развитию кариеса.

Образование карбонатапатитов Са₁₀(РО₄)₅(СО₃)(ОН)₂ делает эмаль хрупкой и повышает кариесовосприимчивость.

При взаимодействии гидроксифторапатитов с ионами фтора образуются гидроксифторапатиты и фторапатиты:

Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂ + F^- → Ca₁₀(PO₄)₆F(OH) + OH^-;

Ca₁₀(PO₄)₆F(OH) + F^- → Ca₁₀(PO₄)₆F₂ + OH^-

В результате образования гидроксифторапатитов и фторапатитов повышается плотность кристаллической решетки эмали, уменьшается пространство между кристаллами эмали и уменьшается ее проницаемость. Это способствует повышению устойчивости эмали к неблагоприятным факторам внешней среды, например, к снижению рН.

Если в эмаль попадает фтор в высоких концентрациях, что обычно обусловлено его избыточным содержанием в воде, почве, то образуется фторид кальция CaF₂, который практически не растворяется в воде и при значениях рН ротовой жидкости более 7,0 исчезает с поверхности зубов. При этом вместе с фтором эмаль теряет и кальций, что приводит к разрушению апатитов и возникновению флюороза.

При дефиците в организме кальция и фосфатов, который, может быть, при недостатке этих компонентов в продуктах питания или при нарушении их всасывания в кишечнике, активируются реакции изоморфного замещения. При этом кариесогенными элементами считаются селен, кадмий, марганец, свинец.

При поступлении в организм продуктов, обогащенных солями кальция, ускоряется выведение из организма стронция. Возможность изоморфного вытеснения чужеродного иона из апатита с помощью кальция используется при проведении реминерализующей терапии эмали.

К сильным кариесостатикам относятся фтор и фосфор, к средним – молибден, бор, медь, ванадий, литий, алюминий.

В направлении от поверхности эмали к эмалево-дентинной границе количество неорганических компонентов уменьшается.