Добавил:
enni
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:1 курс стомат / гистология / 2 семестр темы / гиста 8
.pdf
ОБРАЗОВАНИЕ ДЕНТИНА
(ДЕНТИНОГЕНЕЗ)
Образование твердых тканей зуба начинается на конечных этапах стадии
«колокольчика» с дифференцировки периферических клеток зубного сосочка,
превращающихся в одонтобласты (дентинобласты), которые приступают к
выработке дентина - дентиногенезу. Отложение первых слоев дентина индуцирует
дифференцировку внутренних клеток эмалевого органа в секре-торно активные
энамелобласты, которые начинают продуцировать эмаль, откладывая ее поверх
образующегося слоя дентина. Вместе с тем, как уже указывалось, сами
одонтобласты ранее дифференцировались под влиянием клеток внутреннего
эмалевого эпителия и эмалевого узелка. Такие взаимоотношения, как и отмеченные
ранее взаимодействия мезенхимы и эпителия на более ранних этапах развития зуба,
являются примерами реципрокных (взаимных) индуктивных влияний.
ДИФФЕРЕНЦИРОВКА ОДОНТОБЛАСТОВ И ОБРАЗОВАНИЕ ДЕНТИНА
Дентин образуется специализированными клетками - одонтобластами
(дентинобластами). Эти клетки непосредственно перед началом дентиногенеза
дифференцируются из преодонтобластов - клеток, лежащих на периферии зубного
сосочка. Еще ранее сами преодонтобласты образовались в результате
дифференцировки периферических клеток эктомезенхимы зубного сосочка под
индуцирующим влиянием внутреннего эмалевого эпителия, сигналы от которого
передавались через его базальную мембрану.
Преобразование делящихся периферических клеток зубного сосочка -
преодонтобластов - в одонтобласты сопровождается их необратимым выходом из
митотического цикла и терминальной дифференцировкой - удлинением,
увеличением объема цитоплазмы, в которой нарастает содержание цистерн ГЭС,
митохондрий и элементов комплекса Гольджи. Клетки приобретают полярность, что
сочетается с перераспределением элементов их цитоскеле-та и смещением ядра в
сторону, обращенную к центральной части зубного сосочка. Усиливается активность
выработки клетками коллагена I типа при одновременном угнетении их способности
к синтезу коллагена III типа и фибронектина. Базальная мембрана, отделяющая
внутренний эмалевый эпителий от одонтобластов, утолщается; в период
дентиногенеза ее часто именуют membrana preformativa.
Фенотип созревающих
одонтобластов
характеризуется экспрессией
нестиновых промежуточных
филаментов и выработкой
фосфопротеина дентина и
сиалопротеина дентина,
которые, совместно с
гликопротеином дентина,
являются продуктами расщепления главного неколлагенового белка дентина - сиало
фосфопротеина дентина.
Секреторно активный одонтобласт представляет собой крупную вытянутую
поляризованную клетку, в которой с началом секреции органического матрикса
дентина (предентина) можно выделить удлиненное тело и формирующийся в
области апикального полюса отросток (волокно Томса). В ходе дентиногенеза тело
одонтобласта непрерывно оттесняется вновь образующимся дентином от слоя
энамелобластов (а в дальнейшем - от вырабатываемой ими эмали), сохраняя
периферическое положение в зубном сосочке. Отросток одонтобласта располагается
в предентине (а с его обызвествлением - в дентине) внутри формирующейся
дентинной трубочки и непрерывно удлиняется по мере смещения тела клетки.
Тело секреторно активного одонтобласта - узкое и вытянутое, оно достигает в
длину 40-60 мкм, составляя в ширину около 3-5 мкм. Оно образовано базофильной
цитоплазмой с резко выраженной полярной организацией: апикальная его часть
обращена к внутреннему эмалевому эпителию, а базальная - к внутренним отделам
сосочка. Ядро одонтобласта - овальное, с преобладанием эухроматина, одним или
несколькими ядрышками - смещено в базальную часть клетки. В этой части клетки
располагается сильно развитая ГЭС. В средней части тела одонтобласта находится
крупный комплекс Гольджи, состоящий из нескольких диктиосом, латерально -
удлиненные цистерны ГЭС, вытянутые вдоль длинника клетки, лизосомы и
мультивезикулярные тельца.
Иммуноцитохимически в секреторно активных одонтобластах обнаруживаются
маркеры, указывающие на их происхождение из нервного гребня.
Отросток одонтобласта (волокно Томса) формируется первоначально в виде
апикального выроста цитоплазмы длиной 0,5-1 мкм, покрытого плазмолеммой, под
которой лежат пласты актиновых микрофиламентов. В центре и по краям отростка
располагаются пучки микротрубочек и промежуточных филаментов.
Сформированный отросток одонтобласта также содержит множественные
микрофиламенты и микротрубочки, лежащие параллельно плазмолемме, мелкие
митохондрии и большое количество секреторных пузырьков (окаймленных и
гладких). При этом органеллы синтетического аппарата в отростке практически
отсутствуют. Отмечаются картины экзоцитоза. Встречаются также эндоцитозные
пузырьки. От основного (стволового) отростка одонтобластов отходят боковые
ответвления отростков, которые могут соединяться с аналогичными веточками того
же или другого одонтобласта. Отростки тянутся до базальной мембраны
внутреннего эмалевого эпителия, а по некоторым данным способны в отдельных
участках проникать между его клетками, давая в дальнейшем начало эмалевым
веретенам.
Между соседними одонтобластами формируются многочисленные соединения,
включающие десмосомоподобные контакты, промежуточные, щелевые и плотные
соединения. С комплексами межклеточных соединений связаны элементы
цитоскелета.
Секреторные гранулы, образующиеся в комплексе Гольджи, выделяют свое
содержимое во внеклеточное пространство путем экзоцитоза в апикальных отделах
тела одонтобласта и его отростке (преимущественно у основания). Одонтобласты
синтезируют и выделяют коллаген I типа (основной органический компонент
дентина), небольшое количество коллагена V типа, гликопро-теины,
фосфопротеины, протеогликаны, гликозаминогликаны.
Таблица 15.1. Важнейшие органические компоненты предентина/дентина,
синтезируемые и секретируемые одонтобластами, и их биологическая роль
Важнейшие органические компоненты
Биологическая роль
Коллагены:
I типа, тримеры I типа, III типа, V типа, VI типа
Образуют структурную основу
дентина, придавая ему прочность и
устойчивость; могут играть роль в
инициации минерализации дентина
Протеогликаны: декорин, бигликан,
различные протеогликаны, содержащие
хондроитин-4-сульфат, дерматансульфат,
кератансульфат, перлекан
Ингибируют минерализацию и
неспецифически связывают кальций.
В целом регулируют процессы
обызвествления дентина и
фибриллогенеза коллагена
Гликопротеины-сиалопротеины:
остеонектин, сиалопротеин(ы) дентина (DSP),
костный сиалопротеин (BSP), остеопонтин,
кислый костный гликопротеин, синдекан-2
Связываются с кальцием и
поверхностью гидроксиапатита,
угнетая минерализацию, регулируют
инициацию минерализации дентина
Фосфопротеины: фосфопротеин дентина
(DPP), белок матрикса дентина-1 (DMP-1)
Участвуют в минерализации дентина
- нуклеации и контроле роста
кристаллов (созревание
обызвествленного дентина)
Белки, богатые γ-карбоксиглутаминовой
кислотой (GLA): GLA-белок кости (остеокаль-
цин), GLA-белок матрикса дентина
Связывают кальций,
предположительно инициируют и
регулируют минерализацию
дентина, влияя на уровни кальция
Амелин, амелогенин (транзиторная
экспрессия)
Регулируют развитие одонтобластов,
принимают участие в ранних этапах
минерализации дентина
Металлопротеиназы матрикса: коллагеназа
(МПМ-1), желатиназы (МПМ-2 и МПМ-9),
стромелизин-1 (МПМ-3), энаме-лизин (МПМ-
20)
Разрушение синтезированных
белков, в частности удаление
протеогликанов, предшествующее
минерализации
Щелочная фосфатаза
Необходима для обызвествления
основного вещества дентина
Фосфолипиды: мембранные фосфолипиды (66
%), внеклеточные связанные с минералами
фосфолипиды (33 %)
Могут играть роль в инициации
минерализации дентина, образуя
комплексы Ca-фосфолипиды
Факторы роста:
• инсулиноподобные факторы роста-I и -II
(ИФР-I и ИФР-II, IGF-I, IGF-II);
• костные морфогенетические белки (КМБ-2 и
КМБ-7, BMP-2, BMP-7);
• фактор роста сосудистого эндотелия (ФРСЭ,
VEGF);
• тромбоцитарный фактор роста (ТРФР, PDGF);
• трансформирующий фактор роста-β
1
(ТФР-β
1
TGF-β
1
);
• фактор роста фибробластов (ФРФ-2, FGF-2);
• эпидермальный фактор роста (ЭФР, EGF)
Стимулируют пролиферацию,
дифферен-цировку и миграцию
новых одонтобластов после
повреждения и гибели
предшествующих. Усиливают
регенерацию тканей и ангиогенез
Различные сывороточные белки: альбумин,
трансферрин, иммуноглобулины (IgG, IgA и
IgM)
Обладают антибактериальным
действием, некоторые молекулы
стабилизируют факторы роста
Примечание. В скобках приведены русскоязычные и англоязычные аббревиатуры
названий различных факторов.
Синтез и секреция коллагена, неколлагеновых белков и других молекул
одонтобластами протекают очень динамично. Так, предшественники коллагена уже
через 2 мин выявляются в цистернах ГЭС, где происходит его синтез, через 10 мин
молекулы коллагена обнаруживаются в комплексе Гольджи, через 20- 30 мин - в
секреторных гранулах, через 90 мин - в предентине, который полностью заполняется
маркированными молекулами коллагена в течение 4-6 ч.
Специфическими продуктами одонтобластов являются фосфопротеин дентина,
иначе известный как фосфофорин, - встречающийся только в дентине
фосфорилированный неколлагеновый кислый кальций-связывающий белок, а также
особый сиалопротеин дентина. Оба эти белка являются продуктами расщепления
более крупной молекулы - сиалофосфопротеина дентина - одного из ключевых
неколлагеновых белков, участвующих в развитии и минерализации тканей зуба. Он
усиленно экспрессируется одонтобластами и транзиторно - энамелобластами.
Фосфопротеин дентина присутствует преимущественно в минерализованном
матриксе первичного дентина, способствуя его созреванию, обеспечивая
упорядоченное расположение в нем кристаллов. Он обладает выраженным
сродством к Ca
2
+, контролирует участки и скорость минерализации дентина, рост
кристаллов гидроксиапатита, связанных с коллагеновыми фибриллами.
Сиалопротеин дентина влияет на уровни протеогликанов в предентине, тем самым
он способствует инициации и образованию кристаллов гидроксиапати-та вдоль и
внутри коллагеновых фибрилл, обусловливая превращение преден-тина в дентин в
области фронта минерализации.
С минерализацией связаны также вырабатываемые одонтобластами кальций-
связывающие белки остеокальцин и остеонектин (выявляемые не только в
дентине, но и в кости) и щелочная фосфатаза. Остеонектин обнаруживается в
цитоплазме одонтобластов на начальных этапах дифференцировки клеток, а в
дальнейшем - в их отростках, предентине, перитубулярном дентине. Остеокальцин
выявляется на более поздних стадиях. Остеонектин и остеокаль-цин перемещаются
по отростку одонтобластов в дентинных трубочках, после чего распределяются в
компонентах межклеточного вещества дентина.
Одонтобласты, в отличие от энамелобластов, непосредственно контактируют с
эндотелиальными клетками капилляров, петли которых проникают внутрь слоя
одонтобластов вплоть до зоны межклеточных соединений, не нарушая барьерных
свойств этого слоя.
ОБРАЗОВАНИЕ ДЕНТИНА В КОРОНКЕ ЗУБА
Общие закономерности дентиногенеза в коронке зуба
Образование дентина (дентиногенез) начинается на верхушке зубного сосочка
(что соответствует месту формирования будущих режущей кромки или жевательного
бугорка), распространяясь к его основанию.
Секреция и минерализация дентина происходят не одновременно, а являются
последовательными процессами: первоначально одонтобласты секретируют
синтезированную ими органическую основу матрикса дентина (предентин), а в
дальнейшем осуществляют ее обызвествление. Предентин на гистологических
препаратах имеет вид узкой полоски оксифильного материала (толщиной 15-20
мкм), расположенной между слоем одонтобластов и внутренним эмалевым
эпителием.
Предентин содержит 97 % коллагена I типа и 3 % коллагена V типа. В нем
присутствуют фосфолипиды, альбумин, протеогликаны и фосфопротеины.
Протеогликаны предентина, такие как бигликан и декорин, вблизи фронта
минерализации преобразуют коллаген I типа в более фибриллярную форму,
способствуя регулярному отложению кристаллов гидроксиапатита между
фибриллами и внутри них. Эти протеогликаны также секретируются одонтобластами
непосредственно в область фронта минерализации, где они взаимодействуют с
коллагеновыми фибриллами, захватывая ионы Ca
2
+ и связываясь с
гидроксиапатитом. Это приводит к нуклеации кристаллов вокруг и внутри
коллагеновых фибрилл. Протеогликаны дентина, содержащие преимущественно
хондроитинсульфат, связываются с
гидроксиапатитом примерно в 20 раз
активнее, чем про-теогликаны
предентина.
Образование твердых тканей зуба на
конечных этапах стадии «колокольчика»:
ЭБЛ - энамелобласты; Э - эмаль; ОБЛ -
одонтобласты; Д - дентин; НЭК -
наружные эмалевые клетки; ПЭО - пульпа
эмалевого органа; ПРС - промежуточный
слой; ЭКВ - эпителиальное
(гертвиговское) корневое влагалище; ЭД -
эпителиальная диафрагма; ЗМ - зубной
мешочек; ЗС - зубной сосочек; КРС -
кровеносные сосуды
В ходе дентиногенеза сначала
вырабатывается плащевой дентин - наружный слой дентина, примыкающий к
образующейся эмали и достигающий в толщину около 100-150 мкм. В дальнейшем
происходит образование околопульпарного дентина, который составляет
основную массу этой ткани и
располагается кнутри от плащевого
дентина. Несмотря на наличие
общих закономерностей, процессы
образования плащевого и
околопульпарного дентина, как и
его структура, характеризуются
рядом особенностей.
Участок зубного зачатка в ходе
образования твердых тканей зуба,
показанный на рис. 15.2: ЭБЛ -
энамелобласты; Э - эмаль; ОБЛ -
одонтобласты; ПРД - предентин; Д -
дентин; ПЭО - пульпа эмалевого органа;
ПРС - промежуточный слой (эмалевого органа); ЗС - зубной сосочек; КРС - кровеносные
сосуды
Образование плащевого дентина
Образование органического матрикса плащевого дентина. Первый коллаген,
синтезированный одонтобластами и выделенный ими в межклеточное
пространство, имеет вид толстых (диаметр 0,1-0,2 мкм) фибрилл, образованных
коллагеном III типа. Они располагаются в основном веществе непосредственно под
базальной мембраной внутреннего эмалевого эпителия. Эти фибриллы
ориентированы перпендикулярно базальной мембране и, переплетаясь с
фибриллами, образованными коллагеном VII типа, формируют пучки, называемые
радиальными волокнами Корфа. Благодаря аргирофилии (способности
окрашиваться нитратом серебра) они хорошо выявляются на светооптическом
уровне и располагаются между телами одонтобластов, веерообразно расходясь в
предентине. В дальнейшем при формировании межклеточных соединений
одонтобластов волокна Корфа более не обнаруживаются в межклеточных
пространствах. Толстые коллагеновые фибриллы совместно с аморфным веществом
образуют органический матрикс плащевого дентина.
Последовательные стадии
дентиногенеза: а - начальные стадии
образования плащевого дентина.
Толстые коллагеновые фибриллы,
образующиеся одонтобластами (1),
погружаются в основное вещество
зубного сосочка, минерализация
дентина осуществляется матричными
пузырьками; б - завершение
образования плащевого дентина и
начало образования околопульпарного
дентина одонтобластами.
Одонтобласты продуцируют тонкие
коллагеновые фибриллы (1), основное вещество (2) и липиды (3); в - образование
околопульпарного дентина.
Одонтобласты секретируют коллаген (1), основное вещество (2), липиды (3) и
перитубулярный дентин (4). Минерализация (б) и (в) осуществляется без участия
матричных пузырьков (по A. R. Ten Cate, 1994), с изменениями). пЛд - плащевой
дентин; ОПД - околопульпарный дентин
Обызвествление (минерализация) плащевого дентина начинается во
временных зубах с 3-го месяца внутриутробного развития и осуществляется
одонтобластами посредством их отростков. Образование органической матрицы
дентина опережает его обызвествление, поэтому его внутренний слой (предентин)
всегда остается неминерализованным. В плащевом дентине между коллагеновыми
фибриллами появляются окруженные мембраной матричные пузырьки диаметром
100-200 нм, содержащие кристаллы гидроксиапатита. Эти кристаллы быстро
увеличиваются в размерах и, разрывая мембраны пузырьков, формируют агрегаты,
которые разрастаются в различных направлениях, сливаясь с другими скоплениями
кристаллов.
Образование околопульпарного дентина
Образование органического матрикса околопульпарного дентина происходит
после завершения формирования плащевого дентина и отличается некоторыми
особенностями. Коллаген, выделяемый одонтобластами, формирует более тонкие и
плотно расположенные фибриллы, которые переплетаются друг с другом и
располагаются, преимущественно, перпендикулярно ходу дентинных трубочек,
параллельно поверхности зубного сосочка. Расположенные таким образом
фибриллы образуют так называемые тангенциальные волокна Эбнера.
Обызвествление (минерализация)околопульпарного дентина осуществляется без
участия матричных пузырьков. Оно происходит путем отложения одонтобластами
кристаллов гидроксиапатита на поверхности и внутри коллагеновых волокон, а
также между ними в виде округлых масс - глобул (калькосферитов). Последние в
дальнейшем увеличиваются до 1-50 мкм и сливаются друг с другом, формируя
однородную обызвествленную ткань (см. рис. 6.2).
Ионы кальция (Са
2
+) транспортируются к фронту минерализации через цитоплазму
одонтобластов (трансцеллюлярным путем). В этом процессе участвует Са
2
+-
активируемая АТФаза, поддерживающая кальциевый гомеостаз в одонтобластах и
функционирующая совместно с Ка
+
/Са
2+
-обменным механизмом, кальциевыми
каналами и внутриклеточными кальций-связывающими белками. Одновременно в
область фронта минерализации поступают высоко-фосфорилированные
фосфопротеины и сиалопротеин дентина, фосфолипиды и протеогликаны, которые
играют роль нуклеаторов, индуцируя формирование кристаллов гидроксиапатита.
Особый глобулярный характер обызвествления хорошо заметен в периферических
участках околопульпарного дентина вблизи плащевого дентина, где крупные
шаровидные (глобулярные) массы сливаются неполностью, оставляя
гипоминерализованныеучастки, называемые интерглобулярным
дентином.Размеры глобул зависят от скорости образования дентина, причем самые
крупные глобулы соответствуют участкам с наиболее быстрым отложением дентина.
! Увеличение объема интерглобулярного дентина характерно для нарушений
дентиногенеза, связанных с дефектами обызвествления, например, вследствие
авитаминоза D, недостаточности кальцитонина или воздействия повышенных
концентраций фтора.
Образование перитубулярного дентина
В начале формирования дентина дентинные трубочки имеют значительный просвет,
который в дальнейшем уменьшается. Это происходит вследствие отложения изнутри
на их стенках так называемого перитубулярного дентина, который поэтому
правильнее было бы называть интратубулярным дентином. Перитубулярный
дентин отличается от интертубулярного более высоким содержанием
гидроксиапатита и меньшей концентрацией органических веществ. Синтез его
компонентов осуществляется телами одонтобла-стов, а секреция - их отростками,
расположенными в дентинных трубочках.
Минерализация секретируемой органической основы перитубулярного
дентина обеспечивается переносом кальция тремя способами:
1) в составе матричных пузырьков, которые располагаются по периферии
цитоплазмы отростков и выделяются в межклеточное пространство;
2) по интратубулярной (дентинной) жидкости;
3) в химической связи с фосфолипидами мембраны отростка. Перитубулярный
дентин встречается в небольшом количестве в зубах молодых людей, он отсутствует
в интерглобулярном дентине.
Соседние файлы в папке 2 семестр темы