ГОУ ВПО УГМА РОСЗДРАВА

Кафедра биохимии

Факультет стоматологический

Конспект лекции доцента Каминской Л. А. 2007г.

БИОХИМИЯ ТВЕРДЫХ ТКАНЕЙ ПОЛОСТИ РТА

Строение, химический состав, биохимические особенности тканей зуба.

Сравнение минерального состава зрелой эмали, дентина, кости( в % ).

	Са2+	Фосфат н	СО32-	белок	цитрат	вода
эмаль	36 -38	15 -18	3 -4	0,3 -1,3	0,5	1-2( до3,8)
дентин	32	12 - 16	3-5	18 -22	около 1	10
кость	30	15 -17	3 -4	20 -26	около 1	15

ЭМАЛЬ

ЭМАЛЬ – твердая, минерализованная, устойчивая к изнашиванию, самая твердая по сравнению с другими тканями организма, но хрупкая. Ее поддерживает более упругий слой дентина.

Отнесение эмали к ткани является условным, т.к. эмаль не содержит клеток, к самостоятельной регенерации при повреждении неспособна. Однако, в эмали происходит непрерывный обмен с двух сторон:

Дентин

----------- Эмаль -------------- Слюна

Пульпа

Два процесса находятся в динамическом равновесии:

Реминерализация = деминерализация

( поступление ионов) ( удаление ионов )

Для понимания воздействия различных факторов на состояние эмали, надо знать

- состав и строение эмали

- как формируется эмаль

Состав эмали

Содержит минеральных веществ - 95%

органических веществ – 1,2 %

воды связанной и свободной - 3,8%

Минеральные вещества ( в% ) гидроксиапатит - 75

карбонат апатит – 19

хлорапатит - 4

фторапатит - 0,7

СаСО₃ -1,3

МgСО₃ - 1,3

( состав минеральных компонентов изучен в теме « Биохимия костной ткани»)

В составе гидроксиапатита мольное отношение Са /Р = 1, 67. При отношении

Са/ Р = 1,33 эмаль не сопротивляется разрушению. Показатель используется для оценки состава эмали и резистентности к кариесу.

Основными минеральными веществами эмали являются соли:

Са ₁₀( РО₄ )₆ ( ОН )₂ и Са ₈ Н₂( РО₄ )₆^. 5 Н₂О

Устойчивость солей к ионному обмену падает в ряду:

Са₁₀ ( РО₄ )₆ ОН F Са ₁₀( РО₄ )₆ ( ОН )₂ Са₁₀ ( РО₄ )₆ F₂

Возможно замещение иона Са²⁺ на ионы Mg²⁺, Zn²⁺ , Cd ²⁺, Cu²⁺, Al³⁺

ОН^- - F^- и другие анионы

Вследстаие изоморфного замещенияиона кальция на другие катионы отношение Са/ Р уменьшается и это влияет на качество эмали- снижается устойчивость к кариесу.

Замещение гидроксида-иона на фторид имеет весьма положительное значение.

Са ₁₀( РО₄ )₆ ( ОН )₂ + F^- = Са ₁₀( РО₄ )₆ F ( ОН ) + ОН^-

гидроксиапатит фторапатит

При замещении образуется фторапатит. Это соединение обладает меньшей растворимостью, чем гидроксиапатит. В этом, как считают, заключается профилактическое действие фтора.

Литературные данные свидетельствуют, что замещение даже одной из 50 гидроксигрупп в составе гидроксиапатита достаточно для резкого повышения резистентности эмали к растворению.

При значительном избытке фторида образуется вместо гидроксиапатита новая соль- фторид кальция, которая легко растворяется с поверхности эмали

Са ₁₀ ( РО₄ )₆ ( ОН )₂ +20 F^- = 10 Са F₂ + 6 РО₄ ^3- + 2 ОН ^-

фторид кальция

Кристаллы гидроксиапатита в эмали в 10 раз крупнее, чем в кости, дентине, цементе.

Эмалевая минерализованная призмочка диаметром 4 – 6 мкм имеет исчерченность, которая отражает суточный ритм отложения солей. Кристалл покрыт гидратной оболочкой толщиной 1 нм и кристаллы располагаются на расстоянии 2.5 нм друг от друга.. В целом структура эмали – сито, объем микропространства составляет 0,2 – 0,8 %.

Кристаллическая решетка более плотная во внешних слоях и в области эмаль-дентинное соединение. Расположение кристаллов в эмалевых призмочках упорядоченное - по их длиннику в виде «елочки».

Органическое вещество эмали содержит

полисахара в количестве 1,7 г/100г эмали

липиды – 0,6 % ( фосфолипиды)

белки

Углеводы находятся в виде гликопротеинов, присутствует обычный для них

набор моносахаров: глюкоза, галактоза, манноза, глюкуроновая кислота, небольшие количества фукозы и ксилозы.

Аминокислотный состав белков эмали: присутствуют все заменимые и незаменимые аминокислоты, в том числе оксипролин

( 6 -7% по массе).

Трехмерная тонкая белковая сеть располагается между кристаллами.

Белки эмали не относятся к коллагеновым, но присутствие оксипролина определяет частичное сходство с коллагеном.

Выделяют три группы белков :

- нерастворимые в кислотах и растворе ЭДТА

- водорастворимые ( М 20 кД, доля 0,3% от общей массы эмали)

- кальцийсвязывающие белки

Функции кальцийсвязывающих белков:

- участие в связывании кальция. Образуют в нейтральной среде ( в опытах in vitro)

ди-, три-, тетрамеры с М 40-80 кД., связывает 8 – 10 ионов кальция.

- создание начальных участков нуклеации при формировании кристаллов

гидроксиапатита

- способствуют ориентации растущих кристаллов

- формируют среду для образования крупных кристаллов и их плотной упаковки

Наиболее полно изучены белки энамелины, амелогенины, фосфопротеины.

Амелогенины( М 5 – 10 кД ) содержат много пролина, глутаминовой кислоты, гистидина.

Белки подвижные, гидрофильные, мигрируют по эмали. Составляют 90% всех белков эмали. По мере минерализации гидролизуются протеолитическими ферментами.

Энамелины( 20 – 70 кД ) содержат много глутаминовой кислоты, аспарагиновой, серина. Связаны с кристаллами гидроксиапатита.

При созревании эмали изменяется соотношение белков.

В незрелой эмали А : Э = 9 : 1

В зрелой эмали А : Э = 1 : 1

Фосфопротеины (содержат до 40 АК ) участвуют в агрегации и дезагрегации органической и минеральной фаз.

Белковая оболочка окружает каждый кристалл эмали, выполняя определенные барьерные и буферные функции. Белок предотвращает деминерализацию эмали, т.к. способен связывать ионы водорода, предотвращая проникновение из в эмаль в обмен на выделение катиона кальция. При деструкции межпризменных пространств эмали. происходит их заполнение оргпническим веществом, защищая от дальнейшего выделения минеральных веществ.

Существует мнение, что белковая матрица является основой формирования и построения эмали.

Формирование эмали называется амелогенез. Выделяют три стадии:

1 стадия- стадия секреции и первичной минерализации эмали.

Энамелобласты секретируют органическую основу эмали, которая сразу подвергается первичной минерализации.

2 стадия – стадия созревания ( вторичной минерализации) за счет удаления органического матрикса и увеличения доли минеральных веществ.

3 стадия- стадия окончательного созревания (третичная минерализация)- осуществляется только после прорезывания зуба. Завершение минерализации осуществляется преимущественно поступлением ионов из слюны.

Созревание эмали включает срок до 10 лет, третья стадия – 3 года, особенно интенсивным является первый год нахождения зуба в полости рта.

Степень проницаемости эмали снижается в последовательности:

эмаль непрорезанного зуба - эмаль временного зуба – эмаль постоянного зуба молодого

человека – эмаль постоянного зуба пожилого человека.

В формировании эмали участвуют энамелобласты, которые проходят стадии превращения:

Эмалевый эпителий – преэнамелобласты – энамелобласты.( enamelum – эмаль)

Процесс дифференциации и созревания энемелобластов тесно связан с одонтобластами.

Как только одонтобласты начинают образовывать предентин, коллаген и протеогликаны, поступает сигнал начала дифференциации энамелобластов в течение последующих 24 – 36 часов.

Функция дифференции заключается

- в угнетении синтеза ГАГ и коллагена 1V типа, который характерен для плазматической

мембраны

- возникновении синтеза специфических белков эмали- энамелинов(Э) и

амелогенинов ( А), фосфопротеинов.