Состав эмали

ЭМАЛЬ

Строение, химический состав, биохимические особенности тканей зуба.

БИОХИМИЯ ТВЕРДЫХ ТКАНЕЙ ПОЛОСТИ РТА

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		12 - 16	3-5	18 -22	около 1
кость		15 -17	3 -4	20 -26	около 1

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

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.