Органические компоненты эмали

Таблица 19.10. Основные компоненты зрелой эмали человека

Таблица 19.9. Главные компоненты твердых тканей зуба

Общая характеристика тканей зуба

Зубы представляют довольно сложно устроенный орган, состоящий из разных тканей, отличающихся по строению и происхождению. В состав зубов входят три вида плотных тканей: эмаль, дентин и цемент, а также разновидность рыхлой соединительной ткани, входящей в пульпу зуба.

Особенностью эмали является то обстоятельство, что сразу после ее формирования она утрачивает клетки - главные носители жизни. Зрелая эмаль становится объектом воздействия различных факторов. Не имея своих клеток, она поддерживает нормальное состояние в течениедлительного времени. Эмаль отличается еще и тем, что это самая твердая ткань. По шкале твердости она приближается к кварцу.

Основу зуба составляет дентин. Эта часть зуба менее минерализована. В дентине, в отличие от эмали, имеются клетки, одонтобласты, которые покрывают внутреннюю часть зуба, его полость. Эти клетки позволяют дентину сохранять способность к регенерации в течение всей жизни зуба.

Компоненты	Эмаль	Кость	Дентин
Незрелая	Зрелая	Вес %	Вес %
Вес %	Объем %	Вес %	Объем %
Неорганические вещества
Органические вещества			0,1	0,3
Вода			3,9	11,7	остатки	остатки
Основной органический компонент	Амелогенины и энамелины	Нерастворимые белки	коллаген	коллаген
Неорганический компонент	Апатитные фосфаты кальция	Апатитные фосфаты кальция
Плотность, г/см3	1,45	2,9-3,0	2,01-2,05	2,0-2,30
Размеры кристаллов	Уплощенные гексагоны, около 30 нм в поперечнике, в длину 0,1-5 мкм и более	50х20х20 нм

Компонент	Содержание, весовые %
Са	33,6-39,4
Р	16,1-18
СО2	1,95-3,66
Натрий	0,25-0,90
Магний	0,25-0,56
Хлор	0,19-0,30
Калий	0,05-0,30

Корень зуба покрыт тонким слоем цемента, который по многим показателям не отличается от костной ткани. Корень зуба прочно вставляется в костную ткань и прикрепляется перидонтальными связками.

До прорезывания зубов эмаль покрыта мембраной, содержащей бесклеточный слой (толщина ~ 1 мкм) и слой (толщина ~ 10 мкм), который состоит из клеток, производивших эмаль. Эта мембрана после прорезывания быстро разрушается, а зубы покрываются кутикулой, состоящей из органической матрицы слюнного происхождения и десквамированного эпителия. На поверхности её находятся бактерии. Синтезируемые ими продукты и мертвые бактерии создают так называемые бляшки. Бляшки могут кальцифицироваться с образованием зубных камней.

Главные компоненты твердых тканей приведены в таблице 19.9. Большую часть зрелой эмали составляют неорганические вещества (96%). В незрелой формирующейся эмали их намного меньше - всего 5%, в эмали молочных зубов - 80%. На долю органических молекул приходится 1,5-2,0%, 18-20% и 20%, соответственно.

Вода составляет 2-3% для зрелой и до 20% - для незрелой эмали. Она там находится в связанном состоянии с органическими и минеральными компонентами. Основная масса неорганических компонентов представлена кристаллами гидроксиапатита (75%), карбонатного апатита (12%), фторапатита (1%) и других форм апатитов. Имеются и аморфные участки неорганического матрикса.

Кроме солей фосфата кальция в составе эмали обнаружены свыше 30 разных элементов. Вторым по популярности после кальция является магний (0,3-0,9%). В относительно больших количествах присутствуют цинк (20-25 мг на 100 г сухого остатка), железо (от 2 до 40 мг на 100 г). Минеральный состав эмали может колебаться в зависимости от характера питания, но процентное соотношение кальция, фосфора и карбоната довольно постоянно. Содержание стронция, свинца и некоторых других микроэлементов в эмали колеблется и зависит от количества их в почве данной местности.

Минеральные вещества неравномерно распределены в эмали. Поверхностные слои более плотные. Они содержат меньше воды, карбонатов, больше фтора. Следует заметить, что минеральные компоненты неравномерно распределены и в самом зубе. Их количество уменьшается в направлении от поверхности к зоне перехода эмали в дентин. Наоборот, количество органических компонентов увеличивается в том же направлении, хотя на поверхности эмали их доля несколько выше.

В созревающей эмали содержатся разные по свойствам белки. Их можно разделить на 2 основные группы: амелогенины и энамелины. По мере созревания эмали соотношение этих белков меняется. Если вначале основная масса белков представлена амелогенинами (90%), то впоследствии они постепенно разрушаются и увеличивается доля энамелинов.

Амелогенины содержат в своем составе большое количество остатков ПРО, ЛЕЙ, ГИС, ГЛУ. В них отсутствуют гидроксипролин и цистеин, характерные для коллагена и кератинов. Молекулярная масса их не превышает 30000 Да. Они гидрофобны и склонны к агрегации. Белки, выделенные из разных видов животных, имеют схожий аминокислотный состав, что связывают с их участием в механизмах минерализации. В ходе минерализации они, по-видимому, расщепляются, потому что по мере созревания увеличивается доля низкомолекулярных амелогенинов. Точные детали этого процесса неизвестны, но из незрелой эмали была выделена пептидаза со специфическим действием на амелогенины.

В настоящее время путем клонирования генов, кодирующих амелогенины, удалось установить первичную структуру этих белков. Интересно, что первые 33 аминокислоты на N-конце всех амелогенинов, выделенных из разных видов животных, были одинаковыми. В местах обнаруженных отличий сохранялся принцип, когда гидрофобные участки заменялись на неполярные, а полярные - на полярные. Тем самым сохраняются возможности формирования одинаковых пространственных структур, которые обеспечивают процессы минерализации.

Энамелины - группа кислых белков с молекулярной массой 50000-70000 Да. Они сильно гликозилированы (много гексозаминов - 4% и нейраминовой кислоты - 4%). Мало известно об их аминокислотном составе и пространственной структуре. Недавно было установлено, что вторичная структура энамелинов представлена преимущественно b-структурой.

Помимо белков из созревающей эмали выделены пептиды, липиды, моносахариды. Пептиды эмали, кислые по своим свойствам, по аминокислотному составу напоминают энамелины. Созревание эмали сопровождается значительным снижением содержания органических компонентов. Почти 100-200 кратное снижение содержания белков при созревании сопровождается значительным изменением аминокислотного состава. Предполагается, что процесс созревания сопровождается распадом амелогенинов и задержкой распада энамелинов. Энамелины, при этом, прочно присоединяются к кристаллам апатита.

Наружная поверхность эмали содержит меньше белков, чем внутренняя часть. Белки и пептиды, расположенные снаружи, более растворимы в воде.