Лекция: Биохимия твердых тканей зуба. Обмен веществ в эмали после прорезывания зубов скачать бесплатно

Главная страница >> Лекция >> Стоматология >> Биохимия твердых тканей зуба. Обмен веществ в эмали после прорезывания зубов

Лекция: Биохимия твердых тканей зуба. Обмен веществ в эмали после прорезывания зубов

Лекция № 1
Тема: Биохимия твердых тканей зуба.
Обмен веществ в эмали после прорезывания зубов.

Дата добавления на сайт: 11 мая 2024

Скачать работу 'Биохимия твердых тканей зуба. Обмен веществ в эмали после прорезывания зубов':

Лекция № 1
Тема: Биохимия твердых тканей зуба
Обмен веществ в эмали после прорезывания зубов
Эмаль прорезовшихся зубов не содержит нервных окончаний, рецепторов, сосудов, клеток, вследствие чего она лишена чувствительности и способности к регенерации в биологическом смысле.Поэтому обменные процессы, протекающие в эмали после прорезывания зубов - это не биологические, а физико-химические процессы ионного обмена, которые обеспечивают определенное соотношение минерализации и деминерализации. Протекание этих физико-химических процессов зависит от состава и свойств жидкостей, взаимодействующих с эмалью: ротовой жидкости, пульпарного ликвора. Известно, что минеральные и низкомолекулярные органические вещества могут проникать в эмаль из пульпы черездентин (центробежно), а также из ротовой жидкости (центростремительно). До настоящего времени ученые продолжают высказывать различные мнения относительно того, которая из этих жидкостей выполняет главную роль в обмене эмали после прорезывания зубов. В основе этих противоположных мнений лежат различные исследовательские факты. С одной стороны показано, что после депульпирования зуба может быть слегка увеличены деминерализация и проницаемость эмали, изменена ее структура. Другие исследования показывают, что структура, минеральный состав эмали после депульпирования зубов, кариесустойчивость эмали остаются без существенных изменений по крайней мере на протяжении многих лет, тогда как ксеростомия приводит к быстрому разрушению эмали. Вероятно, нельзя целиком отрицать роль пульпы в трофике эмали после прорезывания зубов, однако, можно считать, что в значительно большей степени минеральный состав и структура эмали зависят от состава и свойств ротовой жидкости. Возможность обмена в системе эмаль - ротовая жидкость обусловлена проницаемостью эмали.
Проницаемость эмали
Проницаемость эмали - это способность эмали пропускать воду и растворенные в ней, минеральные и органические вещества в двух направлениях: от поверхности эмали к дентину и наоборот.
Механизмы проницаемости эмали для неорганических ионов и органических веществ, содержащихся в ротовой жидкости, различны.
Проницаемость для неорганических ионов. Эмаль имеет микропространства между призмами и внутри призм, заполненные эмалевой жидкостью. Механизм поступления ионов из ротовой жидкости в эмалевую жидкость по градиенту концентрации путем простой диффузии. Скорость и глубина проникновения ионов в эмалевую жидкость зависят от:
градиента концентрации ионов (проникают только те ионы, концентрация которых в ротовой жидкости больше, чем в эмалевой жидкости)
размеров и заряда ионов (однозарядные лучше проникают, чем двухзарядные)
способности ионов связываться с компонентами эмали и входить в кристаллическую решетку ГА (хорошо адсорбирующиеся - медленно диффундируют в глубокие слои эмали, а плохо взаимодействующие с ГА - быстро диффундируют к пульпе и из нее в кровь).
Проницаемость для органических веществ. Низкомолекулярные органические вещества, такие как аминокислоты, глюкоза проходят через эмаль транзитом в дентин по ламеллам - образованиям органической природы. Такие вещества не участвуют в обмене эмали.
Факторы, влияющие на проницаемость эмали
1.Степень минерализации эмали - содержание в эмали кальция и фосфора. Чем больше минерализована эмаль, тем меньше ее проницаемость. Это обусловлено тем, что по мере роста кристаллов ГА, увеличения плотности укладки кристаллов уменьшается слой эмалевой жидкости, окружающий кристаллы. Это создает механическое препятствие для проникновения растворимых в воде веществ.
Деминерализация эмали при патологических процессах, например, при определенной стадии развития кариеса, повышает проницаемость эмали.
2. Пелликула - органическая пленка на зубах препятствует поступлению веществ в эмаль.
3.Наличие дефектов в эмали, например, микротрещины увеличивают проницаемость эмали.
4.Физические факторы (ультразвук, электрофорез) увеличивают проницаемость.
События после прохождения ионов в эмалевую жидкость
1.Накопление на поверхности кристаллов ГА. Часть проникающих ионов накапливается в гидратной оболочке, окружающей кристалл ГА. Накопление происходит в течение нескольких минут после входа ионов в эмаль. Накопление обусловлено поверхностным зарядом кристаллов ГА. Заряд возникает вследствие наличия «дефектов» в кристаллической решетке. Теоретически состав ГА выражается формулой Са10(РО4)6(ОН)2, ему соответствует соотношение Са/Р 1,67. Реально это соотношение находится в пределах 1,33 -2,0, то есть на деле состав ГА отличается от теоретического. Так, например, может быть восьмикальциевый апатит. В том месте кристаллической решетки, где присутствует такой апатит имеется отрицательный заряд. [Ca8] 16+[(PO4)6(OH)2]20-
Проникновение ионов в кристалл. Часть накапливающихся ионов могут зайти в гидратную оболочку и выйти из нее. Однако другие ионы способны проникать в поверхность кристалла. Проникновение зависит от природы, размера, величины заряда иона. Проникают, например, такие ионы как Са2+, Sг2+, Мg2+, Ва2+, НРО42- ,F- ,Н+. Проникновение происходит в течение нескольких часов.
Внедрение ионов к кристаллическую решетку ГА (внутрикристаллический обмен). Идет в течение многих месяцев. Внедрение в кристаллическую решетку ГА происходит по принципу компенсации заряда двумя путями.
1). Занятие ионом вакантных мест в решетке. Так, например, в восьмикальциевый ГА компенсируя избыток отрицательного заряда может встроиться ион кальция, магния и другие катионы.

2). Замещение ионом иона кристалла ГА. Замещение может быть гомо- или гетерогенным. При гомогенном замещении, например, Са2+
замещает Са2+. При гетерогенном - катион Са2+ или анионы РО43- , ОН-- кристалла ГА замещаются другими катионами или анионами. Например:

Са10(РО4)6(ОН)2 + Mg2+→ Са9Mg(РО4)6(ОН)2 + Са2+ (1)
Са10(РО4)6(ОН)2 + 2Н+ → Са9Н2(РО4)6(ОН)2 + Са2+ (2)
Са10(РО4)6(ОН)2 + F- → Са10(РО4)6 F(ОН) + OH- (3)
Са10(РО4)6(ОН)2 + 20F- → 10 СаF2 + 6 (РО4)3- + 2OH- (4)
Последствия внедрения ионов в кристаллическую решетку ГА
Внедрение в кристаллическую решетку ГА тех или иных ионов изменяет или способствует сохранению минеральной структуры эмали. Внедрение катионов кальция и фосфатных анионов сохраняет или упрочивает кристаллическую решетку ГА. Так, известно, что после прорезывания постоянных зубов происходит так называемое созревание эмали. Созревание эмали заключается в снижении содержания в эмали воды, белков и увеличении содержания минеральных компонентов. Увеличение минерализации эмали после прорезывания зубов обусловлено переходом ее из одной жидкой среды в другую: кровь, внеклеточная жидкость (ВКЖ) - до прорезывания, слюна - после прорезывания. В плазме крови и ВКЖ степень насыщения ионами кальция и фосфора меньше, чем в ротовой жидкости. Именно концентрация этих ионов определяет прежде всего минерализацию эмали. Созревание эмали наиболее интенсивно идет в течение первого года после прорезывания зуба, затем замедляется, но все же идет на протяжении всего периода существования зуба. Внедрение других ионов приводит к изменению структуры кристаллической решетки ГА. Последствием изменения состава и, следовательно, структуры кристаллической решетки могут быть:
• разрушение кристаллической решетки ГА
• изменение физико-химических свойств кристаллов, в частности, растворимости.
Разрушение кристаллической решетки ГА происходит при замещении в ней множества ионов кальция и фосфора другими ионами. Это имеет место при замене множества ионов кальция ионами гидроксония (протонами) на определенной стадии развития кариеса, кроме того может происходить при включении в кристаллическую решетку большого числа ионов фтора (уравнение 4). Последнее характерно для флюороза - патологического процесса в эмали при поступлении в организм большого количества фтора, в частности, с питьевой водой. Морфологически структура эмали при этом значительно изменена.
Критерием сохранения кристаллической решетки ГА является соотношение Са/Р в пределах 1,33-2,0. При снижении соотношения ниже 1,3 кристаллическая решетка разрушается.
Растворимость эмали изменяется при замещении в кристаллической решетке ГА небольшого количества ионов кальция и фосфора. Под растворимостью эмали понимают переход ионов кальция и фосфора ГА в раствор, в ротовую жидкость. Вследствие растворимости эмали происходит ее деминерализация.
Почему при изменении состава ГА изменяется его растворимость?
В кристалле ионам свойственно тепловое движение, они не абсолютно неподвижно закреплены в узлах кристаллической решетки. Вследствие этого ионы стремятся перейти в жидкую фазу. Этому переходу ионов препятствует притяжение разноименно заряженных ионов кристаллической решетки. Однако, если в кристаллической решетке присутствуют чужеродные ионы, то сила, удерживающая ионы изменяется. Растворимость возрастает или снижается в зависимости от характера влияния чужеродных ионов на межионное притяжение в кристалле.
Увеличение растворимости эмали происходит вследствие внедрения Н+(уравнение 1 см.выше), Мg2+(уравнение2), цинк, таллий и барий являются активаторами декальцинации, селен — один из наиболее кариесогенных элементов.
Более 30 микроэлементов участвуют в процессе минерализации. Магний, марганец и молибден являются активаторами ферментных процессов и необходимы для кальцификации твердых тканей зуба. Причем, молибден в больших концентрациях действует как яд; в микродозах он повышает устойчивость зубов к кариесу. Стронций и ванадий увеличивают интенсивность кальцификации,
Снижение растворимости эмали происходит вследствие внедрения дополнительных ионов Са2+, РО43-, а также небольшого количества ионов фторид-ионов.
Содержание фторидов в зубах отражает количество биодоступного фторида в период формирования зубов; в толще сформированной эмали содержание фторидов остается постоянным в отличие от содержания фторидов в костях, которые продолжают накапливать их в течение жизни. Изменения концентрации фтора, происходящие после прорезывания зубов, наблюдаются в поверхностном слое эмали (приблизительно 0,05 мм) и отражают диффузию ионов фтора из среды полости рта (из слюны, принимаемых внутрь веществ, зубного налета, терапевтических аппликаций). В поверхности дентина, обращенной к пульпе зуба, содержание фторидов также изменяется после прорезывания зубов. Это связано в основном с образованием вторичного дентина.
Характерным является распределение ионов фтора в эмали: в поверхностных слоях эмали концентрация фторидов является сравнительно высокой и составляет от 500 до 4000 мг/кг, в глубоких слоях эмали концентрация фторидов ниже – от 50 до 100 мг/кг. Концентрации фторидов в дентине лежат между значениями концентраций, характерных для поверхностных и глубоких слоев эмали, и составляет от 200 до 1500 мг/кг. Известно, что содержание фторидов повышается в области первичного кариозного повреждения (стадия белого пятна) и отражает усиление диффузии фторидов в более порозные (менее минерализованные) участки эмали.
Фториды участвуют в минерализации зуба, взаимодействуя с гидроксиапатитом, образуют гидроксифторапатиты, более устойчивые к воздействию кислот. Их образование увеличивает твердость эмали, снижает ее проницаемость, что лежит в основе повышения резистентности зубов к кариесогенным факторам.
Механизм противокариозного действия фторидов связан с ин-гибированием фермента гликолиза фосфоенолпируваткиназы у бактерий, в результате снижается расщепление углеводов в полости рта и продукции молочной и других кислот. Избыточное попадание фтора в организм (например, в условиях алюминиевого производства) нарушает минерализацию зубов. Развивается заболевание — флюороз. Механизм действия больших концентраций фтора сложен. Фтор образует с ионами кальция комплекс, выводимый из организма, в результате происходит обеднение солями кальция и нарушение минерализации зубов.
Таким образом, содержание в эмали кальция и фосфора - это переменная характеристика этой ткани. Внедрение в кристаллическую решетку ГА различных ионов приводит к изменению состава, строения кристаллической решетки, изменению ее физико-химических свойств, в частности растворимости, а в конечном итоге - к изменению морфологии эмали. Процессы ионного обмена эмали определяются главным образом составом и физико-химическими свойствами среды, в которой находятся зубы после прорезывания. Слюна и ротовая жидкость, как и кровь, играют роль промежуточной среды, через которую вещества проникают в ткани зуба после их прорезывания. Они необходимы как один из факторов, участвующих в поддержании гомеостаза зуба.
Влияние витаминов и гормонов
Минерализация при образовании молочных зубов и постоянных до прорезывания, зависит от состояния организма в целом и его обеспеченности витаминами и гормональным статусом.
1. Витамин Д, его активная форма диоксихолекальциферол, паратгормон (гормон паращитовидных желез), кальцитонин (гормон щитовидной железы, антагонист паратгормрна) – обеспечивают приток в костные ткани зуба необходимого количества кальция и фосфора. При недостаточности витамина может возникнуть гипокальциемия с последующим нарушением обызвествления твердых тканей зуба и образованием неполноценной кристаллической решетки гидроксиапатитов.
2. Витамин А – усиливает полимеризацию мономеров при биосинтезе хондроитинсульфатов.
3.Витамин С необходим для гидроксилирования пролина и лизина при синтезе коллагена.
4. Соматотропный гормон (СТГ) (гормон гипофиза) – увеличивает пролиферацию костных клеток, увеличивает сульфатирование при биосинтезе хондроитинсульфата.
Описанные процессы минерализации с участием коллагена идут в дентине и цементе. Эмаль содержит в качестве белковой матрицы неколлагеновые белки, однако можно думать, что и в эмали протекают сходные процессы.

Учебные метериалы

Прочие разделы