Гистология и гистогенез зуба
Микроскопическое строение зуба.
Знание строения твердых тканей зуба, эндодонта и пародонта является предпосылкой профилактических мероприятий по сохранению зубов.
Морфология и структура твердых тканей зуба определяют выбор инструментов для препарирования, форму полости и способы ее формирования, а также выбор материала. В данном разделе рассматриваются важнейшие особенности гистологического строения твердых тканей зуба. Более полно морфология и гистология зубов представлена в специальных учебниках.
Эмаль зуба. Химический состав.
Эмаль зуба образована из амелобластов. В период развития происходит ее циклическая минерализация. Кристаллизация кальциево-фосфатных соединений в процессе минерализации и последующий рост кристаллов определяется как предэруптивное созревание эмали. При этом сохраняются ростовые линии, образовавшиеся вследствие неравномерной минерализации эмали. Каждый кристалл эмали имеет гидратный слой, благодаря которому осуществляется ионный обмен.
После прорезывания зубов пористость и неоднородность нивелируются вследствие постэруптивного созревания эмали. Сформированная эмаль зуба-это не регенерирующаяся ткань, не содержащая клеток, клеточных элементов.
Эмаль зуба - самая твердая ткань в организме человека.
В среднем толщина ее колеблется между 2,8 и 3,0 мм в зависимости от степени зрелости, химического состава и топографии
Твердость эмали составляет от 250 KJHN (Knoop-hardness numbers) на границе эмаль-дентин до 390 KJHN на ее по верхности.
Основной структурный элемент эмали зуба - неорганические вещества, причем данные об их количестве отличаются в зависимости от метода анализа и пробы (93-98% массы). Вторым по объему компонентом эмали является вода: данные о ее количестве колеблются между 1,5 и 4% массы. Эмаль также содержит органические соединения, в частности протеины и липиды.
На состав эмали влияют питание, возраст и другие факторы. Ее составные части - это апатиты нескольких типов, основным из которых является гидрокси-апатит. Кроме того, в эмали зуба выявлено свыше 40 микроэлементов. Некоторые из этих микроэлементов попадают в полость рта только в результате стоматологических вмешательств, другие (например, олово и стронций) можно рассматривать как следствие влияния окружающей среды.
Состав эмали отличается в зависимости от ее топографии, вследствие колебания концентрации отдельных элементов. Так, концентрация фторидов, железа, цинка, хлора и кальция уменьшается от поверхности эмали по направлению к границе эмаль-дентин. Концентрация фторидов на этом участке возрастает, а концентрация воды, карбоната, магния и натрия уменьшается от эмалево-дентинной гра ницы к поверхности эмали.
По-видимому, содержание магния и карбоната влияет на показатели плотности эмали.
На участках с повышенной концентрацией магния, вблизи бугров дентина и непосредственно под центральной фиссурой зубов, наблюдается меньшая плотность, чем, например, на минерализованных участках щечных и язычных поверх ностей. '
Кальций и фосфор, как апатитовое соединение, содержатся в форме кристаллов в соотношении 1:1,2 (Са^РО^)* Х*Н,0. Внутренние замещающие реакции могут привести к образованию фтор-апатита или же фтористого гидрокси-апатита. Допускают также возможность образования карбоната в минералах эмали. Образовавшийся апатит отличается меньшей резистентностью к кариесу, чем гидроксиапатит. Наряду с указанными соединениями в эмали в незначительном количестве выявлено ряд кальциево-фосфатных соединений, например, октакальцийфосфат.
Вода содержится в зубной эмали в двух формах. Первая - связанная вода (гидратная оболочка кристаллов), вторая-свободная вода, располагающаяся в микропространствах .
Свободная вода может при нагревании испаряться, но и эмаль способна впитывать воду при поступлении влаги. Это свойство можно использовать как объяснение определенных физических явлений при возникновении кариеса или его предупреждении.
Эмаль зуба функционирует как «молекулярное сито», а эмалевая жидкость служит переносчиком молекул и ионов.
Меньшая часть органической субстанции зрелой эмали состоит из протеина (=58%), липидов (==48%) и незначительного количества углеводов, цитрата и лактата. Большая часть органических ве ществ находится во внутренней трети эмалевой оболочки в форме эмалевых пучков.
Гистологическое строение.
Кристаллы апатита эмали имеют в сечении шестигранную форму, а их вид сбоку представляется как небольшие стержни.
Общая характеристика кристаллов эмали это - по сравнению с другими твердыми тканями - их значительная величина. В среднем их длина -160 нм, ширина - 40-70 нм и толщина - 26 нм. Форма и величина кристаллов эмали может отклоняться от указанной в зависимости от степени зрелости эмали или локализации в оболочке эмали. В поперечном сечении наблюдаются около сотни сгруппированных кристаллов, образующих т. н. эмалевые призмы или эмалевые стержни, которые располагаются от границы эмаль-дентин почти до поверхности эмали. Форма призм как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях имеет волнообразную форму. При этом кристаллы в ядре призм своей продольной осью направлены параллельно продольной оси соответствующей призмы.
Все кристаллы имеют гидрационную оболочку и окружены слоем протеинов и липидов. Эмалевые призмы проходят через всю толщину эмали зуба. Кристаллы внутри межпризматической субстанциименее упорядочены и образуют с продольной осью призмы угол ==90°.
На поверхности коронки зуба челове ка часто имеется слой беспризменнои эмали толщиной 20-30 мкм, в котором кристаллы расположены плотным слоем параллельно поверхности.
На основании различного пространственного расположения эмалевых призм на снимках, полученных с помощью поляризационного микроскопа, был описан ряд гистологических характеристик.
На шлифах эмали выявляется оптическая неоднородность (темные и светлые полосы), обусловленная различным (продольным или поперечным) направлением S-образно изогнутых эмалевых призм на срезе - полосы Гюнтера-Шрегера.
В продольном срезе различают углубления на поверхности зуба -перикиматы.
Их число уменьшается от шейки к ко ронке, особенно у людей молодого возраста. У людей старшего возраста эти образования наблюдаются реже. В области апроксимальных контактов между зубами в зоне перикиматов образуются незначительные углубления (mikro pits), создающие условия для скопления микроорганизмов. Предполагают, что эти места могут служить исходной точкой для возникновения кариеса.
Полосы Ретциуса также можно различить под световым микроскопом. Они образуются в результате периодических фаз покоя амелобластов в период образования эмали, и внешне сходны с процессом образования годичных колец у дерева.
Поверхность эмали только что прорезавшихся зубов покрыта мембраной толщиной ==0,1-5 мкм, устойчивой к внешним воздействиям, например, кислотам. Это первичная остаточная субстанция эпителия, образующего эмаль (cuticula dentis). В полости рта эта мембрана в процессе жевания очень быстро стирается. Она восполняется и заменяется приобре теннойоболочкой на поверхности эмали.
Дентин. Химический состав.
Основная масса зуба человека состоит из дентина, который окружает пульпу. Коронковый дентин покрыт эмалью, дентин корня - цементом.
В отличие от эмали, дентин менее обызвествлен: 70% массы дентина составляет неорганическое вещество, 20% массы -органическое, остальная часть - вода.
Органическая масса преимущественно представлена коллагеном и коллагеновыми соединениями (91-92%).
Минеральный компонент как и в эмали, состоит из фосфата кальция. Дентин содержит в незначительном количестве ряд микроэлементов.
Дентин - высокоэластичная ткань зуба. Он уступает по твердости эмали и имеет желтоватую окраску. Дентин очень пористый и более проницаем, чем эмаль.
Гистологическое строение.
Дентин образован из одонтобластов отростчатых клеток пульпы зуба. Дентинные отростки одонтобластов пронизывают весь дентин до эмалево-дентинной границы. Отростки одонтобластов расположены в дентинных канальцах.
Одонтобласты имеют боковые ответвления (Microvilli) толщиной 0,35-0,6 мкм, проникающие глубоко в дентин. Дентинные канальцы имеют S-образную форму в области коронки зуба, в области корня они проходят прямолинейно к наружной поверхности.
В результате исследования поперечного среза околопульпарного и плащевого дентина выявлены разное количество и плотность дентинных канальцев. Диаметр и объем последних зависит от возраста исследуемых зубов.
Приблизительно 80% общей поверхности поперечного среза дентина состоит вблизи пульпы из просветов дентинных канальцев. В периферической зоне этот показатель составляет только ==4% (в декальцинированном препарате). Абсолютные величины, касающиеся диаметра, плотности и расположения дентинных канальцев необходимо всегда рассматривать критически, т. к. они в значительной мере зависят от параметров исследований. Но поскольку приведенные соотношения для плащевого и околопульпарного дентина принципиально правильны, их следует учитывать при восстановительной терапии.
В канальцах отростки одонтобластов часто окружены жидкостью и органическими структурными элементами (зона преодонтобластов). Нервные волокна можно выявить только в отдельных ка нальцах предентина. В периферическом дентине нервные окончания отсутствуют. Кристаллы дентина значительно меньше и тоньше, чем в эмали зуба (длина 20 нм; ширина 18-20 нм; толщина 3,5 нм). Кроме этого, они расположены не в форме призм, а плотным слоем в зависимости от вида дентина.
На границе с пульпой находится не полностью созревший, гипоминерализованный предентин.
Дентинные канальцы окружены перитубулярньш дентином, который выстилает их стенки. Он гомогенный, плотный и из всех структур дентина наиболее минерализован. С возрастом он может увеличиться из-за аппозиции (склерозированный дентин). Благодаря сужению дентинных канальцев возникает возможность защиты пульпы от внешних раздражении.
Дентин образуется на протяжении всей жизни зуба. Дентин, возникающий в процессе развития зуба, называют первичным дентином. Если дентин образуется в сформировавшемся зубе, то его называют вторичным. Третичный дентин (вторичный дентин, нерегулярный вторичный дентин) образуется вследствие раздражения (например, трения, эрозии, кариеса) как защитный барьер.
Основные особенности гистологического строения дентина:
Линии Эбнера (ростовые линии, контурные линии) на участках со сниженной минерализацией, отражающей фазы покоя одонтобластов в период развития дентина. Они проходят в околопульпарном дентине параллельно границе эмаль-дентин или же границе дентин-пульпа.
Линии Оуэна - более гипоминерализованные ростовые линии встречают ся чаще. Они отражают общие заболевания в детском возрасте, влияющиеся на процессы с пониженной минерализацией твердых тканей зубов.
Линии новорожденных в молочных зубах и коронковой области первых постоянных моляров - особая форма ростовых линий, возникших вслед ствие гипоминерализации. Она соот ветствует более длительной фазе по коя одонтобластов (==15 дней). Интерглобулярный дентин. Дентинные канальцы не имеют в этой области перитубулярного дентина. Возможно, речь идет об образовании нерегулярных минерализованных участков дентина. Интерглобулярный дентин - основное вещество дентина, располо женное между дентинными слоями.
Цемент корня. Химический состав.
Цемент - это твердая ткань, покрывающая поверхность корня зуба, верхушку корня, а в многокорневых зубах и область фуркации. Очень редко встречаются фрагменты цемента на поверхности эмали зубов человека (преимущественно в пришеечной области). Этот тип цемента можно обнаружить также в фиссурах еще не прорезавшихся зубов.
Граница эмаль-дентин не всегда имеет единую конфигурацию. Если в 30% случаев эмаль и цемент граничат непосредственно, то в 10% зубов отмечают наличие незначительного свободного участка дентина. У 60% зубов цемент наслаивается на пришеечную эмаль.
Цемент по структуре и твердости (30-50 KHN) сходен с костью человека, но в отличие от нее не васкупяризован. Цемент относится к удерживающему аппарату зуба, т. к. волокна Шарпея удерживают зуб в альвеоле челюстных костей.
По химическому составу и структуре цемент напоминает грубоволокнистую кость. Это наименее минерализованная твердая ткань зуба. Содержание неорганических веществ в цементе составляет 65% массы, органические вещества-23% и вода - 12% массы.
Из неорганических составляющих преобладают кальций и фосфат в форме кристаллов апатита или аморфных кальций-фосфатов, из органических - более 90% коллагенов. Содержание других органических субстанций изучено недостаточно.
Гистологическое строение.
Как и другие опорные ткани организма, цемент состоит из клеток и межклеточного вещества.
Поверхность дентина покрыта слоем высокоминерализованного цемента (толщина до 10 мкм). К внешней стороне направлены ламелловидные менее или более минерализованные зоны, отражающие периодические фазы образования цемента и фазы покоя.
В коронковой трети зубов расположен бесклеточный цемент. Он не содержит клеток, лишь многочисленные коллагеновые фибриллы однородной минерализации, расположенные почти перпендикулярно к поверхности дентина. Они являются прикрепленными волокнами (волокна Шарпея). Направление прохождения волокон между отдельными ростовыми линиями может изменяться. Эти изменения происходят вследствие постэруптивного движения зубов при одновременном образовании цемента. Поверхность бесклеточного волокнистого цемента минерали-зована в большей мере, чем средние слои цемента. На ней расположен бесструктурный слой толщиной 3-8 мкм, цементоид, содержащий цементобласты.
В верхушечной области корня зуба и в области би- и трифуркаций многокорневых зубов цемент пронизан проникающими в виде луча волокнами перепендикулярно к поверхности зуба и утолщенными пучками волокон, которые менее минерализованы. Перпендикулярно во локнам Шарпея расположены многочисленные волокна и пучки волокон. В лакунах цемента содержаться цементоциты - зрелые клетки цемента зуба. В этом слое цемента могут чередоваться менее и бо лее минерализованные участки, а также слои бесклеточного волокнистого цемента. Цемент образуется и наслаивается на протяжении всей жизни. В течение 60 лет он может утроить свою толщину, при этом цементоциты внутренних слоев гибнут и образуются пустые лакуны цемента.
Наряду с регулярным образованием цемента существуют различные причины дополнительного образования цемента.
- Если устранена причина резорбции зуба, то может произойти восстановле ние посредством клеточного цемента
- При фрактуре корня может устраняться дефект после лечения вследствие на слоения цемента между фрагментами.
- Вследствие потери контакта между зубами-антагонистами возрастает образование цемента какпроявление компенсаторных процессов.
- Удерживающий аппарат зуба часто разрушается при пародонтите. После успешного лечения может наблюдаться образование нового цемента и новой костной ткани.
- При определенных условиях цементообразование может превысить физиологические границы. В таком случае говорят о гиперцементозе, встречающемся как в отдельных зубах, так и генерализовано. Локализованная форма наблюдается при хроническом воспалении в периапикальньк тканях, а так же во время ортопедического лечения. Генерализованный гиперцементоз наблюдается при системных заболеваниях.
Цементикль - это образование шаровидной формы, расположенное в периодонте, состоящее из цемента. Они возникают вследствие минерализации микрососудов дегенерированных эпителиальных остатков. В верхушечной области цемента иногда обнаруживается слой нерегулярно образованного минерализованного цемента (промежуточный цемент). Он расположен между дентином и регулярно образованным цементом и свидетельствует о нарушении развития тканей зуба.
Источники:
1. Хельвиг Э., Климек И., Аттин Т.
2. Терапевтическая стоматология .Под ред. проф. А.М. Политун, проф. Н.И. Смоляр. Пер. с нем. - Львов: ГалДент,1999.-409 с.-205 рис.
