Біохімічні особливості тканин зуба 2 страница

Ліпіди в пульпі представлені фосфатидилхоліном, фосфатидилетаноламіном, фосфатидилсерином, сфінгомієлінами, фосфатидилінозитолом, холестерином і жирними кислотами.

Пульпа характеризується високим рівнем окисно-відновних процесів і тому використанням великої кількості кисню. Регуляція енергетичного балансу пульпи здійснюється шляхом спряження окиснення та фосфорилування. У пульпі зуба виявлена висока активність ензимів вуглеводного обміну, циклу трикарбонових кислот, синтезу РНК. Активність ензимів пентозофосфатного шляху є особливо високою в період активної продукції одонтобластами дентину. Присутні також ензими водно-мінерального обміну – лужна та кисла фосфатази. Лужна фосфатаза каталізує перенесення залишків фосфорної кислоти (фосфат-аніонів) від фосфорних ефірів глюкози на органічний матрикс. Тобто, ензим бере участь в утворенні ядер кристалізації і, тим самим, сприяє мінералізації тканин зуба. Кисла фосфатаза має протилежний, демінералізуючий ефект. Вона належить до лізосомальних кислих гідролаз, які посилюють розчинення як мінеральних, так і органічних структур тканин зуба. У період мінералізації та ремінералізації зуба зростає вміст нуклеїнових кислот, що пов’язано з підвищенням синтезу білків клітинами остеобластами та одонтобластами.

Результатом вищеперерахованих процесів обміну є утворення великої кількості проміжних продуктів, які згодом потрапляють із пульпи в тверді тканини зуба. При карієсі відбуваються деструктивні зміни в одонтобластах, руйнуються колагенові волокна, порушується обмін речовин і активність ензимів. Гемостаз пульпи за умов норми забезпечують вазоактивні речовини – простациклін, ендотелін, NO. При ушкодженні судин їх синтез зменшується, а активується синтез похідних арахідонової кислоти – лейкотрієнів, тромбоксанів, що викликає компенсаторний спазм судин.

Пульпа виступає своєрідним біологічним бар’єром, її функції обумовлені наявністю в ній певних речовин. Так, захисна функція забезпечується завдяки в'язким властивостям гіалуронової кислоти, хондроїтин- і дерматансульфатів, які підтримують певний вміст води в складі пульпи, що сприяє затриманню бактерій, які не володіють гіалуронідазною активністю; макрофаги виконують фагоцитарну функцію та здійснюють синтез цитокінів, гідролаз, лізоциму, компонентів системи комплементу, ФРФ; обмін аскорбінової кислоти забезпечує імунозахисні процеси в пульпі під час запалення; інгібітор колагенази, присутній як у клітинах, так і в міжклітинному матриксі пульпи, перешкоджає дегенерації колагенових волокон, захисну роль відіграють також ензими лужна й кисла фосфатази, неспецифічна естераза. Пластична функція полягає в утворенні вторинного дентину, колагену, протеогліканів, а трофічна забезпечується добре розвинутою кровоносною та лімфатичною системами, які здійснюють трофіку дентину коронки і кореня зуба. за рахунок наявності в пульпі великої кількості нервових закінчень чутливу рецептори отримують і передають інформацію в центральну нервову систему – це визначає її сенсорну функції.

19.2.3. Амелогенез. Процеси мінералізації – демінералізіції – основа мінерального обміну тканин зуба. Утворення емалі зуба (амелогенез) починається після відкладання перших шарів дентину і зв’язане з секрецією енамелобластами специфічних білків. Цей процес складається з трьох стадій:

- перша, секреторна, стадія включає ініціацію формування позаклітинного матриксу; поступову деградацію органічного матриксу та ріст кристалів; впорядковане розташування кристалів; контроль за подальшим ростом кристалів по довжині та ширині; формування призматичної структури кристалів емалі;

- друга стадія (дозрівання) супроводжується видаленням залишків білових молекул; завершенням росту кристалів; насиченням іонами магнію та фтору;

- третя стадія (зрілої емалі) закінчується формуванням емалі та деградацією клітинного шару емалевого органа.

В амелогенезі бере участь велика кількість білків, які різняться за амінокислотним складом, молекулярною масою та рухливістю в електричному полі. Деякі з них ідентифіковані. Це кальційзв’язуючі білки – кальбіндин, кальретикулін, аннексин V, кльмодулін і зв’язані з ним кальцінейтрини А і В, а також білки, які беруть участь в утворенні цитоскелета – тропоміозин, актин, цитокератин, віментин та ензими: F₁β-субодиниця АТФ-синтази, креатинкіназа, ендоплазмін, енолаза, малатдегідрогеназа, фосфоглюкомутаза, емалева матриксна серинова протеїназа-1 тощо. В процесі свого синтезу білки підлягають пострансляційній модифікації, яка включає фосфорилування та глікозилування поліпептидних ланцюгів. Гідрофобні молекули білка амелогеніну, який синтезується в процесі амелогенезу в цитоплазмі енамелобластів без участі АТФ, агрегують між собою і утворюють наносфери, які беруть участь в процесі дозрівання емалі (рис. 19.10). Паралельно відбувається спрямоване поступлення іонів октакальцію фосфату для формування кристалів.

Рис. 19.10. Формування наносфер у процесі амелогенезу: А – утворення зв’язку в амелогеніні між амінокислотами С- і N-кінцевої ділянки; Б – з 6 амелогенінів утворюються наносфери

Важливе значення в амелогенезі відіграє тафтелін-інтерактивний білок (ТІР-39) (молекулярна маса 39 000 Да), схожий за будовою на тафтелін. Цей білок бере участь у транспорті синтезованих амелобластами білків у міжклітинний матриксу емалевого органа і внутрішньоклітинному перенесенні амелогеніну. Комплекс тафтелін-ТІР-39 забезпечує зв'язок між дентином і амелобластами в процесі утворення дентинно-емалевої межі.

У людей зустрічається генетично обумовлений незавершений амелогенез, пов'язаний із дефектом гена AMELX у хромосомах енамелобластів. У результаті змінюється амінокислотний склад синтезованих амелогенінів і порушується ріст кристалів на органічному матриксі. Під час тривалого приймання вагітними жінками та дітьми раннього віку антибіотиків тетрациклінового ряду виникає множинна гіпоплазія емалі (тетрациклінові зуби), виникнення якої пов’язують з блокуванням тетрациклінами 30S субодиниці рибосоми і блокуванням приєднання аміноацил-тРНК в А-центрі рибосоми, що призводить до порушення елонгації поліпептидного ланцюга, а порушення синтезу білка, своєю чергою, змінює процеси утворення первинних кристалів гідроксіапатитів у твердих тканинах зуба.

Мінералізація тканин зуба – це процес утворення органічної основи, перш за все колагену, та насичення її солями кальцію. Мінералізація є особливо інтенсивною в період прорізування зубів і формування твердих тканин зуба, адже зуб прорізується з немінералізованою емаллю.

Існує кілька теорій мінералізації твердих тканин зуба: згідно першої, фізико-хімічної, в основі мінералізації зуба лежить два процеси – нуклеація (утворення щільного осаду – ядра) та епітаксис (ріст кристалів з утвореного ядра); друга теорія – ензимна: лужна фосфатаза гідролізує фосфорорганічні ефіри, у результаті чого утворюються фосфат-іони, які за наявності іонів кальцію та матриці спричинюють ріст кристалів гідроксіапатитів; третя теорія змішана – згідно неї спочатку синтезується позаклітинний матрикс, а згодом, внаслідок перенасиченого стану розчину фосфату кальцію та за наявності матриці відбувається мінералізація.

Перший етап мінералізації – утворення білків з невеликою молекулярною масою. У складі секреторних гранул містяться високомолекулярні глікофосфопротеїни, які підлягають органічному гідролізу протеолітичними ензимами – енамелізинами, калікреїном і сериновими протеїназами. Кожна протеїназа володіє субстратною специфічністю і гідролізує пептидні зв’язки, утворені певними амінокислотами. Процес протеолізу носить каскадний характер, що супроводжується утворенням білків з різною молекулярною масою та функціями. Утворені в процесі гідролізу низькомолекулярні білки спроможні приєднувати Са²⁺ і РО₄^3-.

Другий етап– кальцифікація органічного матриксу – відкладання апатитів на матриці. Орієнтований ріст кристалів розпочинається в точках кристалізації (нуклеації) – ділянках із високою концентрацією іонів кальцію та фосфатів. Локально висока концентрація цих іонів забезпечується здатністю всіх компонентів органічної матриці зв’язувати кальцій і фосфати. Зокрема:

- гідроксильні групи залишків серину, треоніну, тирозину, гідроксипроліну та гідроксилізину зв’язують фосфат-іони;

- вільні карбоксильні групи залишків дикарбонових кислот колагенових фібрил, протеогліканів і глікопротеїнів зв’язують іони Са²⁺;

- залишки γ-карбоксиглутамінової кислоти кальційзв’язуючого білка – остеокальцину зв’язують іони Са²⁺.

Спочатку формуються довгі та тонкі кристаліти, котрі вбудовуються в органічний матрикс паралельно один до одного. Згодом вони потовщуються і перетворюються на плоскі шестикутні призми (рис. 19.11).

Впорядковане розташування та форма кристалів емалі відрізняється від безформенних пластинчастих призм кістки та дентину. Унікальність емалевих кристалів обумовлена особливістю їх формування та росту. У регуляції росту кристала в довжину, ширину та товщину беруть участь амелогеніни, упаковані в наносфери. Вони рухомі, не зв’язуються з кристалами, а наявність у їх складі глутамінової кислоти дозволяє зв’язувати молекули Н₂О та Са²⁺, сприяючи тим самим росту кристалів.

Специфічним ензимом, який активує процес осадження мінеральних речовин на органічному матриксі, є лужна фосфатаза, адже вона володіє властивістю вивільняти неорганічний фосфат із органічних сполук. Цей фосфат взаємодіє з кальцієм, утворюючи солі, і відкладається там, де діє цей ензим (теорія Робісона). Доведено, що процес мінералізації інгібує пірофосфат, а ензим пірофорилаза, який розщеплює пірофосфат, ліквідує це інгібування. Тому мінералізація відбувається лише в тих тканинах, в яких присутня пірофосфорилаза.

Утворена (первинна) емаль є незрілою. Вона складається з 30 % органічного матриксу та 70 % неорганічних речовин. У вторинній мінералізації беруть участь енамелобласти стадії дозрівання, які містять велику кількість кальцій-зв’язуючих білків. Через енамелобласти в емаль переносяться неорганічні іони і виводяться органічні речовини та вода – відбувається майже 100 – 200-кратне зменшення кількості білків, значно змінюється їх амінокислотний склад. Остаточна мінералізація відбувається вже після прорізування зубів. Частина неорганічних речовин потрапляє з дентину, але основна їх кількість - зі слини. У зв’язку з цим для повноцінної мінералізації дуже важливі мінеральний склад і рН останньої. Такі елементи як Mg²⁺, Mn²⁺, Zn²⁺, Cu²⁺, Si²⁺ посилюють процес мінералізації, тоді як Se⁴⁺ – навпаки, сповільнює. Цей процес відбувається за участі вітамінів (А, С, D, Е, К), гормонів щитоподібної, підшлункової та прищитоподібних залоз, ензимів (кислої та лужної фосфатаз, АТФази, езимів тканинного дихання, які компенсують витрати енергії).

У процесі обміну речовин в тканинах зуба має місце врівноважений процес кристалізації та декристалізації гідроксіапатиту, утворюються та розриваються зв’язки з молекулами органічної субстанції, тому демінералізація є фізіологічно зворотним до мінералізації процесом, в основі якого лежить розчинення кристалів і руйнування емалі. Розчинність емалі визначається концентрацією та активністю катіонів і аніонів в слині під час контакту з гідроксіапатитом. Демінералізація може посилюватися при порушенні синтезу колагену та неколагенових білків, зниженні вмісту Са²⁺ в слині та збільшенні концентрації кислих продуктів обміну в ній. Чутливим показником переходу демінералізації з фізіологічного процесу в патологічний процес є зниження в емалі зуба коефіцієнта Са²⁺/ Р нижче за 1,3.

Однією з загальновизнаних небезпек в ортодонтичній практиці є демінералізація емалі, пов’язана з тривалим використанням брекет-системи. Приклеєні на зуби іноді впродовж 2-3 річного періоду, брекети стають механічною перешкодою для природного самоочищення порожнини рота. Переважна більшість ортодонтичних хворих – це підлітки, емаль у яких ще повністю не сформувалася. Крім того, відсутність стійких навичок по догляду за порожниною рота є основою для збільшення кількості м'якого зубного нальоту навколо основи брекетів, особливо в пришийкових областях і контактних пунктах. Доведено, що змінюється і кількісний склад мікробної флори – вона достовірно збільшується в усіх пацієнтів з брекет-системою. Тривала ретенція мікробної бляшки у таких пацієнтів призводить до вогнищевої демінералізації, оскільки відбувається дифузія кислоти через міжпризмовий простір емалі, дисоціація кальцію та фосфатів у поверхневому шарі. Клінічно це проявляється білими плямами та смужками, що повторюють контури основ брекетів. Список негативних наслідків під час використання брекет-системи доповнюють катаральні гінгівіти, періодонтити, випадки гіперплазії ясен і резорбції верхівок коренів зубів, що є наслідком передозування ортодонтичних сил.

Ремінералізація – це часткова зміна або повне відновлення мінеральних компонентів емалі зуба за рахунок компонентів слини або ремінералізуючих засобів (10 % р-н кальцію глюконату, 3,5 % р-н ремоденту, 2 % р-н фториду натрію). Вона базується на адсорбції мінеральних речовин у пошкоджені (каріозні) ділянки та іонному заміщенні гідроксіапатиту в залежності від характеру харчування та стану обмінних процесів в тканинах зуба. Зокрема, надлишкове поступлення фтору та стронцію призводитиме до заміни гідроксіапатиту на фторапатит та стронцієвий апатит, оскільки гідроксильні групи апатиту заміщуються на фтор, а кальцій заміщується на стронцій.

Критерієм ефективності ремінералізуючих розчинів є такі властивості емалі як проникність і розчинність, а також зникнення або зменшення в розмірі каріозної плями.

Проникність емалі - це процес, який сприяє її мінералізації та здійснюється завдяки наявності в емалі мікропросторів між кристалами гідроксіапатиту та омиванню емалі ззовні ротовою, а з боку пульпи – тканинною рідиною. Проникність – основний фактор дозрівання емалі, тому найінтенсивніше вона відбувається після прорізування зубів, знижується на момент дозрівання тканин зуба та продовжує знижуватися з віком. Раніше вважали, що речовини поступають в емаль шляхом пульпа-дентин-емаль, але тепер достеменно відомо, що основний шлях – це слина-емаль.

Проникнення речовин в емаль відбувається простою та полегшеною дифузією. При цьому вода (емалева рідина) транспортується з області низької молекулярної концентрації в високу, а іони навпаки – з боку високої концентрації в низьку. Іншими словами, іони кальцію переміщаються зі слини, яка ними перенасичена, в емалеву рідину, де їх концентрація незначна. Так, в експериментальних дослідженнях показано, що при нанесенні на поверхню інтактної емалі розчину радіоактивного кальцію, його вже через 20 хв виявляють у її поверхневому шарі, при тривалішому контакті розчину з зубом, радіоактивний кальцій проникає на всю глибину емалі, аж до емалево-дентинного з’єднання. Легко проникають в емаль не лише катіони кальцію, а й магнію, калію, натрію, фтору, срібла, фосфати, бікарбонати, хлориди, фториди, амінокислоти лізин і гліцин, сечовина, глюкоза, фруктоза, галактоза, вітаміни, гормони.

Рівень проникності емалі залежить від розміру мікропросторів у структурі емалі, розмірів іонів чи молекул речовин і здатності цих речовин зв’язуватися в компонентами емалі. Цей показник знижується з віком, при дії лужного середовища ротової рідини і паратгормону і навпаки - підвищують проникність емалі – гормон кальцитонін, кальцитріол, ензим гіалуронідаза, каротин, низькі значення pH (кисле середовище), ультразвук, електрофорез. Іони фтору після аплікації фториду натрію швидко проникають в емаль, після чого різко знижують проникність емалі. Це явище необхідно врахувати в клініці при проведенні ремінералізації зубів. Склад слини теж впливає на проникність емалі. Так, ензим гіалуронідаза посилює проникність іонів кальцію та гліцину, особливо в ділянці каріозної плями; хімотрипсин і лужна фосфатаза знижують проникність фториду кальцію та лізину, кисла фосфатаза посилює проникність всіх іонів і речовин.

19.2.4. Роль вітамінів у регуляції процесів мінералізації тканин зуба. На метаболізм тканин зуба та процеси мінералізації значний вплив чинять вітаміни, зокрема А, С, К, Д, Е.

Вітамін А забезпечує ефективне протікання процесу мінералізації тканин зуба, оскільки активує синтез глікопротеїнів і протеогліканів, впливаючи на активність глікозилтрансфераз – ензимів, які переносять вуглеводні залишки від нуклеозидмоносахаридів (УДФ-глюкоза, УДФ-галактоза, УДФ-N-ацетилгалактозамін) на гідроксильні групи серину та треоніну під час синтезу олігосахаридних ланцюгів глікопротеїнів. Він забезпечує утворення активної форми сульфатів – фосфоаденозинфосфосульфату (ФАФС), який є джерелом сульфату для синтезу сульфатованих глікозаміногліканів – хондроїтин-4-сульфату та хондроїтин-6-сульфату, які беруть участь в процесі формування протеогліканових комплексів. Крім того, глікопротеїни та протеоглікани є основними структурними компонентами муцинів – білків слизових утворень, які вкривають епітеліальні тканини (в тому числі порожнини рота), забезпечуючи їх бар’єрну функцію.

При недостатності вітаміну А пригнічується активність одонтобластів та фібробластів; порушується кальцифікація емалі і дентину; затримується прорізування зубів у дітей, відбувається неправильне їх розміщення та розвиток.

Характерною ознакою гіповітамінозу А є сухість слизової оболонки рота, тріщини та ерозії в куточках губ. Як наслідок втрачаються бар’єрні, захисні функції слизової оболонки рота, зростає інфекційна ураженість.

Вітамін А широко використовують у стоматологічній практиці як засіб, що прискорює епітелізацію ерозій, нормалізує обмінні процеси в епітелії, відновлює слизовий покрив ротової порожнини.

Вітамін С бере участь в окисно-відновних реакціях, активує окиснення глюкози в пентозофосфатному шляху, який характерний для пульпи зуба; бере участь у гідроксилюванні проліну та лізину під час синтезу колагену, тому гіповітаміноз С викликає гальмування утворення останнього (утворений колаген має меншу стабільність та міцність), порушує формування кристалів гідроксіапатиту, гальмує процеси мінералізації та посилює демінералізацію тканин зуба.

Крім того, зуби в лунках альвеолярного відростка фіксуються періодонтальною зв’язкою, яка утворена колагеновими волокнами. При скорбуті зниження біомеханічних властивостей цих зв’язок та інших навколозубних тканин призводить до розхитування та випадіння зубів.

Паралельно, внаслідок посилення проникності та ламкості капілярів розвиваються клінічні симптоми гіповітамінозу – множинні точкові крововиливи (петехії), розвиваються запальні процеси ясен. Прогресуючі зміни в тканинах порожнини рота при довготривалому гіповітамінозі викликають розвиток виразкового гінгівіту.

Вітамін D. Біологічно активною формою є вітамін D₃ – 1,25- дигідроксихолекальциферол (кальцитріол), фізіологічна дія якого полягає в посиленні всмоктування іонів Са²⁺ в кишках шляхом стимуляції синтезу високоспецифічного Са²⁺-зв’язуючого та Са²⁺-транспортуючого білка. Отже, кальцитріол регулює процеси кальцифікації тканин зуба за механізмом, подібним до дії стероїдних гормонів.

Гіповітаміноз D у дітей в період формування тканин зуба зумовлює неповноцінну мінералізацію, гіпопластичні дефекти та карієс молочних зубів. На стан постійних зубів у дорослих вітамін D має незначний вплив, однак наслідки гіповітамінозу в дитячому віці проявляються у дорослих гіпоплазією емалі, порушенням процесів мінералізації тканин зуба, що сприяє розвитку карієсу.

Вітамін К бере безпосередню участь у процесах мінералізації тканин зуба. Первинними центрами зв’язування іонів Са²⁺ з білками (колагеном, протеогліканами, кальцій-зв’язуючим білком – кальпротеїном) є дві карбоксильні групи залишків γ-карбоксиглутамінової кислоти, яка утворюється шляхом карбоксилування глутамінової кислоти в γ-положенні під дією ензиму γ-глутамілкарбоксилази, коензимом якої виступає вітамін К.

Недостатність вітаміну К гальмує утворення γ-карбоксиглутамінової кислоти в молекулах калькпротеїну, а, отже, знижує його здатність зв’язувати іони Са²⁺ в точках нуклеації, що в цілому гальмує мінералізацію тканин зуба.

Вітамін Е. Біологічна дія вітаміну Е пов’язана з його антиоксидантними властивостями. Він інгібує вільнорадикальні реакції, пероксидне окиснення вищих ненасичених жирних кислот – структурних компонентів біологічних мембран і, тим самим, стабілізує структуру та забезпечує нормальне функціонування біологічних мембран клітин тканин зуба.

Недостатність вітаміну Е викликає депігментацію емалі, зменшує стійкість тканин зуба, підвищує проникність капілярів ясен.

Вітамін Е вводять внутрішньом’язево та в пародонтальні кишені під час лікування пародонтозу, а також у вигляді аплікацій при лікуванні ерозій і виразок слизової оболонки ротової порожнини.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 226; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!