Статья носит информационный характер, не является индивидуальной медицинской рекомендацией. Имеются противопоказания, необходима консультация специалиста.
Твердые зубные ткани — эмаль, дентин и цемент — имеют различный химический состав, определяющий их уникальные свойства и функции. Эмаль, самая твердая ткань в организме человека, состоит главным образом из гидроксиапатита, обеспечивающего прочность и защиту зуба. Дентин, расположенный под эмалью, содержит больше органических компонентов и обеспечивает упругость и поддержку структуры зуба. Зубной цемент, который покрывает корень зуба, имеет химический состав, близкий к костной ткани, и обеспечивает крепкое крепление зуба в десне.
В следующих разделах статьи мы рассмотрим более подробно химический состав каждой твердой зубной ткани, их роль в структуре зуба и важность правильного ухода за ними для обеспечения здоровья полости рта. Мы также рассмотрим различные методы укрепления и восстановления твердых зубных тканей, которые помогут поддержать здоровье зубов на протяжении всей жизни.
Зубная эмаль:
- Содержит около 96% минеральных веществ, таких как гидроксиапатит, карбонаты, фториды и другие.
- Остальная часть состоит из воды (около 3%) и органических веществ (около 1%).
- Имеет высокую твердость и прочность, что обеспечивает защиту зубов от механических воздействий.
Дентин:
- Состоит в основном из гидроксиапатита, который составляет около 70% его массы.
- Также содержит воду (около 20%) и органические вещества (около 10%).
- Обладает меньшей твердостью, чем эмаль, и является основной частью зуба.
Зубной цемент:
- Содержит около 50% минеральных веществ, в основном гидроксиапатита.
- Остальная часть состоит из воды (около 25%) и органических веществ (около 25%).
- Соединяет коронку зуба с его корнем и обеспечивает устойчивость зуба в десне.
Описание дентина, эмали и цемента
Каждый зуб состоит из трех частей: коронковой, шеечной и корневой. Коронка находится над десной, а шейка и корень находятся внутри зубной альвеолы. Внутри зуба находится полость, где расположена пульпа. Коронку зуба составляют эмаль, дентин и пульпа. Эмаль формируется из дифферонаэнамелобластов и состоит из эмалевых призм диаметром от 3 до 5 мкм, которые имеют S-образный ход.
В призмах эмали присутствуют органические вещества, такие как филаменты промежуточного типа, углеводы и кристаллы минеральных солей, таких как фосфат кальция и фторид кальция. Вся масса эмали составляется на 96-97% из последних. Призмы эмали объединяются с помощью менее обызвествленного межпризменного вещества и покрывают коронку зуба.
Дентин находится под эмалью и состоит из множества тонких трубок диаметром около 2.5 мкм, расположенных параллельно поверхности зуба. В трубках находится жидкость, которая обеспечивает связь между пульпой и эмалью. Дентин составлен из коллагеновых волокон и минеральных кристаллов гидроксиапатита, которые занимают около 70% его массы.
Цемент находится на поверхности корня зуба и состоит из коллагеновых волокон и минеральных кристаллов гидроксиапатита, похожих на те, что присутствуют в дентине. Он обеспечивает удержание зуба в зубной альвеоле.
Дентин является основной строительной тканью зуба и состоит из коллагеновых фибрилл, соединенных склеивающим веществом с широким спектром солей кальция. Доля минеральных солей в дентине составляет около 72%, а органические соединения — примерно 28%. В самом дентине содержатся канальцы, которые заросшие в полости зуба.
Отростки одонтобластов, расположенных в периферическом слое пульпы зуба, проходят через дентинные канальцы. Безмякотные нервные волокна также идут через эти канальцы. Данные канальцы участвуют в осуществлении трофических процессов. В обмене веществ наиболее важными являются интерглобулярные пространства — шарообразные полости, не имеющие сердцевины.
Даные участки, расположенные на границе между эмалью и дентином, заставляют их соединиться прочнее, имея неровную и фестончатую структуру. Находящаяся между периферическими одонтобластами и дентином полоса предентина является необызвествленной матрицей. Позже, благодаря отложениям солей, происходит аппозиционный рост дентина и зуба.
Цемент — это строительный материал, покрывающий корень и шейку зуба. Его составляют 30% органических веществ и 70% неорганических солей. Цемент бывает двух видов: клеточный и бесклеточный.
Состав бесклеточного цемента включает аморфное вещество и коллагеновые волокна, которые преобразуются в териодонт и далее в костную ткань альвеол челюстей, надежно закрепляя зуб в ячейке. Клеточный цемент, в свою очередь, содержит цементоциты и имеет структуру грубоволокнистой костной ткани. Кровеносных сосудов в составе цемента нет, поэтому его трофические процессы обеспечиваются за счет диффузии через кровоснабжение териодонта.
В химическом составе твердых зубных тканей, таких как эмаль, дентин и цемент, присутствуют различные компоненты, определяющие их структуру и функции. Эмаль, расположенная на поверхности зуба, состоит в основном из кристаллических солей, таких как гидроксиапатит, которые придают ей твердость и устойчивость к воздействию кислот и бактерий.
Дентин, находящийся под эмалью и образующий основную часть зуба, содержит большее количество органических соединений, включая коллаген и гликопротеины. Эти компоненты придают дентину гибкость и позволяют ему амортизировать нагрузки при жевании пищи. Кроме того, дентин содержит минералы, подобные тем, что присутствуют в эмали, но в меньшем количестве.
Зубной цемент, который покрывает корень зуба и связывает его с десной, содержит в основном гидроксиапатит, как и эмаль. Однако его структура более пористая и менее твердая, что обуславливает его повышенную чувствительность к различным воздействиям, таким как кислоты и физические нагрузки.
Поражения твердых тканей зубов
Проблемы, связанные со здоровьем зубов, могут возникнуть из-за повреждения эмали, цемента или дентина разного происхождения. Одной из наиболее распространенных проблем является кариес. Согласно статистическим данным, практически у всех (90 %) пациентов зубного врача есть невидимые кариозные полости в зубах. Чаще всего поражения зубов возникают в верхней челюсти (кроме моляров).
Существует две категории заболеваний, поражающих твердые ткани зуба:
- Разрушение зубов, вызванное гнилостью (кариесом). Эта проблема обусловлена активностью кислотообразующих бактерий и протеолитических микробов, оказывающих негативное воздействие на зубную эмаль.
- Некариозные дефекты. Сюда относятся повреждения, вызванные общесоматическими заболеваниями, профессиональным вредом, патологической окклюзией (чрезмерной нагрузкой) на зубы, а также пороками развития, приобретенными в процессе жизни.
На самом раннем этапе развития кариеса на эмали появляется пятно, немного изменяющее цвет и становящееся матовым. Это указывает на начало деминерализации, то есть дефицита полезных минералов. Поверхность зуба при этом гладкая, боли нет. Однако при окрашивании пациенты могут заметить точечную пигментацию, которая не удаляется при обычной чистке зубов.
Поверхностный кариес вызывает дефекты эмали, а средний и глубокий – поражение плащевого и околопульпарного дентина.
При углублении кариозной полости возможно проникновение в пульповую камеру и появление пульпита. Если полость кариеса имеет рыхлое дно и стенки, наполненные детритом, это указывает на острый кариес твердых тканей. Пациенты могут испытывать повышенную чувствительность к сладкому и холодному, однако она быстро проходит после устранения причины. Хронические заболевания зубной ткани могут изменить цвет стенок кариозной полости даже без повышенной чувствительности (гиперестезии).
В случае врожденной патологии (гипоплазии) на передних зубах (6 единиц) со стороны щеки и буграх моляров могут появляться желтые или белые пятна с гладкой эмалью. Флюороз чаще характеризуется появлением коричневых или бледно-желтых точек, пятен или штрихов, которые могут вызвать разрушение эмали.
При наследственных заболеваниях твердых зубных тканей возникает быстрое и прогрессирующее разрушение эмали и дентина. В случае клиновидных дефектов на шейке зуба складки образуют участки, похожие на V-образные клины. На начальном этапе эмаль остается плотной и блестящей.
Кроме того, существует еще одно некариозное заболевание — приобретенная эрозия твердой ткани, которая проявляется в виде овальных дефектов на передних зубах. Характерный признак кислотного некроза — темные пятна с мягким центром, которые могут быть обнаружены во время осмотра стоматологом при помощи зонда.
Химический состав эмали зуба
Амелобласты являются основными строительными элементами эмали зуба. Во время формирования эмали происходит ее периодическая минерализация. Предэруптивное созревание эмали определяется кристаллизацией кальциево-фосфатных соединений и последующим ростом кристаллов. Ростовые линии, образованные в результате неравномерной минерализации эмали, также сохраняются. Каждый кристалл эмали имеет гидратный слой, который обеспечивает ионный обмен.
После того, как зубы прорезываются, пористость и неровности в эмали выравниваются благодаря постэруптивному созреванию. Эмаль зуба — это не регенерирующаяся ткань, которая не содержит клеток или клеточных элементов.
Самая твердая ткань в организме человека — это эмаль зуба. Ее толщина может варьироваться от 2,8 до 3,0 мм, что зависит от степени зрелости, химического состава и топографии.
Параметры твёрдости эмали изменяются в районе от 250 до 390 КДХН (чисел твёрдости Кнупа) на верхней поверхности зубов и на границе между эмалью и дентином соответственно.
Фундаментальным структурным элементом эмали зубов являются неорганические компоненты, массовая доля которых варьирует в зависимости от методов анализа и пробы (находится в диапазоне от 93% до 98%). В ряде случаев объём эмали состоит во вторую по величине компоненту — воду, содержащуюся в диапазоне массовых долей от 1,5 до 4%. Кроме того, зубная эмаль содержит органические соединения, такие как липиды и протеины.
Состав эмали зубов зависит от многих факторов, таких как возраст и рацион питания. Он включает в себя несколько типов апатитов, с гидрокси-апатитом в качестве основного компонента. Более того, в эмали можно обнаружить более чем 40 микроэлементов, которые могут поступать в полость рта через стоматологические процедуры или быть следствием влияния окружающей среды, как, например, олово и стронций.
Топография эмали Влияет на ее состав, с концентрацией фторидов, железа, цинка, хлора и кальция, которые уменьшаются по мере приближения к границе эмали-дентина. Однако, концентрация фторидов на этом же участке повышается, а концентрация воды, карбоната, магния и натрия уменьшается при движении от границы до поверхности эмали.
В зонах, где содержится много магния, таких как бугры дентина и зоны под центральной фиссурой зубов, мы можем увидеть пониженную плотность, в отличие от щечных и язычных поверхностей, которые имеют высокую минерализацию.
Эмали содержат кальций и фосфор в форме кристаллов апатита в соотношении 1:1,2 (Са^РО^)* Х*Н,0. Возможны замещающие реакции, порождающие фтор-апатит или фтористый гидрокси-апатит, а также образование карбоната в минералах эмали. Формирующиеся соединения гидроксиапатита более устойчивы к кариесу, чем апатит. Эмаль содержит и другие кальциево-фосфатные соединения в малых количествах, включая октакальцийфосфат.
Эмаль зуба включает в себя две формы наличия воды: связанную воду в виде гидратной оболочки кристаллов и свободную воду, которая находится в микропространствах. Если свободная вода подвергается нагреванию, то может испаряться, но эмаль, в свою очередь, может впитывать влагу, что объясняет некоторые физические явления, связанные с возникновением кариеса или его профилактикой.
Эмаль зуба выполняет функцию молекулярного сита, а эмалевая жидкость является переносчиком молекул и ионов, благодаря чему происходят определенные физические процессы.
В зрелой эмали меньшая часть органической субстанции состоит из протеина (около 58%), липидов (около 48%) и небольшого количества углеводов, цитрата и лактата, однако большая часть органических веществ находится во внутренней трети эмалевой оболочки в виде эмалевых пучков.
Состав эмали зуба
Кристаллы апатита эмали имеют шестиугольную форму в сечении и представляются в виде небольших стержней со стороны.
Основной особенностью кристаллов эмали является их большой размер по сравнению с другими твердыми тканями. Обычно их длина составляет 160 нм, ширина – 40-70 нм, а толщина – 26 нм. Однако размер и форма кристаллов могут изменяться в зависимости от степени зрелости эмали или ее расположения в оболочке.
Под микроскопом в поперечном сечении можно увидеть около сотни сгруппированных кристаллов, которые образуют эмалевые призмы или стержни и располагаются от границы эмали-дентин до поверхности эмали. Форма призм может быть волнообразной как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Еще одна особенность заключается в том, что кристаллы внутри ядра призм направлены параллельно продольной оси.
Гидрационная оболочка окружает все кристаллы, которые также сплошным слоем протеинов и липидов. Через всю толщу эмали зуба проходят эмалевые призмы. В межпризматической субстанции кристаллы располагаются более хаотично и образуют угол в 90 градусов с продольной осью призмы.
У людей на поверхности зубной коронки обычно присутствует толщина неорганической эмали, в которой кристаллы расположены плотным слоем параллельно поверхности, что составляет около 20-30 микрометров.
Путем анализа различного пространственного расположения эмалевых призм на снимках, сделанных с помощью поляризационного микроскопа, были выявлены характеристики тканей.
При рассмотрении шлифов эмали можно наблюдать оптическую неоднородность — темные и светлые полосы, которые возникают из-за разного направления изогнутых эмалевых призм в виде S-образных полос Гюнтера-Шрегера.
В продольном срезе на поверхности зуба проявляются углубления, определяемые как перикиматы. Количество таких углублений уменьшается по мере приближения к коронке, особенно у людей молодого возраста. Люди старшего возраста, напротив, реже имеют такие образования. Рядом с перикиматами возникают незначительные углубления (микропатчи) в области апикальных контактов между зубами, где скапливаются микроорганизмы. Исследования показывают, что это может являться источником возникновения кариеса.
При использовании светового микроскопа видно, что полосы Ретциуса формируются во время периодов покоя амелобластов в процессе формирования эмали. Внешне они аналогичны процессу образования ежегодных колец у деревьев.
Тонкая мембрана толщиной 0,1-5 мкм, образующая первичную остаточную субстанцию эпителия, покрывает поверхность эмали только что выросших зубов. Она устойчива к внешним воздействиям, таким как кислоты. В полости рта она быстро стирается в процессе жевания и заменяется оболочкой на поверхности эмали.
