Строение кристаллов эмали

Структурной единицей эмали являются эмалевые призмы (рис. 21), проходящие сквозь всю толщу эмали и построенные из кристаллов апатитоподобного происхождения разной формы. Это могут быть мелкие и плотно упакованные кристаллы гексагональной, игольчатой, палочковидной и ромбовидной формы. Каждый кристалл окружен гидратной оболочкой – эмалевой лимфой, внутри кристалла находится внутрикристаллическая вода.

Эмалевые призмы

Рис. 21. Расположение эмалевых призм в коронке постоянного зуба [1]

Кристаллы располагаются параллельно ходу призм, плотно прилегая друг к другу. Размер кристаллов варьирует от 0,1 нм до 0,4 нм в молодой эмали и от 5-10 нм в зрелой эмали. Структурной единицей кристалла является элементарная ячейка, она индивидуальна для каждого типа кристаллов.

Органическая основа эмали

В построении эмали участвуют клетки амелобласты (функционируют только до прорезывания коронки зуба). Они синтезируют органический матрикс эмали и способствуют формированию кристаллов апатитов.

На начальных этапах формирования эмали доля органического компонента составляет 20% массы ткани, кристаллы апатитов отсутствуют. В процессе созревания эмали доля неорганических веществ составляет 95-97%, органических – 0,4-2,0%, оставшаяся часть представлена водой. Для зрелой эмали характерно деградация амелобластов (бесклеточная структура), поэтому зрелая эмаль неспособна к регенерации при повреждениях.

Органический матрикс эмали включает: белки (амелогенины, энамелины, тафтелины, Са²⁺-связывающие белки), свободные аминокислоты, ферменты (коллагеназа, фосфатаза), углеводный компонент (глюкоза, галактоза, глюкуроновая кислота), липиды, цитрат.

Амелогенины – гликофосфопротеины. Они секретируются амелобластами и затем быстро модифицируются. В их белковой фракции преобладают аминокислоты Про, Глу, Гис, Сер, которые связывают ионы Са²⁺ и РО₄^3- и участвуют в образовании центров нуклеации и минерализации. Углеводная часть амелогенинов содержит сиаловые кислоты, галактозамин, глюкозамин. Синтез и секреция амелогенинов стимулируется цитратом.

Энамелины – гликофосфопротеины. Они секретируются медленнее, чем амелогенины, но сохраняются лучше по мере созревания эмали. Среди аминокислот преобладают Глу, Ала, Лей, т.е. те, которые могут связывать ионы Са²⁺ и РО₄^3- и формировать кристаллы ГАП. Углеводная часть также представлена сиаловыми кислотами, галактозамином, глюкозамином, но в значительно большем количестве (в 10 раз больше), чем в амелогенинах.

Для незрелой эмали (эмали плода) соотношение амелогенины/энамелины – 9:1, в зрелой эмали соотношение количеств амелогенины/энамелины снижается и составляет 1:1. Следовательно, амелогенины играют большую роль на этапе формирования белковой матрицы и ее минерализации, но в ходе созревания эмали разрушаются в 10 раз быстрее энамелинов.

Тафтелины – гликофосфопротеины, содержащие аминокислотные остатки, связывающие Са²⁺, РО₄^3- и обеспечивающие формирование центров кристаллизации на начальной стадии минерализации эмали.

Кальцийсвязывающие белки эмали содержат остатки γ-Глу, в результате этого появляются дополнительные СОО^- группы. Это позволяет белку взаимодействовать с ионами Са²⁺ и формировать центры нуклеации и роста кристаллов апатитов.

Обобщая материал, следует отметить, что в процессе созревания эмали ее органический матрикс выполняет следующие функции:

- образует из мало растворимых белков каркас (матрицу), к которой присоединяются другие вышеперечисленные белки эмали;

- формирует трехмерную структуру для связывания Са²⁺ и РО₄^3- и участвует в минерализации с помощью данных белков;

- формирует центры кристаллизации при участии функциональных групп этих белков (Са²⁺ и РО₄^3-), а также фосфолипидов и цитрата;

- ориентирует процесс кристаллизации, обеспечивая упорядоченность, регулярность и прочность образуемой структуры.