Биохимия полости рта

Биохимия полости рта

Лекция № 1

Биохимия твердых тканей зуба. К таким тканям относятся эмаль, дентин,
цемент зуба. Эти ткани отличаются друг от друга различным происхождением
в онтогенезе. Поэтому отличаются по химическому строению и составу. А
также по характеру метаболизма. В них эмаль – эптодермального
происхождения, а кость, цемент, дентин – мезентимального происхождения,
но , несмотря на это, все эти ткани имеют много общего, состоят из
межклеточного вещеества или матрицы, имеющего углеводно-белковую природу
и большое количество минеральных веществ, в основном, представленных
кристалламиапатитов. сТепень минерализации:

Эмаль – дентин – цемент – кость.

В этих тканях следующее процентное содержание:

Минеральн.вещ. Органич. вещ. Вода

Эмаль 95% 1 – 1,5% 4%

Дентин 70% 20% 10%

Цемент 50% 27% 13%

Кость 45% 30% 25%

Эти кристаллы имеют гексогенальную форму.

Минеральные компоненты эмали

Они представлены в виде соединений, имеющих кристаллическую решетку

.

…

.

.

.

.

.

гидроксиапатит – Са (РО ) (ОН) в эмали зуба 75% ГАП – самый
распространенный в минерализованных тканях

карбонатный апатит – КАП – 19% Са (РО ) СО – мягкий, легко растворимый в
слабых кислотах, целочах, легко разрушается

хлорапатит Са (РО ) Сl 4,4% мягкий

стронцевый апатит (САП) Са Sr (PO ) - 0,9% не распространен в
минеральных тканях и распространен в неживой природе.

Мин. в-ва 1 – 2% в неапатитной форме, в виде фосфорнокислого Са,
дикальциферата, ормокальцифосфата. Соотношение Са / Р – 1,67
соответствует идеальному соотношению, но ионы Са могут замещаться на
близкие по свойству химические элементы Ва, Сr, Mg. При этом снижается
соотношение Са к Р, оно уменьшается до 1,33%, изменяются свойства этого
апатита, уменьшается резистентность эмали к неблагоприятнымусловиям. В
результате замещения гидроксильных … на фтор, образуется фторапатит,
который превосходит и по прочности и по кислотоустойчивости ГАП.

Са

Са

Са

СаF - он прочный, твердый, легко выщелачивается. Если рн сдвигается в
щелочную сторону, происходит разрушение эмали зуб, крапчатость эмали,
флюороз.

Стронцевый апатит – в костях и зубах животных и людей, живудих в
регионах с повышенным содержанием разиоактивного стронция, они обладают
повышенной хрупкостью. Кости и зубы становятся ломкими, развивается
стронцевый рахит, беспричинный, множественный перелом костей. В отличие
от обычного рахита, стронцевый не лечится витамином Д.

Особенности строения кристалла

Наиболее типичной является гексогенальная форма ГАП, но может быть
кристаллы с юшочковидной, игольчатой, ромбовидной. Все они упорядочены,
определенной формы, имеют упорядоченные эмаль.призмы – явл-ся
структурной единицей эмали.

4 структуры:

кристалл состоит из элементарных единищ или ячеек, таких ячеек может
быть до 2 тысяч. Мол.масса = 1000. Ячейка – это структура 1 порядка, сам
кристалл имеет Mr = 2 000 000, он имеет 2 000 ячеек. Кристалл –
структура 2 порядка.

Эмалевые призмы являются структурой 3 порядка. В свою очередь, эм.призмы
собраны в пучки, это структура 4 прорядка, вокруг каждого присталла
находится гидратная оболочка, любое приникновение веществ на поверхность
или внутрь кристалла связано в этой гидратной оболочкой.

Она представляет собой слой воды, связанной с кристаллом, в котором
происходит ионный обмен, он обеспечивает постоянство состава эмали,
называется эмалевой лимфой.

Вода внутрикристаллическая, от нее зависят физиологические свойства
эмали и некоторые химические свойства, растворимость, проницаемость.

Вид: вода, связанная с белками эмали. В структуре ГАП соотношение Са / Р
– 1,67. Но встречаются ГАП, в которых это соотношение колеблется от 1,33
до 2.

Ионы Са в ГАПе могут быть замещены на близкие по свойствам в Са другие
хим.эл-ты. Это Ba, Mg, Sr, реже Na,K, Mg, Zn, ион H O. Такие замещения
называются изоморфными, в тезультате соотношение Са / Р падает. Таким
образом, образуется из ГАП – ГФА.

Фосфаты могут заместится на ион РО НРО цитрат.

Гидрокситы замещаются на Cl, Br, F ,J .

Такие изоморфные зам-я приводят к тому, что измпеняется и св-во апатитов
– резистентность эмали к кислотам и к кариесу падает.

Существуют другие причины изменения состава ГАП, наличие вакантных мест
в кристалл.решетке, которые должны быть замещены с одним из ионов,
возникают вакантные места чаще всего при действии кислот, уже в
сформированном присталле ГАП, образование вакантных мест приводит к
изменению св-в эмали, проницаемости, раствопимости, адсорб.св-ва.

Нарушается равновесие между процессом де- и реминерализации. Возникают
оптим.усл-я для хим.реакций на поверхности эмали.

Физико-химические св-ва кристалла апатита

Одним из важнейших вс-в кристалла явл-ся заряд. Если в кристалле ГАП 10
ост.Са, тогда считают

ГАП электонейтрален, если в структуре ГАП содер-ся 8 ионов Са – Са (РО )
, то 2 х 8 20 = 16 20,

Кристалл приобретает отриц.заряд. Он может и положительно заряжаться.
Такие кристаллы становятся неустойчивыми. Они обладают реакционной
способностью, возникает поверхностная электрохимич.неуравновешенность.
ионы наход-ся в гидратной оболочке. Могут нейтрализовать заряд на
поверхность апатиты и такой кристалл снова приобретает устойчивость.

Стадии проникновения в-в в кристаллич.ГАП

3 стадии

ионный обмен между раствором, который омывает кристалл – это и….и ------
жидкость и его гдратной оболочкой. В нее поступают ионы нейтрализуюцие
заряд кристалла Са, Sr, Co, Pa. ……. Одни ионы могут накапливаться и
также легко покидать, не проникая внутрь кристалла – это ионы К и Cl/,
другие ионы проникают в поверхностный слой кристалла – это ионы Na и F.
Стадия происходит быстро в течение неск.минут.

это ионный обмен между гидратной оболочкой и поверхностью кристалла
происходит отрыв иона от пов-сти кристалла и замена их на др.ионы из
гидратной оболочки. В результате уменьшается или нейтрал-ся
поверхн.заряд кристалла и он приобретает устойчивость. Более длительная,
чем 1 стадия. В течение неск.часов. Проникают Ca, F, Co ,Sr, Na, P.

Проникновение ионов с поверхности внутрь кристалла – называется
внутрикристаллический обмен, происходит очень медленно и по мере
проникновения иона скорость этой стадии замедляется такой способностью
обладают ионы Ра, F, Са, Sr.

Наличие вакантных мест в кристалл.решетке явл-ся важным фактором в
активации изоморфных замещений внутри кристалла. Проникновение ионов в
кристалл зависит от R иона и уровня Е, которой он обладает, поэтому
мегче проникают ионы Н , и близкие по строению е иону Н . Стадия
протекает дни, недели, месяцы. Состав кристалла ГАП и свойства их
постоянно изменяются и зависят от ионного состава жидкости, которая
омывает кристалл и состава гидратной оболочки. Эти св-ва кристаллов
позволяют целенаправленно изменять состав твердых тканей зуба, под
действием реминерализующих растворов с целью профилактики или лечения
кариеса.

Органические в-ва эмали

Доля орг.в-в 1 – 1,5%. В незрелой эмали до 20%. Орг.в-ва эмали влияют на
биохимические и физические процессы, происходящие в эмали зуба. Орг.в-ва
нах-ся между кристаллами апатита в виде пучков, пластинок или спирали.
Осн.представители – белки, углеводы, мипиды, озотсодержащие в-ва
(мочевина, пептиды, цикл.АМФ, цикл.аминокислоты).

Белки и углеводы входят в состав органич.матрицы. Все процессы
реминерализации происходят на основе белковой матрицы. Большая часть
представлена коллагеновыми белками. Они обладают способностью …..ровать
реминерализацию

а) белки эмали – нерастворимы в кислотах, 0,9% ЭДТА. Они относятся к
коллаген- и керамидо- подобным белкам с большим количеством сер,
оксипролина, … Эти белки играют зацитную ф-цию в процессе
деминерализации. Не случайно в очаге деминерализации на ст.белого или
пигментированного пятна кол-во этих белков > в 4 раза. Поэтому
кариозное пятно в течение нескольних лет не превращается в кариозную
полость, а иногда вообще не развивается кариес. У пожилых людей к
кариесу > резистентность. б) кальцийсвязывающие белки эмали. КСБЭ.
Содержат ионы Са в нейтральной и слабощелочной среде и способствуют
проникновению Са из слюны в зуб и обратно. На долю белков А и Б
приходится 0,9% от общей массы эмали.

Б.растворимые в воде не связанные с минеральными в-вами. Они не обладают
сродством к минер.компонентам эмали, не могут образовывать комплексы.
Таких белков 0,3%.

Своб.пептиды и отд.аминокислоты, такие как промин, …, ва.., оксипролин,
сер. До 0,1%

ф-я зацитная. Белки окружают кристалл. Предупреждают процесс
деминерализации

белки инициируют минерализацию. Активно участвуют в этом процессе

обеспечивают минер.обмен в эмали и др.твердых тканях зуба.

Углеводы представлены полисахаридами: глюкоза, галактоза, фруктоза,
гликонег. Дисахариды нах-ся в свободной форме, а образуются белковые
комплексы – фосфо-кликопротеиды.

Липидов очень мало. Представлены в виде гликофосфолипидов. При
образовании матрицы они выполняют роль связующих мостиков между белками
и минералами.

Дентин уступает по твердости. Наиболее важными элементами дентина
являются ионы Са, РО , Со , Мg , F. Mg сод-ся в 3 раза больше, чем в
эмали. Концентрация Na и Cl возрастает во внутренних слоях дентина.

Основное в-во дентина состоит из ГАП. Но в отличие от эмали, дентин
пронизан большим количеством дентинных канальцев. Болевые ощущения
передаются по нервным рецепторам. В дентинных канальцах нах-ся отростки
клеток одонтобластов, пульпа и дентинная жидкость. Дентин составляет
основную массу зуба, но явл.менее минерализов.в-вом, чем эмаль, по
строению напоминает грубоволокнистую кость, но более твердый.

Органич.в-ва

Белки, липиды, углеводы, ….

Белковый матри.. дентина 20% от общей массы дентина. Состоит из
коллагена, на его долю приходится 35% всех органических в-в дентина. Это
свойство характерно для тканей ….мального происхождения,
сод.глюкозаминогликогены (…….атинсульфат), галактозу, гексазамиты и
гелиуроновая кислоты. Дентин богат активными регуляторными белками,
которые регулируют процесс реминерализации. К таким спец.белкам отн-ся
амелогенины, энамелины, фосфопротеиды. Для дентина, как и для эмали,
характерен заледленный обмен мин.компонентов, что имеет большое значение
для сохранения стабильности тканей в условиях повышенного риска
деминерализации, стресса.

Цемент зуба



Покрывает понким слоем весь зуб. Первичный цемент образован минеральным
в-вом, в котором в разных направлениях проходят коллагеновые волокна,
клеточные элементы – цементобласты. Цемент зрелого зуба мало
обновляется. Состав: минер.компоненты в основном представлены
карбонатами и фосфатами Са. цемент не имеет как эмаль и дентин,
собственных кровеносных сосудов. В верхушке зуба – клеточный цемент,
основная часть – бесклеточный цемент. Клеточный напоминает кость, а
бесклеточный состоит из колл.волокон и аморфного в-ва, склеивающего эти
волокна.

Пульпа зуба. Лекция № 2

Это рыхлая соединит.ткань зуба, заполняющая коронковую полость и
корневой канал зуба с большим количеством нервов и кровеносных сосудов,
в пульпе есть коллагеновые, но нет эластических волокон, есть клеточные
эелменты, представленные одонтобластами, макрофагами и фибробластами.
Бульпа является биологическим барьером защищающим зуб.полость и
периодонт от инфекции, выполняет пластическую и трофическую функцию.
Характеризуется повыш-ой активностью окислительно-восстановит.процессов,
а поэтому высоким потреблением О . Регуляция энергетического баланса
пульпы осуществяется путем сопряжения окисления с фосфорилированием. О
высоком уровне биологич.процессов в пульпе говорят наличие таких
процессов, как ПФП, синтез РНК, белков, поэтому пульпа богата
ферментами, осуществляющими эти процессы, но особенно свойственен для
пульпы углеводный обмен. Есть ферменты гликолиза, ЦТК,
водно-минерального обмена (щелочн.и кислая фосфотызы), трансаминазы,
аминопептидазы.

В результате этих процессов обмена обр-ся множество промежуточных
продуктов, которые поступают из пульпы в твепрдые ткани зуба. Все это
обеспечивает высокий уровень …., реа… и зацитн.мех-ов.

При патологии активность этих ферментов повышается. При кариесе
происходят деструктивные изменения в одонтобластях, разрушение
коллагеновых волоккон, появл-ся кровоизлияния, изменяется активность
ферментов, обмен в-в в пульпе.

Пути поступления в-в в твердые ткани зуба и проницаемость эмали

Зуб имеет контакт со смешанной слюной, с другой стороны – …. крови, от
их сост-я зависит сост-е твердых тканей зуба. Осн.часть органич.и
минер.в-в, которые поступают в эмаль зуба, содержатся в слюне. Слюна
действует на эмаль зуба и вызывает набухание или сморщивание
коллагеновых барьеров. В результате происходит изменение проницаемости
эмали. Вещества слюны обмен-ся с веществами эмали и на этом основаны
процессы де- и реминерализации. Эмаль – это полупроницаемая мембрана.
Она легко проницаема для Н О, ионов (фосфаты, бикарбонаты, хлориды,
фториды, катионы Са, Mg, K, Na, F, Ag и др.). они и определяют
нормальный состав эмали зуба. Проницаемость зависит и от других
факторов: от хим.стр-ры в-ва и св-в иона. Размеры апатитов от 0,13 -
0,20 нм, расстояние между ними 0,25 нм. Любые ионы должны проникать
через эмаль, но определить проницаемость с т.зр. Мr или размеров ионов
нельзя, имеют место другие св-ва сродство иона к гидроксиапатиту эмали.

Основной путь поступления в-в в эмаль – простая и облегченная диффузия.

Проницаемость эмали зависит от:

размеров микропространств, заполн. Н О в структуре эмали

размера иона или размера молекулы в-ва

способности этих ионов или молекул связываться с компонентами эмали.

Н-р, ион F (0,13 нм) легко проникает в эмаль и связывается с элементами
эмали в нарушенном слое элами, поэтому не проникает в глубокие слои. Са
(0,18 нм) – адсорбируется на поверхности кристаллов эмали, а также легко
входит в кристаллич.решетку, поэтому Са откладывается как в
поверхностном слое, так и диффу..рует внутри. J легко проникают в
микропристранство эмали, но не способны связываться с кристаллами ГАП,
поступают в дентин, пульпу, затем в кровь и депонируются в цитовидной
железе и надпочечниках.

Проницаемость эмали снижается под действием химич. Факторов: KCl, KNO ,
фтористых соединений. F взаимодействует с кристаллами ГАП, создает
барьер для глубокого проникновения многих ионов и в-в. Св-ва прон-и
зависят от состава смешанной слюны. Так, инта..ая слюна по-разному
действует на проницаемость эмали. Это связывают с действием ферментов,
которые есть в слюне. Н-р, ггиалуронидоза > проницаемость Са и глицина,
особенно в области кариезного пятна. Хемотрипсин и целочная фосфатоза <
проницаемость для CaF и лизина. Кислая фосфатоза > проницаемость для
всех ионов и в-в.

Доказано, что в эмаль зуба проникают амино-кислоты (лизин, глицин),
глюкоза, фруктоза, галактоза, мочевина, никотинамид, вит, гормоны.

Проницаемость зависит от возраста человека: самая большая – после
прорезывания зуба, она снижается к моменту созревания тканей зуба и
продолжает снижаться с возрастом. От 25 до 28 лет > резистентность к
кариесу, происходит сложный обмен при созранении постоянства состава
эмали.

РН слюны, а также снижение рн под зубным налетом, где образуются
органические кислоты, проницаемость увеличивается вследствие активации
деминерализации элими кислотами.

Кариес > проницаемость. На стадии белого и пигментированного пятна >
проницаемость, > возможность проникновения различных ионов и в-в, а
также Са и фосфатов – это компенсаторные реакции в ответ на актив-ю
деминерализации. Не каждое кариозное пятно превращается в кариозную
полость, кариес разв-ся в течение очень длительного времени

Кол-во слюны

Гипосаливация приводит к разрушению эмали. Кариес, который возникает
ночью – это ночная болезнь.

Поверхностные образования на зубах

Это муцин, кутикула, пеликуал, зубной налет, камень. Мущин – сложный
белок, отн-ся к гликопротеидам слюны, который покрывает поверхность зуба
и выполняет защ.ф-ю, защищает от механических и химических воздействий,
его защитная роль объясняется особенностями, спецификой аминокислотного
состава и особенностями содерж-ся сер, трианин, в которых содержатся до
200 аминокислот, про… К остаткам сер и трианина присоединяется за счет
О-гликозидной связи. Остатки N-ацетилнейраминов. к-ты,
N-ацетилглюкозамина, галактозы и ф..зы.

Белок напоминает по строению гребенку, у которой имеется … белков,
остатки состоящих из аминокислот, а углеводные компоненты расположены
белковыми цепями, они соединяются друг с другом дисульфидными мостиками
и обр-ся крупные молекулы, способные удерживать Н О. Они образуют гель.

Кутикула

Образуется перед прорезыванием зубов, состоит из … клеток, после
проредвания исчезает

Пелликула

Это тонкая, прозрачная пленка, углеводно-белковой природы.
Влюч.глицин,гликопротеиды, с..аловые к-ты, отд.аминок-ты (ала, глу), Jg,
A, G, M, аминосахара, которые обр-ся в результате жизнедеятельности
бактерий. В строении обнаруживается 3 слоя: 2 на поверхности эмали, а
третий – в поверхностном слое эмали. Пелликула покрывает зубной налет.

Зубной налет

Белая мягкая пленка, наход-ся в области шейки и на всей поверхности.
Удаляется во время чистки и жесткой пищей. Это кариесогенный фактор.
Представляет деструктивное орган.в-во с большим кол-вом ../о, которые
нах-ся в полости рта, а также продуктов их жизнедеятельности. В 1 г
зубного налетасод-ся 500 х 10 микроб.клеток (стрептококки). Различают
ранний зубной налет (в течение первых суток), зрелый зубной налет (от 3
до 7 суток).

3 гипотезы образования зубного налета

…

преципитация гликопротеидов слюны, которые а…ируют в бактериях

приципитация внутриклеточных полисахаридов. Образуются стрептококками,
наз-ся декстран и леван. Если центрифугировать зубной налет и пропустить
его через фильтр, то выделяется 2 фракции, клеточная и бесклеточная.
Клеточная – эпителиальные клетки, стрептококки, (15%). ….ты, дифтероиды,
стафиллококки, дрожжеподобные грибы – 75%.

В зубном налете 20% - сухого в-ва, 80% - Н О. В сухом в-ве есть
минер.в-ва, белки, улеводы, липиды. Из минер.в-в: Са – 5 мкгр/в 1 г
сухого в-ва зубного налета. Р – 8,3, Na – 1,3, Л – 4,2. Есть
микроэлементы Са, Str, Fe, Mg, F, Se. F сод.в зубном налете в трех
формах:

1) CaF - фторид Ca

комплекс белка CF

F в строении М/О

Одни микроэлементы снижают восприимчивость зубов к кариесу F, Mg, другие
снижают устойчивость к кариесу – Se, Si. Белки из сухого налета – 80%.
Белковый и аминокислотный состав неидентичен таковым смешан.слюны. по
мере созревания аминокислот они изменяются. Исчезает гли, арг, лиз, >
глутомата. Углеводов 14% - фруктоза, глюкоза, гексозамины, с..аловые
кислоты и кисл., и глюкозаминами.

При участии ферментов бактерий зубного налета, из глюкозы синтезируются
полимеры – декстран, из фруктозы - леван. Они и составляют основу
органич.матрицы зубного налета. Участвующие в пре…ции микроорганизмы
расщепляющся соответственно декстр..зной и лео..ной кариесогенных
бактерий стрептококков. Обр-ся огран.к-ты: мактак, пируват, уксусная,
прон…вая, лимонная. Это приводит к снижению под зубным налетом на
поверхности эмали рн до 4,0. Это кариесогенные условия. Поэтому зубной
налет является одним из важных этиологич.и паточенных звеньев в
развитиии кариеса и болезней пародонта

Липиды

В раннем зубном налете – триглицериды, хс, глицерофосфолипиды. В зрелом
кол-во < , образуются комплексы с углеводами – глицерофосфолипиды.

Много гидролитических и протеалитических ферментов. Они действуют на
органический матрик.. эмали, разрушая его. Отн.гликозидозы. их
активность в 10 раз выше, чем в слюне. Кислая, щелочная фосфо…ы, РН, ДН
–нозы. Пероксидозы.

Метаболизм зубного налета зависит от характера микрофлоры. Если в ней
преобладают стрептококки, то рн<, но рн зубного налета может и
повышаться за счет преобладания анти….тов и стариллококков, которые
обладают уреалитической активностью, расщепляют мочевину, NН ,
дезаминируют аминокислоты. Образовавшийся NH соединяется с фосф-и и
карбонатами Са и Мg и образуется сначала аморфный карбонат и фосват Са и
Мg, некристаллический ГАП - - - кристаллический.

Зубной налет минерализуясь, превращается в зубной камень. Особенно с
возрастом, при некоторых видах патологии у детей – отложения зубного
камня связано с врожденными поражениями сердуа, С.Д.

Зубной камень (ЗК)

Это патологич.обезвествленное обр-е на поверхности зубов. Различают
наддесневой, поддесневой з.к. Омличаются по локализации, химическому
составу и по химизму образования.

Хим.состав з.к.

Мин.в-ва 70 – 90% сух.в-ва.

Количество минеральных в-в в з.к. различно. Темный з.к. содержит больше
минеральных в-в, чем светлый. Чем > минерализован зк, мем > Mg, Si, Str,
Al, Pb. Сначала обр-ся маломинерализованные в-ва зк, которые на 50%
состоят из в-ва бруслит Са НРО х 2Н О.

Октокальцийфосфат Са Н (РО ) х 5Н О

Карбонатные апатиты Са (РО СО)

Са (РО ) СО (ОН ) .

Гидроксиапатит Са (РО ) (ОН

Виктолит – (Са Мg) (РО )

Есть в зк –F содержится в тех же з-х формах, что и в зубном налете.

Белки в зависимости от зрелости зк – от 0,1 – 2,5%. Кол-во белков < по
мере минерализации зк. В наддесневом зк сод-ся 2,5%. В темн.наддесневом
зк – 0,5%, в поддесневом – 0,1%

Зн-ие Б. В зк – это белки кальцийпре…тирующее глико-и фосфопротеиды.
Углеводная часть которых представлена галактозой, фруктозой, ма…зой. В
соотношении 6 : 3 : 1.

Особенность аминокислотного состава - нет циклических аминокислот

Липидв ГФЛ – синтезируются микроорганизмами зубного налета. Способны
связывать Са с белками а инициировать образование ГАП. Есть в зк АТФ,
она является одновременно источником энергии, а также донором
фосфороорганич.в-в. при минерализации брулита и преврашении его в ТАП.
Брули превращается в ..кальцийфосфат --- ГАП (при рн>8). Брулит -
АТФ—октокальцийфосфат - ГАП.

Биохимические изменения в твердых тканях зуба при