Зубная эмаль: структурные компоненты, строение ее органической и неорганической матрицы

Из этой статьи вы узнаете:

• структурные компоненты эмали,
• строение ее органической и неорганической матрицы,
• снимки электронной микроскопии.

Зубная эмаль (enamelum) – является внешней оболочкой коронковой части зуба, представляя из себя самую твердую ткань в организме человека. Такая твердость объясняется тем, что эмаль зуба на 95-97% состоит из минеральных компонентов (преимущественно фосфата кальция в виде кристаллов гидроксиапатита). На долю органических веществ приходится только 1-2%, плюс еще около 2-3% воды. Самыми прочными являются поверхностные слои эмали – особенно на окклюзионных поверхностях зубов, а по направлению к эмалево-дентинной границе, а также при приближении к шейке зуба – ее твердость снижается.

Твёрдость эмали составляет 397,6 кг/мм², что сопоставимо с кварцем. Такая твердость позволяет ей противостоять запредельным механическим нагрузкам, однако с другой стороны – делает ее очень хрупкой. Эмаль зубов человека не растрескивается и не скалывается только благодаря наличию под слоем эмали – слоя дентина, который обладает умеренным коэффициентом эластичности. Тем не менее, не смотря на твердость, эмаль обладает хорошей проницаемостью для ионов кальция и фтора, содержащихся в слюне (или зубных пастах и ополаскивателях), а также для пигментов, содержащихся в пище и напитках.

Строение и развитие эмали зуба –

Эмаль зубов может иметь разные оттенки – от желтого до различных оттенков серого и белого цветов, что зависит от коэффициента ее прозрачности. Чем эмаль более прозрачна, тем сильнее будет просвечивать сквозь нее подлежащий слой дентина, физиологически имеющий желтый цвет. Кроме того, эмаль может иметь голубой оттенок – у режущих краев резцов (где нет слоя подлежащего дентина), а также у молочных зубов. Прозрачность эмали зависит от степени ее минерализации и гомогенности, что связано с соотношением ее органической и неорганической матриц. Также прозрачность зависит и от толщины слоя эмали.

Толщина эмали будет отличаться на разных поверхностях коронки зуба. Например, у постоянных зубов толщина эмали колеблется от 1,7 до 2,5 мм – в области жевательных бугров моляров, и до всего лишь 0,01 мм – в пришеечной части зуба (где эмаль будет граничить с цементом корня). Таким образом, чем ближе к шейке зуба, тем ее толщина будет уменьшаться. У молочных зубов толщина эмали будет еще в два раза меньше, чем у постоянных, не превышая 0,8-1,0 мм.

Состав зубной эмали

Эмаль зубных единиц – наиболее прочная, износостойкая и твердая составляющая в человеческом организме. Она представляет зубам внешний или поверхностный слой, полностью покрывает его коронковую и частично шеечную часть, а также выполняет защитные функции. К числу основных характеристик эмали относят:

• Цвет зубовой эмали варьируется от белого до желтоватого, при этом она может менять оттенок (окрашиваться) в зависимости от особенностей питания или вредных привычек человека.
• Наиболее толстые участки эмали покрывают жевательные коренные зубы в области их анатомических бугров, их толщина варьируется в пределах 2,3-3,5 мм;
• Наиболее тонкие участки зубной эмали локализуются в пароксизмальных областях (местах соприкосновения в их боковой проекции), тут толщина защитного слоя достигает примерно 1,3 мм;
• Эмаль, покрывающая все зубы в ротовой полости человека, не способна к регенерации, ведь в тканях этого защитного слоя отсутствуют живые клеточные структуры;
• В зависимости от особенностей организма каждого человека, до 95% химического состава зубной эмали представлены в виде минеральных соединений. Оставшиеся проценты делят между собой вода и органические вещества примерно в соотношении 2:1 соответственно. Кроме того, в зависимости от процентного соотношения минеральной составляющей зубной эмали, она может быть более или менее прозрачной (чем выше процент минералов, тем прозрачнее становится эмаль).

Восприимчивость эмали к кариозным процессам

Несмотря на свою твердость, защитный слой наших зубов все же остается достаточно восприимчивым к некоторым патологическим процессам, в частности, к развитию кариеса. Эта болезнь является следствием активного размножения и распространения бактерий, продукты жизнедеятельности которых оказывают разрушительное влияние на твердые ткани.

Восприимчивость к таким процессам может быть обусловлена разными факторами. Среди них эксперты в области стоматологии выделяют недоразвитость эмалевого покрытия, что является аномалией в формировании зубочелюстной системы. Кариес также часто становится следствием неправильного питания, чрезмерного употребления продуктов, богатых простыми углеводами и сахарами, недостатка витаминов и полезных микроэлементов в рационе.

Среди возможных предпосылок развития кариозных процессов также можно выделить недостаточную гигиену, образование обильного налета и отложений, внутренние системные патологии, приводящие к изменению состава слюны и ph-баланса в полости рта.

Другие компоненты в составе эмали

Помимо уже названных основных составляющих эмалевого слоя зуба, в его химическом составе содержится и набор других компонентов:

• Неонатальная линия – присутствуя исключительно на молочных зубах, она выглядит как полоса темного цвета (практически черная). Располагается эта линия в области соприкосновения двух типов эмали, первый из которых сформировался еще до рождения малыша, а второй после.
• Пучки и пластинки зубовой эмали – это особые эмалевые формирования, содержащие призмы гипоминерализованного типа, между которыми межпризменное вещество состоит из того же материала. Примечательно, что молекулярное строение этого материала подразумевает большое количество белковых соединений. Многие стоматологи придерживаются мнения, что через упомянутые пучки и пластинки внутрь эмали из ротовой полости проникают различные микроорганизмы, прокладывающие себе путь к более глубоким зубным тканям, вызывающие кариес и т.д.
• Полосы Гунтера-Шрегера – линии, выделяющиеся на эмали зубов более темным или светлым оттенком, ширина которых не превышает 100 мкм. Они располагаются перпендикулярно по отношению к поверхности эмалевого слоя и формируются в результате вскрытия его призм.
• Линии Ретциуса – по форме напоминают смещенные от центральной они арки, расположенные симметрично по отношению друг к другу. При поперечном срезезуба эти формирования схожи с кольцами внутри ствола дерева. Образование линий Ретциуса соответствует разным периодам минерализации эмалевого слоя.

Классификации гипоплазии эмали

Самой распространенной классификацией гипоплазии эмали является классификация М.И.Грошикова. В ее основе лежит различная этиология, количество поражаемых зубов. Исходя из этого отличаются методы лечения и профилактики различных форм гипоплазии.

Системная гипоплазия эмали

Системная гипоплазия эмали – нарушения в строении всех зубов, но чаще группы, связанных близкими сроками формирования и прорезывания.

Такие заболевания в МКБ-С (1995), как пренатальная гипоплазия эмали, неонатальная гипоплазия эмали, гипоплазия эмали, неэндемическая крапчатость – это не что иное, как «системная гипоплазия эмали» по М.И.Грошикову.

Особенности клинического проявления дефектов при системной гипоплазии эмали:

— появление с момента прорезывания;

— симметричные, одинакового размера на одноименных зубах;

— локализуются параллельно жевательной поверхности или режущему краю, чаще на буграх или вестибулярной поверхности.

Также существует взаимосвязь между дефектом и действии повреждающего фактора:

• Вид дефекта (качественное или количественное изменение эмали) зависит от интенсивности действия фактора;
• Локализация дефекта – от времени его воздействия;
• Ширина дефекта – от длительности;
• Количество дефектов говорит о кратности действия повреждающего фактора.

Особенности строения эмали молочных зубов

Главная отличительная особенность эмалевого слоя детских зубов заключается в том, что он менее прочный, а также значительно тоньше эмали постоянных. Объясняется это более низким содержанием в зубах минеральных соединений в соотношении с водой и органическими веществами. Учитывая эти особенности, если рассматривать молочные зубы и их эмалевый слой под микроскопом, можно заметить следующие отличия:

• В силу того, что срок службы, а также периоды минерализации и тенденции к этому процессу менее продолжительные, в строении молочных зубных единиц гораздо слабее выражены линии Ретциуса.
• Если в постоянных зубах эмалевые призмы располагаются апикально, то в молочных их направление совершенно иное, они расположены горизонтально.
• У детских молочных зубов в разы слабее выражен конечный эмалевый слой, на его поверхности отчетливо заметны призмы, при этом его структура значительно более пористая, в ней присутствуют микроскопические трещинки.

Под влиянием каждой из перечисленных особенностей зубная эмаль у детей в большей степени подвержена износу и повреждениям. По этой причине у детей значительно чаще развивается кариес, он быстрее прогрессирует, из-за чего важно регулярно посещать стоматолога и лечить зубы своевременно.

Основные функции

Главной функциональной задачей этой части зуба является надежная защита его внутренних структур – дентина и пульпы. Она является барьером, предупреждающим раздражающее механические, термическое и химическое воздействие на более чувствительные и восприимчивые ткани. Именно благодаря ее твердости мы имеем возможность свободно и безболезненно откусывать и пережевывать пищу.

Если говорить в общем, то зубы также помогают нам воспроизводить звуки и, соответственно, разговаривать. Еще они отвечают за привлекательность нашей улыбки и внешнего вида в целом, что обеспечивает наш комфорт как в психологическом, так и в социальном плане.

Эмаль помогает откусывать и пережевывать пищу

Виды повреждений зубной эмали

С течением жизни, даже при обеспечении зубам должного ухода и соблюдении предписанных стоматологами правил гигиены ротовой полости, эмалевый слой постепенно изнашивается и разрушается. Это способствуют возникновению различных заболеваний ротовой полости, влияние оказывает пища, которой питается человек и т.д.

В числе основных причин повреждения и разрушения зубной эмали врачи-стоматологи выделяют:

• Эрозия – повреждение эмалевого слоя, а затем и дентина, которое не связано с кариозными поражениями зубов. Суть этого патологического процесса заключается в нарушениях минерального обмена. В результате происходят нарушения в кристаллической структуре эмали, что проявляется ее очаговым истончением и разрушением. Внешне эрозии выглядят как локальные затемнение на зубе округлой или овальной формы. Возникновение эрозий провоцируется употреблением пищи с высокими показателями кислотности, патологиями органов ЖКТ, употреблением некоторых лекарственных средств, использованием агрессивного зубного порошка или пасты.
• Избыточная чувствительность зубной эмали – это нарушение особенно ярко проявляется в виде болезненных ощущений при воздействии на зубы холодной или горячей пищей, напитками и даже в результате соприкосновения с прохладным воздухом. Чувствительность эмали зуба развивается вследствие ее истончения под влиянием уже описанных выше факторов. Истонченный эмалевый слой грозит зубам повышенным риском кариозных поражений и других зубных патологий.
• Некроз – этим термином характеризуется множественное поражение твердых тканей зуба, особенно эмалевого слоя и дентина. Патологический процесс изначально выражается в появлении небольших светлых пятен на поверхности зуба, которые впоследствии темнеют и углубляются. Прогрессирование патологии грозит зубам разрушением и сопровождается рядом других заболеваний полости рта. К основным причинам развития некроза относят заболевания ЖКТ, гормональный дисбаланс, метаболические нарушениями в организме, работу на вредном производстве.
• Кариес – кариозное поражение, грозящеезубам, в первую очередь затрагивает эмалевый слойстроения, постепенно разрушая его и распространяясь на более глубокие ткани. Причин развития кариеса масса, от несоблюдения правил гигиены ротовой полости и нерегулярной чистки зубов, до патологий структур ротовой полости, заболеваний органов желудочно-кишечного тракта и метаболических нарушений. Если начать лечение кариеса на этапе, когда поражения затронули только эмалевый слой, можно обойтись только установкой пломбы или даже восстановлением эмали. Но прогрессирующий кариес опасензубам разрушением, что может привести к необходимости его полного удаления.
• Механические повреждения – в силу того, что главная функция эмалевого слоя –предоставление защиты зубам, он в первую очередь страдает от воздействия внешних неблагоприятных факторов. К механическим повреждениям эмали относятся трещины и другие нарушения ее целостности вследствие ударов, ушибов, употребления слишком твердой пищи и т.д. Если эмаль хотя бы одного зуба подверглась агрессивному механическому воздействию, следует обратиться к врачу для проведения осмотра и, если требуется, последующего лечения.
• Клиновидный дефект –этим термином характеризуется патологический процесс, при котором оголяется область зубовой шейки. В подобных случаях негативному воздействию подвергаются наиболее тонкие и уязвимые участки эмалевого слоя, локализующиеся у основания зубов. Помимо видимого опущения десны, о повреждении эмали сигнализирует изменение ее цвета, а также острая реакция на горячее и холодное.

Органическая и неорганическая матрицы эмали –

Зубная эмаль достаточно уникальна, и во многом абсолютно непохожа на другие твердые ткани зуба. Во-первых – эмаль является единственно тканью зуба, которая происходит из эктодермы (развитие всех остальных связано с мезодермой). Во-вторых – если органический матрикс других тканей зуба образован в основном коллагеновыми волокнами, то органическая матрица эмали не содержит коллагена и образована так называемыми «эмалевыми протеинами». В-третьих – кристаллы гидроксиапатита в зубной эмали намного крупнее, чем в других минерализованных тканях зуба.

Последний момент – другие твердые ткани зуба в течение жизни индивида продолжают синтезироваться клетками (одонтобластами и цементобластами, соответственно), но в зрелой эмали клеточные элементы отсутствуют, и поэтому после ее созревания – никакого роста происходить уже не может. Это связано с резорбцией клеток-энамелобластов в процессе энамелогенеза.

1) Органическая матрица зубной эмали –

Выше мы уже сказали, что органическая матрица зубной эмали состоит из неколлагеновых протеинов (белков), которые являются продуктом секреции энамелобластов, и их называют термином «эмалевые протеины». Функция органической матрицы заключается в адсорбции минеральных веществ, что приводит к образованию кристаллов апатита вокруг эмалевых протеинов. Однако по мере созревания эмали – органическая матрица почти полностью утрачивается.

Все эмалевые протеины условно делят на четыре вида – 1) энамелины и 2) амелогенины, 3) амелобластины и 4) тафтелины. Энамелины – это кислые гликопротеины с большой молекулярной массой, которые характеризуются высоким содержанием глицина, серина, аспарагиновой и гамма-карбоксиглутаминовой кислот. В свою очередь амелогенины – это гидрофильные гликопротеины (в 2 раза меньшей молекулярной массы), обогащенные пролином, лейцином, гистидином и гамма-карбоксиглутаминовой кислотой.

Амелобластины и тафтелины встречаются только в период амелогенеза (формирования эмали). Кроме энамелинов и амелогенинов в органической матрице зрелой эмали также присутствуют и гликозаминогликаны, протеогликаны, а также различные классы липидов. Все эти органические вещества так или иначе участвуют в процессах минерализации органической матрицы (кальцификации протеинов).

2) Неорганическая матрица эмали –

Согласно исследованиям Е.В. Боровского в зубной эмали содержатся следующие неорганические соединения (усредненные значения):

• гидроксиапатит [Ca10(PO4)6(OH)2] – 75,04 %
• карбонат-апатит [Ca10(PO4)6(CaCO3)2] – 12,06 %,
• хлорапатит [Ca10(PO4)6(Cl)2] – 4,39 %,
• фторапатит [Ca10(PO4)6(F)2] – 0,66 %,
• карбонат кальция – 1,33 %,
• карбонат магния – 1,62 %.

В составе этих соединений содержание кальция составляет около 37 %, а фосфора – около 17 %. Таким образом, основной минеральной солью в составе эмали (также как и дентина, и цемента корня зуба) – является «фосфат кальция» в форме кристаллов апатита, которые дополнительно будут содержать либо гидроксильные остатки, либо карбонатную группу, либо хлор или фтор. Но кроме этих элементов и соединений – в кристаллы эмалевого апатита (в крайне небольших количествах) также включаются свинец, цинк, алюминий, медь, молибден, натрий, стронций, сера, олово и титан.

В поверхностных слоях эмали больше кристаллов апатита, содержащих фтор, свинец или цинк, но в глубоких слоях эмали их содержание будет меньше. При этом, кристаллов апатита с содержанием натрия, магния или карбонатов – наоборот будет больше в области эмалево-дентинного соединения, и меньше в поверхностных слоях эмали (24stoma.ru). Такой «ионный градиент» имеет определенное значение. Например, апатиты с включениями натрия, магния или карбонатов – обладают высокой сопротивляемостью к раскалыванию вдоль эмалевого-дентинного соединения.

Более поверхностно-расположенные апатиты с включениями фтора, свинца и цинка – благодаря этим элементам приобретают особую прочность и сопротивляемость к воздействию кислот. Эмаль с содержанием таких кристаллов апатитов (как, например, фторапатит) – отличается значительной резистентностью к кариесу, т.к. фторапатит начинает разрушаться при более низком значении pH – по сравнению с обычным гидроксиапатитом. Например, для обычного гидроксиапатита критическим значением рН будет 5,5, но для фторапатита – рН 4,6.

Кроме того нужно отметить, что кристаллы гидроксиапатита эмали (в сравнении с дентином и цементом) – будут иметь значительно больший размер. К примеру, в дентине кристаллы гидроксиапатита имеют длину 20 нм, ширину 18-20 нм, толщину 3,5 нм, что говорит о их мелком размере и иглообразной форме. В свою очередь в эмали – кристаллы гидроксиапатита имеют вид пластинок гексагональной формы с длинной около 200 нм (но могут встречаться и кристаллы размером от 500 до 600 нм), шириной 40–90 нм и толщиной в среднем 25–40 нм.

Важно: в связи с отсутствием в зрелой эмали энамелобластов – эмаль не имеет способности к регенерации (как цемент корня зуба или дентин). Однако не смотря на это, неорганический матрикс эмали находится в процессе постоянного ремоделирования – благодаря непрекращающимся процессам минерализации/ деминерализации. Причем поступление в эмаль ионов кальция, фосфора, фтора – происходит не только из слюны, но и со стороны дентина и пульпы зуба (благодаря так называемым «эмалевым веретенам»).

Укрепление зубной эмали

Сегодня в стоматологической практике существует масса эффективных способов укрепления эмали, что позволяет сохранить ее целостность, предотвратить разрушения и заболевания зубочелюстного ряда. При этом методы укрепления и защиты эмалевого слоя делятся на две группы, первые предназначены для взрослых, вторые для детей.

Укрепление молочным зубам эмали

Как было сказано ранее по отношению к молочнымзубам, их эмаль более уязвимая. Чтобы защитить ее, избавив ребенка от преждевременной потери зубочелюстных единиц и проблем в будущем, врачи выполняют следующие действия, обеспечивающие временную защиту:

• Фторирование – подразумевает обработку зубов специальными составами на основе фтора, такую процедуру рекомендуется повторять 2-3 раз в год.
• Герметизация фиссур – стоматолог выполняет процедуру заполнения углублений и борозд жевательных зубов временным пломбировочным материалом, защищая зубочелюстные структуры от негативного воздействия вредоносных микроорганизмов и других неблагоприятных факторов.
• Аппликационные гели и профилактические капы на зубы – метод основывается на обогащении эмалевого слоя полезными составляющими (фтор, кальций, витамины) посредством применения специальных средств.

Укрепление эмали коренных зубов

Чтобы сохранить коренные зубы и поддержать состояние их эмалевого слоя существует больше методов. Во-первых, это обусловлено меньшим количеством противопоказаний в отношении взрослого человека. Во-вторых, коренным зубам требуется долгосрочное укрепление.

К числу основных методов укрепления эмали постоянных зубов относят:

• Медикаментозная терапия – основывается на употреблении витаминных комплексов, содержащих витамины групп В6, В12, D. Кроме того, пациенту подбираются препараты, способствующие лучшему усвоению организмом кальция и фтора.
• Специальные гели и средства гигиены ротовой полости –в рамках этой методики используются специализированные зубные пасты и гели, содержащие компоненты, необходимые зубамдля укрепления и поддержания состояния эмалевого слоя. Также зубы подвергаются необразивной чистке в условиях стоматологического кабинета.
• Минерализация и профилактическая чистка – минерализация выполняется с использованием специальных средств для повышения прочность эмали, снижения ее восприимчивости к ряду негативных факторов. Что же касается чистки, такие процедуры выполняются стоматологами в клинике с применением специальной аппаратуры. В ходе чистки устраняется зубной налет, камень, удаляются патогенные бактерии и микроорганизмы, способные навредить эмалевому слою.
• Домашняя профилактика – для поддержания здоровья зубам и состоянию эмали, пациентам рекомендуется выполнять легкий массаж десен, обогатить рацион свежими овощами и фруктами, богатыми витаминами.

Автор: Жуков М.А.

Основы личной гигиены

Застраховаться от стоматологических заболеваний, конечно, невозможно, но в наших силах снизить риск их появления до самого минимума. Для этого достаточно обеспечить правильную гигиену полости рта, то есть регулярно чистить зубы днем и вечером, пользоваться профилактическими ополаскивателями и нитями-флоссами после каждого приема пищи, стараться есть полезную еду, в том числе богатую кальцием и фосфором, а также избегать курения и чрезмерного потребления сладкого, мучного, газированных напитков и алкоголя.

Правильная гигиена полости рта поможет сохранить здоровье зубов

Также важно не забывать каждые полгода посещать стоматолога для профилактических осмотров и снятия отложений. Не менее важно вовремя лечить любые патологические изменения в полости и не затягивать визит к специалисту при появлении первых подозрительных симптомов.