Зуб состоит из эмали, дентина и цемента, которые составляют его твердую часть. Полость зуба выполнена рыхлой соединительной тканью —пульпой.
Эмаль (enamelum). Эмаль, покрывающая коронку зуба, — самая твердая ткань в организме, что объясняется высоким содержанием в ней неорганических веществ (до 97%), главным образом кристаллов апатитов: гидроксиапатита (до 75%), карбонатапатита, фторапатита, хлорапатита и др. Здоровая эмаль содержит 3,8% свободной воды и 1,2% органических веществ, которые состоят из белков, липидов, углеводов. Углеводы эмали представлены глюкозой, маннозой, галактозой и др. Вода занимает свободное пространство в кристаллической решетке и органической основе, а также располагается между кристаллами.
Мельчайшими структурными единицами эмали являются кристаллы апатитоподобного вещества, формирующие эмалевые призмы (рис. 1). Основная масса эмали состоит из типичных палочковидных кристаллов, среди которых было обнаружено небольшое количество кристаллов, имеющих иную форму (игольчатые, кубовидные, прямоугольные, ромбоэдрические и др.). В редких случаях они располагаются на фоне аморфного вещества, что свидетельствует о слабой минерализации этих участков. Кроме того, относительным признаком различной минерализации эмали является четкость кристаллической структуры. Так, наличие кристаллов, имеющих более четкие границы, указывает на более высокую степень минерализации по сравнению с эмалью, состоящей из кристаллов с менее четкими расплывчатыми границами.
Типичные кристаллы эмали, имеющие палочковидною форму, расположены упорядоченно и компактно. Микропространства между ними невелики — 2—3 нм в ширину. Кристаллы, являющиеся мельчайшими структурными единицами эмали, создают более крупные структурные образования, известные из гистологии как эмалевые призмы (рис. 2, а), Совершенно очевидно, что термин «призма», заимствованный из геометрии, не отражает действительную форму эмалевых призм, однако он получил широкое распространение, хорошо известен и для описания морфологических элементов эмали все же необходим.
1. Кристаллы эмали. х 30000. Объяснения в тексте.
На шлифах эмали, как и на ее сколах, призмы в поперечном сечении имеют аркадообразную форму (рис. 2,б,в,г). Через открытую сторону аркады они соединяются друг с другом, причем возможны различные варианты их взаимного расположения. В одних случаях призмы располагаются одна над другой, при этом нижняя призма частично ограничивает отрытую сторону верхней. В других случаях призмы смещены друг относительно друга таким образом, что каждая из них расположена под двумя призмами. При этом условно различают такие составляющие призму части, как аркадообразная головка и отросток, вклинивающийся между подлежащими призмами. Возможны сочетания иных вариантов ориентации призм, встречаются также различные их формы, что приводит к изменению морфологических особенностей головок и отростков призм. Таким образом, изложенное выше свидетельствует о вариабельности ориентации призм друг относительно друга.
2. Призмы эмали.
а — продольно ориентированные призмы на сколе; б, в — поперечно ориентированные призмы на сколе; г—поперечно ориентированные призмы на шлифе. х5000.
Призмы характеризуются также различной ориентацией кристаллов. В центре призмы они имеют в основном прямолинейное направление, совпадающее с ее продольной осью. Однако постепенно ориентация кристаллов изменяется, и в периферических отделах они располагаются под небольшим углом к поверхности призмы. Вследствие такой ориентации кристаллы выходят на поверхность призмы своими округлыми окончаниями. Таким образом, один конец кристалла находится в периферической части головки, в то время как другой проходит вдоль ее центра или переходит через отросток в другую призму.
В связи с наличием округлых концов кристаллов между призмами в области их головок существуют межкристаллические микропространства. В хорошо минерализованной ткани эти межкристаллические и в то же время межпризматические микропространства почти не определяются, а граница между призмами видна из-за различной ориентации кристаллов в смежных призмах.
3. Органическая оболочка и пучки коллагеновых фибрилл в области эмалево-дентинного соединения. х5000.
На продольно ориентированных призмах в зависимости от проекции скола определяется или их поверхность, или внутренняя структура. Поверхность призм имеет зернистый рельеф, обусловленный окончаниями кристаллов (см. рис. 2, а). Внутри призм плоские поверхности кристаллов образуют пластинчатый рельеф (см. рнс. 2.6). При этом между призмами часто видны обломки кристаллических агрегатов, состоящих из множества сломанных кристаллов. Эти ступенеобразные пластинчатые структуры по существу являются отростками призм (см. рис. 2, а).
Призмы начинаются от эмалево-дентинного соединения и доходят до поверхности эмали. По ходу они образуют волнообразные изгибы, что способствует укреплению структуры эмали. Прочность эмали, кроме того, обусловлена вклиниванием призматических отростков между смежными призмами и переходом кристаллов из одной призмы в другую. Волнообразные изгибы призм создают чередование пучков поперечно и продольно ориентированных призм. Это соответствует диазонам и паразонам, которые хорошо определяются на шлифах при исследовании в оптическом микроскопе.
4. Поверхностный слой эмали. Беспризматическая зона. Скол. х5000.
Поверхность эмали, обращенная к дентину, имеет неровный рельеф, вклинивающийся в него своими структурными элементами. Между эмалью и дентином находятся тонкая органическая оболочка, а также тонкие фибриллы или их пучки, характеризующиеся поперечной исчерченностью (рис. 3).
В поверхностном слое эмали призмы частично доходят до поверхности, поэтому имеются призматические и беспризматические участки. В том случае, когда призмы выходят на поверхность, они расположены под некоторым углом к ней. Кристаллы же в призмах чаще ориентированы перпендикулярно к поверхности. На беспризматических участках кристаллы также расположены перпендикулярно к поверхности эмали (рис. 4).
Поверхность эмали покрыта органическими оболочками, вследствие чего при исследовании в электронном микроскопе она имеет сглаженный рельеф. На поверхности неочищенной эмали выявляется зернистость, которая в одних местах выражена сильнее, а в других почти незаметна. На зернистой поверхности в ряде случаев видны углубления и бороздки различной величины, по всей вероятности, механического происхождения. Часто отмечаются напластования одного слоя рыхлых поверхностных отложений на другой. При этом имеющиеся на поверхности эмали бороздки и углубления исчезают под пластами новых отложений.
5. Поверхность эмали.
а — ровный рельеф с отдельными кристаллами иа поверхности; б — микроорганизмы на поверхности; в — скопления микроорганизмов на ретенционных участках; г — аркадообразная форма призм. х5000.
На поверхности эмали встречаются кристаллы разных форм и размеров: палочковидные, кубовидные, многогранные и др. Выявляются также скопления различных видов микроорганизмов и другие неидентифицированные элементы (рис. 5, а, б). В их отсутствие на выпуклых, гладких поверхностях эмаль имеет ровный рельеф. Таким образом, органические оболочки и другие отложения на поверхности зуба маскируют подлежащую структуру.
Благодаря методам электронной микроскопии было установлено, что поверхность эмали не является идеально ровной твердой тканью. Хотя органические оболочки сглаживают ее рельеф, тем не менее встречаются выпуклые и вогнутые участки, которые соответствуют окончаниям призм. Таким образом, призмы выходят на поверхность и заканчиваются на ней в виде отдельных бугорков или ямок, создающих своего рода ретенционные участки, где впервые начинают скапливаться микроорганизмы или задерживаться пищевые остатки (рис. 5,в). При исследовании, проведенном после механической очистки поверхности эмали зубной щеткой, обнаружено, что на ее отдельных участках все же сохраняются остатки микробов и других отложений. Это свидетельствует об их прочной связи с подлежащими структурами. Кипячение в растворе антиформина способствует более полному удалению микроорганизмов и разрушению органической оболочки. После такой обработки более четко выявляются морфологические элементы.
Поверхность эмали в одних случаях имеет призматическую, в других — беспризматическую структуру. На призматических участках видна форма призм — в виде дуги или аркады, которая чаще всего приподнята над поверхностью или расположена на одном уровне с ней (рис. 5, г). Встречаются также призмы неправильной формы. В области контактного пункта зубов рельеф поверхности всегда ровный, имеются призматические и беспризматические участки. В зоне, расположенной между шейкой зуба до его экватора, наиболее часто выявляются места выхода линий Ретциуса, которые называют перикиматами. Выше экватора на выпуклых поверхностях и буграх они просматриваются редко (рис. 6). Формы перикимат разнообразны, однако у каждого зуба они имеют определенные морфологические признаки, характерные только для него. Обычно перикиматы имеют форму неровной линии и циркулярно опоясывают поверхность зуба. Такие линии расположены через определенные промежутки, которые меньше у шейки зуба, а по направлению к окклюзионной поверхности постепенно увеличиваются. Одновременно утрачивается, четкость структуры и перикиматы становятся слабо различимыми. В некоторых случаях перикиматы образуются из дуг, острых углов, выступов и других фигур. Они либо располагаются на плоской поверхности эмали, либо ее поверхность может возвышаться или понижаться по обеим сторонам от перикиматы.
Перикиматы могут располагаться на беспризматической эмали или поверхность между ними повсеместно имеет призматическую структуру. Встречаются также одиночные призмы в виде выступов неправильной формы. В некоторых зубах призмы локализуются по одну сторону от перикиматы, а по другую имеется беспризматическая поверхность. В таких случаях отмечается закономерное чередование призматических участков, разделенных перикиматами.
6. Перикиматы на поверхности эмали. х500.
Таким образом, для периферической части эмали характерны значительные вариации в ее структуре, которые еще больше проявляются после травления раствором соляной кислоты. При этом происходит полное разрушение органических оболочек, в результате чего обнажаются кристаллические компоненты эмали и рельеф ее поверхности становится более контрастным, причем более рельефно выявляются ориентация кристаллов, формы призм и различные варианты их локализации (рис. 7).
На беспризматических участках кристаллы ориентированы перпендикулярно к поверхности эмали. Равномерно расположены их торцевые концы и поверхность имеет однородный мелкозернистый рельеф. Возможны также незначительные изменения в ориентации кристаллов, что приводит к появлению неоднородной структуры поверхности эмали.
На призматических участках, как и во внутренних слоях, в призмах хорошо выявляются аркадообразные головки, непосредственно переходящие в отростки (рис. 8, а,б). В литературе подобная форма призм описана как форма «замочной скважины». В таких случаях отростки призм чаще вклиниваются между головками смежных призм. Возможен другой вариант: призмы располагаются друг за другом так, что отросток, находясь над головкой нижней призмы, раздваивается и огибает ее со всех сторон (рис. 8,в). Отростки в этом случае менее выражены. В еще меньшей степени они выражены, когда призмы как бы сдавлены, сплюснуты. При этом возможна их атипичная форма, а в некоторых случаях призмы могут иметь замкнутые границы (рис. 8, г).
7. Призматические и беспризматические участки на поверхности эмали после травления ее кислотой. Сканограмма. х1000.
Четкие границы между призмами обусловлены разной ориентацией кристаллов: в центральных отделах кристаллы расположены почти перпендикулярно к поверхности, по периферии головок кристаллы ориентированы под некоторым углом к поверхности эмали. В случае одиночно расположенных призм среди беспризматической эмали кристаллы в призмах на открытой стороне аркады соединяются с кристаллами беспризматической эмали, при этом отростки призм не определяются.
8. Различные формы призм на поверхности эмали. Травление кислотой.
Органические и неорганические компоненты эмали. Как показывают результаты исследований некоторых авторов, морфологическое строение и химический состав эмали меняются в процессе ее формирования. Органическая основа эмали постепенно приобретает фибриллярную форму. В настоящее время формирование эмали рассматривают как единый процесс развития органического матрикса и его минерализации. При этом формирование и ориентация кристаллов минерального компонента определяются органическим матриксом эмали. По мнению некоторых исследователей, каждый кристалл имеет органическую оболочку, которая может сохраняться в сформированном зубе, а в период его роста определять форму и размеры кристалла. Органическую оболочку можно назвать органической матрицей, структурная организация которой способствует адсорбции ее поверхностным слоем минеральных компонентов, что приводит к образованию кристаллов.
Эти данные подтверждают и результаты электронной микроскопии. Энамелобласты на протяжении своей деятельности продуцируют органические вещества или предшественники фибриллярных структур. Между ними и клетками энамелобластов всегда имеется цитоплазматическая мембрана. Это свидетельствует о внеклеточном образовании эмалевого матрикса, что противоречит существовавшему ранее мнению о прекращении каждой клетки в эмалевую призму.
Первые этапы минерализации происходят одновременно с формированием белкового матрикса или вскоре после начала этого процесса. На декальцинированных срезах развивающейся эмали органическая сеть представлена длинными перегородками толщиной 8 нм, связанными между собой через одинаковые интервалы (25 нм) поперечными мостиками. Центрами нуклеации являются перегородки органической сети. Кристаллы формируются на обеих их сторонах. По мере завершения минерализации перегородки погружаются в кристалл.
С помощью методов деминерализации было доказано наличие в зрелой эмали органических веществ в виде субмикроскопической фибриллярной сети. Подобные структуры названы «ложе кристаллов органического матрикса».
Кроме субмикроскопической фибриллярной сети, которая используется для построения кристаллов, в эмали обнаружены также другие виды, или формы, органического вещества, а именно лентовидный органический материал и материал в виде аморфного вещества. Органическая фракция в эмали распределена неравномерно: наибольшее количество органических веществ обнаружено в области эмалево-дентинного соединения, эмалевых веретенах и пучках.
Имеются различные мнения о наличии призматических оболочек. Они обнаружены в зачатках зубов 5-месячного плода человека, при этом оболочки только частично окружают эмалевые призмы, так как прерываются межпризматическим веществом. В зрелой эмали призматические оболочки распознают по различной ориентации кристаллов на их сторонах. В деминерализованном органическом матриксе зрелой эмали человека также обнаружены хорошо выраженные призматические оболочки.
Полагают, что призматические оболочки — это оптический эффект, связанный с различной ориентацией кристаллов. Ряд исследователей не обнаружили признаков призматических оболочек или межпризматического вещества в зрелой эмали. Однако в некоторых случаях призматические оболочки хорошо определялись после травления зубов кислотами. Г. Н. Пахомов (1982), применив специальную методику «мягкой» деминерализации, наблюдал межпризматические оболочки в виде сеточки вокруг пустот на местах деминерализованных призм. На наличие органических веществ, принадлежащих призматическим оболочкам, указывали многие авторы [Боровский Е. В., Леус П. А., 1967].
Существует мнение, что образование призматической оболочки связано с вытеснением органического матрикса из центральных отделов к периферии призм и формирование кристаллов начинается около призматических оболочек, а затем распространяется к центру, поэтому эти участки богаты органическим компонентом, необходимым для инициации минерализации.
Имеются также расхождения во мнениях по поводу наличия межпризматического вещества. Результаты первых исследований в электронном микроскопе подтвердили существование межпризматического вещества, в котором фибриллы располагаются параллельно друг другу и в поперечном направлении между призмами содержится больше минеральных солей, чем в призмах.
Наряду с этим данные, полученные в других исследованиях, отвергают существование межпризматического вещества.
9. Прохождение рентгеновских лучей через блок эмали по Глас (схема).
Морфологическая картина зависит от ориентации призм и направления рентгеновских лучей (рис. 9). При их направлении перпендикулярно к поперечному сечению призм на проекции получается изображение аркад, при продольном расположении призм их границы не определяются (проекция слева), поскольку вся ткань имеет однородную плотность, а на проекции внизу видно чередование призм и так называемого межпризматического вещества. Такое изображение получается вследствие наслаивания структурных образований друг на друга. Межпризматические участки содержат большее количество межкристаллических микропространств и, следовательно, более свободно пропускают рентгеновские лучи. Кроме того, наблюдается разная ориентация кристаллов в головках и хвостовых отделах призм. Суммирующий эффект прохождения рентгеновских лучей через шлиф толщиной в несколько десятков призм, расположенных так, как показано на рис. 9, приводит иногда к появлению «межпризматического вещества».
Минерализация зуба не заканчивается после его прорезывания. В эмали и дентине этот процесс продолжается в течение длительного периода времени путем поступления необходимых веществ через кровь и слюну.
Дентин (dentinum). Дентин составляет основную массу зуба. Коронковая часть дентина покрыта эмалью, корневая — цементом. В дентине содержится до 72% неорганических веществ и около 28% органических веществ и воды. Неорганические вещества представлены главным образом фосфатом, карбонатом и фторидом кальция, органические — коллагеном. Дентин построен из основного вещества и проходящих в нем трубочек (рис. 10), в которых расположены отростки одонтобластов и окончания нервных волокон, проникающих из пульпы. Основное вещество содержит склеивающее вещество и коллагеновые фибриллы, собранные в пучки. В склеивающем веществе имеется большое количество минеральных солей. Процесс образования дентина происходит в течение всего периода функционирования зуба при наличии жизнеспособной пульпы. Дентин, образующийся после прорезывания зуба, называют вторичным. Он характеризуется меньшей степенью минерализации и большим содержанием коллагеновых фибрилл
10. Дентин зуба. Дентинные трубочки и межтубулярные зоны. х500.
Дентинные трубочки начинаются от внутренней поверхности дентина и доходят до эмалево-дентинной границы. Межканальцевое вещество представлено кристаллитами гидроксиапатита, имеет высокую плотность и значительную твердость, что в основном обусловлено высокой степенью его минерализации. Дентинные трубочки— это система, по которой могут циркулировать дентинная жидкость и поступать питательные вещества. В веществе дентина трубочки распределены неравномерно. Так, в зоне, прилежащей к пульпе, на единице площади отмечается максимальное количество трубочек, а по мере удаления от пульпы их количество уменьшается. Диаметр дентинных трубочек варьирует от 2 до 2,5 мкм, причем отмечается его уменьшение по мере приближения к эмалево-дентинной границе. Ширина межканальцевой зоны 4—8 мк.
Поверхность дентина со стороны полости зуба имеет неровные очертания вследствие чередования выпуклостей и кратерообразных впадин. Устья трубочек, как. правило, занимают центральную часть этих впадин. Кроме устьев дентинных трубочек диаметром 2—2,5 мк, можно наблюдать ряд устьев меньшего диаметра — от 0.1 до 0,5 мк. Стенки дентинных трубочек неровные вследствие выпячивания отдельных конгломератов кристаллов в их просвет.
По ходу трубочки имеется ряд ответвлений, диаметр которых составляет 1/3—1/5 часть диаметра основной трубочки. В каждой трубочке располагаются один — два отростка одонтобластов, которые полностью повторяют ход дентинных трубочек и проникают в их боковые ответвления. Количество этих ответвлений варьирует в широких пределах. На одних участках они вовсе отсутствуют, на других же их довольно много.
Внутренняя поверхность дентинных трубочек на электронограммах без предварительной деминерализации представлена электронно-плотной мембраной толщиной 30—40 нм, которая плотно прилегает к стенке трубочки. На некоторых препаратах эта мембрана образует колбообразные инвагинации. Возможно, последние представляют собой микропоры в стенке трубочки, служащие для обмена между трубочкой и межканальцевой зоной. После деминерализации дентина удается выявить, что вплотную к электронно-плотной мембране прилегает слой волокнистого вещества, толщиной 40— 90 нм. Таким образом, из приведенных данных видно, что стенка дентинной трубочки выстлана оболочкой сложного строения.
Отростки одонтобластов, расположенные в просвете трубочек, ограничены цитоплазматической мембраной типичного строения. Цитоплазма отростков представляет собой вещество невысокой электронной плотности. В цитоплазме расположено большое количество фибрилл умеренной электронной плотности диаметром 4—6 нм, которые ориентированы в разных направлениях. Иногда они объединяются в отдельные небольшие пучки. Фибриллы довольно равномерно распределены в цитоплазме. Кроме большого количества фибрилл, в цитоплазме отростков одонтобластов закономерно встречаются свободные рибосомы. Иногда обнаруживаются липидные гранулы умеренной электронной плотности.
Как во вторичном, так и в первичном дентине имеются нервные окончания. Они обнаружены в просвете Дентинных трубочек, расположены рядом с периферическими отростками, но не контактируют с ними. Не все дентинные трубочки содержат нервные окончания. Их количество варьирует на отдельных участках различных групп зубов. Наибольшее количество нервных окончаний в резцах, чем объясняется повышенная болезненность при препарировании кариозных полостей этой группы зубов. Кроме того, отмечено увеличение количества нервных окончаний в зонах дентина, прилежащих к шейке зуба, которые, как известно, отличаются также повышенной болевой чувствительностью. На основании этих данных можно объяснить механизм возникновения боли в дентине. Вокруг дентинных трубочек с течением времени могут появляться зоны повышенной минерализации, которые получили название перитубулярного, пли околоканальцевого, дентина.
Цемент (cementum). Цемент зуба состоит из 68% неорганических и 32% органических веществ и воды. Из неорганических веществ преобладают соли фосфата и карбоната кальция, органические вещества представлены главным образом коллагеном.
Различают клеточный цемент, расположенный в верхушечной части корня и в области бифуркации корней, и бесклеточный, покрывающий остальную часть корня. Клеточный цемент по составу и строению напоминает грубоволокнистую кость, содержит цементоциты. Бесклеточный цемент не имеет цементоцитов и состоит из коллагеновых волокон и аморфного склеивающего вещества.
В течение жизни постоянно происходит отложение цемента. При некоторых заболеваниях, например пародонтите и периодонтите, а также при повышении нагрузки на зуб происходит интенсивное отложение цемента, при этом формируется пшерциментоз.