Дентин зуба – строение и функции, гистологические препараты

Изучению структуры твердых тканей зуба посвящены многочисленные исследования. Особенности строения эмали и дентина в значительной степени зависят от их физико-химических и физиологических свойств — прочности, проницаемости, деминерализации и реминерализации. Микроповреждения эмали характеризуются изменением состава, формы, размеров и взаимной ориентации кристаллов апатитов [1]. Трудности исследования тканей зуба определяются целым рядом причин и прежде всего — необходимостью специальной подготовки ткани для морфологического исследования (фиксация, дегидратация, декальцинация и окраска для оптической микроскопии, фиксация, контрастирование, напыление, изготовление реплик — для электронной микроскопии). При этом структура тканей искажается, а физико-механические свойства тканей претерпевают значительные изменения. С этой точки зрения возможности атомно-силовой микроскопии (АСМ) при исследовании твердых тканей зуба (эмали и дентина) имеют очевидные преимущества.

Строение дентина зуба –

Дентин состоит из обызвествленного межклеточного вещества, которое пронизано так называемыми «дентинными канальцами» (дентинными трубочками), за счет которых обеспечивается трофика и минерализация дентина. Дентинные канальца идут радиально, в коронковой части зуба – по направлению от стенки пульповой камеры к эмалево-дентинной границе, а в корневой части зуба – от стенки корневого канала к поверхности корня зуба. Однако, если в корневой части зуба, а также в области окклюзионной поверхности коронки зуба – дентинные канальца имеют практически прямую форму, то в боковых отделах коронки они уже будут S-образно изогнуты.

Дентинные канальца (электронная микроскопия) –

Диаметр канальцев составляет от 0,5 до 4 мкм, причем они будут шире во внутренних отделах дентина и постепенно суживаются кнаружи (вроде уплощенного конуса). Внутри канальцев находятся отростки одонтобластов, безмиелиновые нервные волокна, а также циркулирует тканевая жидкость. Сами одонтобласты находятся за пределами дентина – их тела располагаются в поверхностном слое пульпы, а их отростки, проходя по всей длине дентинных канальцев, заканчиваются в области эмалево-дентинной границы (рис.8).

От дентинных канальцев в перпендикулярном направлении отходят боковые каналы. Особенно много их отходит в предентине и внутренних слоях околопульпарного дентина (в 100–200 мкм от границы с пульпой). Их достаточно мало в средних отделах дентина и вновь становится много на периферии – в области плащевого дентина. В боковых каналах находятся боковые ответвления отростков одонтобластов, которые анастамозируют между собой. Напомним, что именно одонтобласты участвуют в образовании органического матрикса дентина и дальнейшей его минерализации.

Одонтобласты, предентин и дентинные канальцы (гистология) –

Обратите внимание, что на гистологическом препарате (рис.6) – предентин выглядит как светлая полоса, переходящая в зону со сферическими образованиями более темного цвета (глобулами). Слой предентина обладает минимальной минерализацией, и состоит в основном из органического матрикса – переплетенных коллагеновых фибрилл (рис.7). Сферические образования на границе предентина и околопульпарного дентина – это не что иное как «калькосфериты», являющиеся очагами минерализации. Маломинерализованный дентин, располагающийся вокруг таких глобул, носит название «интерглобулярного».

В дальнейшем глобулы сливаются, образуя однородный высокоминерализованный дентин. Также стоит обратить внимание, что при приближении дентинных канальцев к эмалево-дентинной границе или слою цемента – их концы образуют крупные терминальные ответвления (похожие на ветви дерева). Ряд терминальных отрезков дентинных канальцев проникает даже сквозь эмалево-дентинную границу, формируя так называемые «эмалевые веретена». По мнению большинства авторов эти образования участвуют в минерализации глубоких слоев эмали.

Архитектоника дентинных канальцев –

Плотность расположения канальцев отличается в разных слоях дентина. Плотнее всего одни расположены в околопульпарном дентине, где на 1 мм2 дентина их приходится от 50 000 до 75 000. На 1 мм2 плащевого слоя дентина их будет приходиться только – от 15 000 до 30 000. Но обратим ваше внимание, что в данном случае уменьшается не количество канальцев как таковых, а именно плотность их расположения в поверхностных слоях дентина (в связи с радиальным их направлением и при одновременном увеличении площади внешних слоев).

Распространенность

Данные о распространенности патологической резорбции имеют существенные расхождения. Так, E. Harris [31] в своем исследовании определял частоту апикальной резорбции корня в постоянном прикусе у пациентов, которые не лечились ортодонтически, и выявил, что от 7 до 10% из 306 пациентов проявили очевидную апикальную резорбцию. F. Vier и J. Figueardo [68] показали, что распространенность зубов с периапикальными поражениями, имеющими резорбцию составляет более 82%. В докладе M. Haapasalo и U. Endal [29] внутренней воспалительной резорбцией корня оценивалась распространенность от 0,1 до 1%, подтверждая, что оценка довольно грубая и может быть неправильной.

Различия методов изучения, изменчивость рентгенологического изображения до и после лечения, неправильная диагностика и необнаруженные поражения являются проблемами при определении общей распространенности патологической резорбции корня зуба.

В некоторых случаях трудно определить, с чем связано нарушение структуры зуба: из-за нарушений в развитии или механизмов резорбции. [52]

Строение дентинных трубочек –

Дентинные канальца проходят в так называемых дентинных трубочках. Стенка каждой дентинной трубочки образована так называемым «перитубулярным дентином», который отличается очень высокой степенью минерализации и отсутствием коллагеновых волокон. Между дентинными трубочками располагается так называемый «интертубулярный дентин», который отличается меньшей степенью минерализации и большим количеством коллагеновых волокон (фибрилл). Дентинные трубочки полые внутри, и поэтому их часто и называют дентинными канальцами.

Изнутри каждая трубочка изнутри покрыта тонким слоем органического вещества – этот слой содержит высокую концентрацию гликозаминогликанов и его обычно называют мембраной Неймана. По центру дентинных канальцев располагаются отростки одонтобластов (волокна Томса). Пространство между отростком одонтобласта и стенкой дентинной трубочки заполнено дентинной жидкостью, которая схожа по составу с плазмой крови. Помимо отростков одонтобластов и тканевой жидкости в них также расположены и безмиелиновые нервные волокна (однако их можно встретить только в околопульпарном дентине).

Схема строения дентина –

Перитубулярный и интертубулярный дентин –

В процессе дентиногенеза интертубулярный дентин, расположенный между дентинными трубочками, образуется раньше, чем перитубулярный (24stoma.ru). Отложение перитубулярного дентина происходит изнутри уже сформированных дентинных канальцев (активное участие в этом принимают отростки одонтобластов). Толщина перитубулярного дентина со стороны пульпарного конца трубочки – составляет от 40 до 50 нм, а со стороны эмалево-дентинной границы – от 500 до 700 нм.

Как мы уже сказали выше – перитубулярный дентин обладает значительно более высокой минерализацией. К примеру, содержание гидроксиапатита в нем будет на 40% больше, чем в интертубулярном, а вот органические компоненты в нем практически отсутствуют. Это приводит к тому, что при возникновении среднего кариеса перитубулярный дентин будет разрушаться значительно быстрее интертубулярного. И как следствие – происходящие процессы деминерализации будут приводить к расширению дентинных канальцев и увеличению проницаемости дентина в том числе и для патогенных бактерий.

В свою очередь интертубулярный дентин содержит много органических компонентов, например, обызвествленных коллагеновых фибрилл диаметром около 75 нм (при этом кристаллы гидроксиапатита располагаются вдоль оси фибрилл). Коллагеновые фибриллы образуют так называемый «каркас», который служит основой для отложения минеральных солей. Ниже вы сможете увидеть как выглядит коллагеновый каркас дентина на снимках электронной микроскопии, которые сделаны после его принудительной деминерализации.

Органический матрикс дентина –

Органический матрикс дентина располагается между дентинными трубочками (в интертубулярном дентине). Он состоит из коллагеновых фибрилл и расположенного между ними аморфного вещества. Интересным является то, что направление коллагеновых фибрилл и их структура – будут отличаться в плащевом и околопульпарном слоях дентина. Это связано с тем, что в ходе первичного дентиногенеза сначала вырабатывается органический матрикс именно плащевого дентина, и только уже потом – матрикс околопульпарного дентина.

В плащевом дентине будут преобладать волокна, идущие в радиальном направлении, параллельно ходу канальцев («волокна Корфа»). Но особенностью волокон Корфа является не только их направленность, но и то, что они будут состоять из достаточно толстых фибрилл, объединенных в конусовидно-суживающиеся пучки. Причем стоить уточнить, что радиально-параллельное направление волокон Корфа больше характерно для той части плащевого дентина, которая ближе всего к окклюзионной поверхности коронки зуба. А на боковых поверхностях коронки и в области корня – волокна Корфа приобретают все более косое направление.

Как мы уже сказали выше – матрикс околопульпарного дентина образуется позже, чем плащевого. Одонтобласты в этот период синтезируют намного более тонкие фибриллы, которые переплетаются друг с другом (см.рис.ниже). Эти волокна будут располагаться тангенциально, т.е. они отходят от дентинных канальцев почти под прямым углом (их называют «волокна Эбнера»). Но коллагеновые волокна не являются единственным компонентом органического матрикса дентина, и нельзя забывать про окружающее их аморфное вещество.

Коллагеновые фибриллы в околопульпарном дентине –

Аморфное вещество –

Коллагеновые волокна со всех сторон окружает основное аморфное вещество, которое состоит преимущественно из гликозаминогликанов (хондроитинсульфатов). Помимо них в состав органического матрикса входят большое количество неколлагеновых протеинов (их доля составляет около 20% от органического матрикса дентина). Аморфное вещество также содержит и протеогликаны, которые образуются в результате соединения хондроитинсульфатов и неколлагеновых протеинов.

Неколлагеновые протеины играют важную роль в процессах минерализации дентина. Ниже мы перечислили основные их разновидности –

кальций-связывающие протеины,
костные морфогенетические протеины (BMP),
гликопротеины (фибронектин, остеонектин),
кальциевая АТФаза и алкалиновая фосфатаза,
коллагеназы и коллагенусваивающие энзимы, необходимые для перестройки органического матрикса.

В органической основе дентина идентифицированы также липиды (гликолипиды и фосфолипиды), вероятно, участвующие в минерализации матрикса.

Нервные волокна –

Безмиелиновые нервные волокна проникают в дентин из периферических отделов пульпы, причем их можно выявить только в предентине (они проникают в него на глубину нескольких микрометров, и лишь редкие волокна – на глубину от 100 до 200 мкм). Кроме того нервные волокна обнаруживаются не во всех, а только в некоторых дентинных канальцах. В более периферических слоях дентина нервные окончания вообще отсутствуют, а в формировании болевых импульсов главную роль в данном случае играет дентинная жидкость (изменение гидродинамических условий).

Особенности неорганического матрикса –

Дентин состоит преимущественно из фосфата кальция (в форме кристаллов гидроксиапатита), а также в небольшого количества фторида и карбоната кальция. Кристаллы гидроксиапатита в дентине значительно меньше и тоньше, если сравнивать их с зубной эмалью, и имеют следующие размеры – длина 20 нм, ширина 18-20 нм, толщина 3,5 нм. Т.е. кристаллы достаточно мелкие и имеют иглообразную форму. Электронная микроскопия позволила установить, что эти кристаллы находятся не только снаружи коллагеновых волокон, но и внутри них (располагаясь даже между коллагеновыми фибриллами).
Для дентина характерна особая форма отложения кристаллов минеральных солей. Если, например, в основном веществе костной ткани отложение минеральных солей происходит равномерно (в виде мельчайших кристалликов), то в дентине процесс минерализации протекает в несколько этапов. На первом этапе происходит формирование кристаллических структур шаровидной формы (в виде «глобул» – калькосферитов), между которыми по-прежнему сохраняются участки с необызвествленным или мало обызвествленным основным веществом – интерглобулярным дентином.

Глобулярный и интерглобулярный дентин (гистология) –

Глобулярный и интерглобулярный дентин лучше всего видны на границе околопульпарного дентина и предентина (в коронковой части зуба), т.к. именно в этой зоне активно протекает минерализация вторично-образованного дентина. Кроме того, именно в этой зоне можно обнаружить самые крупные калькосфериты. Постепенно глобулы увеличиваются в размерах и сливаются, образуя однородный высоко минерализованный дентин.

Что такое линии Оуэна и линии Эбнера –

Первичный (физиологический) дентин образуется в период формирования и прорезывания зуба. Его продуцируют одонтобласты со скоростью примерно 4-8 мкм/сутки, причем в деятельности одонтобластов есть периоды активности и покоя. Такая периодическая смена активности одонтобластов приводит к наличию в дентине так называемых ростовых и контурных линий.

Контурные линии Оуэна – отражают суточный ритм отложения дентина одонтобластами. Они расположены под прямым углом к дентинным трубочкам и соответствуют «периодам покоя» в деятельности одонтобластов. В эти периоды будет происходить намного менее интенсивная минерализация дентина – с образованием очень мелких интерглобулярных пространств. Число линий Оуэна может увеличиваться при патологических состояниях организма, которые влияют на процессы минерализации твердых тканей зубов.

Ростовые линии Эбнера – соответствуют более медленному 5-ти суточному циклу формирования органического матрикса дентина одонтобластами, т.е. периодам меньшей минерализации основного вещества дентина.

Мертвые пути в дентине –

Также в дентине могут обнаруживаться так называемые мертвые пути (на шлифах зубов), которые возникают при гибели части одонтобластов. Некоторые авторы говорят о том, что только обнажение 1 мм площади детина – приводит к гибели до 30 000 одонтобластов. При этом, содержащие в дентинных канальцах отростки подвергаются распаду, соответственно, полости дентинных канальцев будут заполнены продуктами распада и газообразными веществами.

Благодаря наличию газов такие дентинные канальцы (мертвые пути) и выглядят черными на шлифах зубов. Кстати, термин «мертвые пути» ввел в обращение Е.Fish. Также стоит отметить, что чувствительность дентина в таких участках снижена, а со стороны пульпы зуба в этих участках будет отмечаться усиленная выработка третичного дентина.

Диагностика

В большинстве случаев патологическая резорбция корня зуба протекает бессимптомно и выявляется при рутинном рентгенографическом обследовании. На современном этапе количество выявляемых резорбций увеличилось за счет внедрения конусно-лучевой компьютерной томографии (КЛКТ).

В своем исследовании K. Aziz [9] доказал, что двумерное изображение часто не отражает истинного характера или степени резорбтивного процесса.

K. Vasconcelos [67] в своем сообщении указывает, что КЛКТ помогает определить наличие и топографию резорбтивного участка корня, что предопределяет тактику лечения.

Вторичный и третичный дентин –

Вторичный дентин отлагается (со стороны пульповой камеры) в течение всей жизни индивида, что приводит к постепенному сокращению объема пульповой камеры. Вторичный дентин как и первичный – продуцируется одонтобластами. Вторичный дентин отличается от первичного (образующегося во время формирования и прорезывания зубов) – менее правильной структурой, что выражается в изменении направления и количества дентинных канальцев и коллагеновых волокон, а также более низкой степенью минерализации. Уменьшается и сам размер дентинных канальцев.

Отложения вторичного дентина более активно происходят в области крыши пульповой камеры, а также в ее боковых стенках. Кроме того, вторичный дентин активно откладывается в области дна пульповой камеры (в многокорневых зубах). В связи со всем этим постепенно изменяется и форма пульповой камеры – рога пульпы уплощаются, сокращается ее объем. Интересным фактом является то, что у мужчин интенсивность отложения вторичного дентина выше. Кроме того отмечают, что с возрастом интенсивность отложения вторичного дентина уменьшается.

Еще один вид дентина – это так называемый «третичный дентин» (dentinum tertiarium), который также называют репаративным или иррегулярным. В отличие от вторичного дентина, который достаточно равномерно вырабатывается с внутренней поверхности пульповой камеры – образование третичного дентина происходит локально. К локальному образованию дентина приводит влияние на зуб сильных раздражающих факторов, например, это происходит при разрушении или повышенной стираемости эмали, обнажении дентина.

При медленно развивающемся кариесе выработка третичного дентина позволяет в течение какого-то времени – препятствовать проникновению в пульпу патогенных бактерий и их токсинов. Таким образом третичный дентин выполняет защитную функцию. Еще стоит отметить, что третичный дентин также отличается неправильным направлением дентинных канальцев, либо они могут вообще отсутствовать.

Дентин зуба: гистология

Ниже вы можете можете увидеть гистологию тканей зуба в потрясающем разрешении, а также отличную лекцию по морфологии дентина на английском языке (при желании можно включить субтитры и в настройках выбрать перевод с английского на русский).

Возрастные изменения дентина –

Выше мы уже говорили, что с возрастом происходит отложение вторичного и третичного дентина, что также приводит к уменьшению размера пульпы. Но в зубах пожилых людей часто можно заметить участки дентина, в которых минеральные соли откладываются уже не только в основном веществе, но и внутри самих дентинных канальцев (происходит это на фоне процессов дегенерации отростков одонтобластов). В результате происходит полная облитерация просвета канальцев, т.е. их физиологический склероз.

Облитерация просвета канальцев приводит к снижению чувствительности зуба. Кроме того, показатели преломления света у канальцев и у основного вещества – в этом случае выравниваются, и поэтому такие участки дентина выглядят прозрачными. Соответственно, такой дентин очень часто называют «прозрачным» или «склеротическим». Образование прозрачного дентина чаще всего происходит сначала в апикальной части корня, а потом медленно распространяется в направлении коронковой части зуба. Надеемся, что наша статья оказалась Вам полезной!

Источники:

1. Высшее профессиональное образование автора в стоматологии, 2. The European Academy of Paediatric Dentistry (EU), 3. «Анатомия зубов человека» (Гайворонский, Петрова). 4. «Терапевтическая стоматология» (Политун, Смоляр), 5. «Гистология органов ротовой полости» (Глинкина В.В.).