1.2.20 Ткани зуба
Рассмотренная
выше костная ткань, хорошо приспособленная к восприятию высоких нагрузок,
все-таки не является самой прочной в организме человека. Известны, по крайней
мере, еще три вида тканей сравнимых по прочности с костью, это ткани образующие
зубы – эмаль, дентин и цемент.
Высокие
прочностные характеристики тканей зуба обеспечивают возможность механической
обработки пищи, которая порой сама достаточно тверда. Нагрузка на зубы в акте
жевания составляет 100-1500 Н, в зависимости от области расположения зуба
(Дудель Й. и соавт., 1996). У животных высокая прочность зубов позволяет им не
только обрабатывать грубые корма, но являться орудиями нападения и защиты.
Размеры
зубов и число их корней соотносятся с величинами приходящихся на них нагрузок,
крупнее - коренные, имеющие до трех корней, мельче – резцы, с одним корнем. С
уровнем нагрузок коррелирует и толщина эмали, которая больше на жевательной
поверхности зуба достигая 3.5 мм (Бобровский Е.В., Леус П.А., 1979). Средняя
плотность зуба в области венца составляет 2.38 (Березовский В.А., Колотилов
Н.Н., 1990). Это является наивысшим показателем плотности для тканей человека.
Зубы являются производными
эктодермы и мезенхимы. Зачаток зуба создается после концентрации эпителиальных
клеток и погружении их внутрь челюстей* (Бажанов Н.Н., 1970). Эмаль
формируется из эмалевого органа, образующегося из многослойного эпителия
выстилки полости рта, дентин, цемент, а также пульпа зуба из мезенхимы (Быков
В.Л., 1996). Впоследствии имевшиеся клетки исчезают из поверхностных слоев там,
где развивается эмаль. В цементе и дентине клетки сохраняются. Дентинобласты
или одонтобласты являются клетками мезенхимального происхождения (Сапин М.Р.,
Билич М.Р., 1996).
Эмаль состоит из эмалевых призм
(Рис.1.28), проходящих сквозь всю толщину данной ткани. Призмы собраны в пучки,
расположенные радиально, под прямым углом к эмалево-дентинной границе.
Соединение призм между собой обеспечивается межпризматическим веществом. В
химическом составе эмали превалируют неорганические вещества 96-97%, из которых
более 80% фосфорнокислого кальция. Органических веществ 3-4%, это не только
межпризматическое вещество, но и фибриллы пронизывающие непосредственно саму
призму. Фибриллы образуют трехмерную сеть, а меж ее петлями располагаются
кристаллы минеральных солей (Федоров Ю.А., 1970).
Эмалевые призмы – главная
структурно-функциональная единица эмали. Призмы проходят радиально, пучками
через всю ее толщу (преимущественно перпендикулярно дентиноэмалевой границе).
Они несколько изогнуты в виде буквы «S» и состоят из кристаллов
гидроксиапатита восьмикальциевого фосфата. Кристаллы в эмали крупнее, чем в
дентине, их толщина 25-400 нм, ширина 40-90нм, длина 100-1000 нм. Форма призм
на поперечном сечении – овальная, полигональная или в виде замочной скважины, а
диаметр 3-5 мкм. Диметр призм увеличивается от дентиноэмалевой границы к
поверхности эмали приблизительно в 2 раза. Призмы отделяются межпризматическим
веществом идентичным веществу эмалевых призм, однако кристаллы гидроксиапатита
в нем ориентированы приблизительно под прямым углом к кристаллам, образующим
призму. Степень его минерализации ниже, чем призмы, оно также имеет меньшую
прочность. Каждая призма снабжена оболочкой с содержанием белков больше, чем в
самой призме (Быков В.Л., 1996). Эмалевую призму вырабатывает одна клетка (Хэм
А., Кормак Д., 1983).
По данным М.Р.Сапина, Г.Л.Билич
(1996) эмалевые призмы имеют толщину 3–5 мкм и состоят из овальных тубулярных
субъединиц длиной 0.1 мкм и диаметром 3–6 нм, расположенных по оси призмы имеющей
S-образное
направление. В эмали обнаруживается белок коллагенового типа и мукополисахариды
(Бобровский Е.В., Леус П.А., 1979). По всей видимости, именно коллаген является
волокнистой матрицей эмали, а гликозаминогликаны скрепляют призмы и соединяют
волокна и кристаллы.
Эмаль самая твердая из всех тканей
организма, и соответствует 7° по шкале твердости* (Пеккер Р.Я., 1971). Твердость эмали увеличивается в процессе онтогенеза
(Федоров Ю.А., 1970). В численном выражении твердость эмали 3776´106
Нм-2, а предел прочности 3432–4511´104 Нм-2
(Березовский В.А., Колотилов Н.Н., 1990).
Дентин часто рассматривают как
специализированную костную ткань, которая по твердости в 4-5 раз мягче эмали,
но тверже и прочнее чем цемент и кость. В дентине обнаруживается коллаген
первого типа, гидроксиапатит, клетки одонтобласты Волокна направлены радиально
и сам дентин пронизан каналами – дентинными трубочками (Быков В.Л., 1996). В
дентине обнаружен остеонектин (Бойчук Н.В. и соавт., 1997). Это его еще больше
сближает с костной тканью. Более того, дентин можно рассматривать как особый
вид незрелой костной ткани. В той и другой ткани присутствуют коллагеновые
волокна из коллагена первого типа, кристаллы гидроксиапатита, остеонектин, а также
имеются микроканалы.
Дентин - ткань менее прочная, чем
эмаль. В ней, так же как и в эмали, отсутствуют клетки. По данным С.М.Ремезова
(1965) твердость дентина в 5-6 раз меньше, чем у эмали и равна 58.9 кг/мм2
и соответствует 5-6° по шкале твердости** (Пеккер Р.Я.,
1971). В численном выражении твердость дентина 726´106
Нм-2, а предел прочности составляет 1961´104
Нм-2 (Березовский В.А., Колотилов Н.Н., 1990).
Остов дентина образуют коллагеновые
волокна, взаимодействующие с кристаллами минеральных солей расположенные между
ними (Бажанов Н.Н., 1970). Процент органических веществ в дентине составляет
более 26%, что меньше чем в эмали (Пеккер Р.Я., 1971). По данным М.Р.Сапина,
Г.Л.Билич (1996) коллагеновые волокна в дентине расположены радиально в
наружном слое, и тангенциально во внутреннем.
Цемент третья твердая ткань зуба.
По своему строению и химическому составу данная ткань сходна с костной тканью.
Ее образуют коллагеновые волокна, соли кальция, бесструктурное склеивающее
вещество и клетки – цементоциты, соединяющиеся друг с другом отростками
(Гаврилов Е.И., 1969). Содержание органических веществ в цементе составляет
почти 33% (Пеккер Р.Я., 1971).
Цемент напоминает по своему строению костную ткань, прежде всего тем, что образован обызвествленными пластинками, расположенными нерегулярно. Именно в цемент внедряются коллагеновые волокна, скрепляющие зуб с периодонтом (Сапин М.Р., Билич Г.Л., 1996). Отличием цемента от кости является, отсутствие сосудов, наличие специализированных клеток – цеметоцитов, а также то, что он не подвержен постоянной перестройке (Быков В.Л., 1996). Думается отсутствие перестройки в цементе можно объяснить тем, что величина и направление нагрузки на зубы примерно постоянны в течение жизни.
* С нашей точки зрения,
это происходит в результате давления челюстей друг на друга.
** Шкала твердости по
Моосу: 1-тальк, 2-гипс, 3-кальцит, 4-флюорит, 5-апатит, 6-ортоклаз, 7-кварц,
8-топаз, 9-корунд, 10-алмаз.
Автор:
Архипов С.В. – С.В. Архипов-Балтийский является псевдонимом, который использовался до начала 2006 года с целью более точной дифференцировки на научном поле.
Цитирование:
Архипов-Балтийский СВ. Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 1. Гл. 1-4. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004. [aleph.rsl.ru]
Архипов-Балтийский СВ. Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 2. Гл. 5-6. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004. [aleph.rsl.ru]
Примечания:
Первая крупная публикация автора, посвященная морфомеханике живых систем, биомеханике пояса нижних конечностей и связки головки бедра, ligamentum capitis femoris (LCF).
Ключевые слова
ligamentum capitis femoris, ligamentum teres, связка головки бедра, анатомия, морфомеханика, биомеханика
Биомеханика и морфомеханика