Костный матрикс — межклеточное вещество костной ткани позвоночных с высокой концентрацией солей кальция.
Основным минеральным компонентом костного матрикса позвоночных служит сложная соль — минерал гидроксиапатит (Ca10(PO4)6(OH)2). Его кристаллы откладываются вдоль коллагеновых волокон. Органический компонент матрикса [1] составляет у человека около 30 % его массы. Из них 95 % приходится на коллаген I типа, остальные 5 % представлены протеогликанами и белками, специфическими для кости (остеонектин и остеокальцин). По другим данным, в компактной кости 70% костного матрикса составляют минеральные вещества, 20% - органические компоненты и 10% - вода; в губчатой кости содержание воды также около 10%, а содержание органических компонентов выше и составляет около 50% [1]. Кроме гидроксиапатита, в состав минерального компонента матрикса входит аморфный фосфат кальция.
Согласно раннее существовавшей терминологии:
коллагеновые волокна - это оссеин
протеогликаны и липиды - это оссеомукоид
Первый уровень — внутренняя структура минерала, второй — морфологическая структура минерала, третий — копланарное объединение минералов, четвертый — макроструктурное объединение минералов в единый комплекс внутри каждого костного органа. Показаны наиболее вероятные механизмы, определяющие стабильность воспроизведения параметров минерального матрикса на каждом уровне. В результате их функционирования формируются те варианты структуры минерального матрикса, которые являются запрограммированным отражением специфики данного участка органических структур.
Минеральный состав зубов, как и кости, представлен гидроксиапатитом с абсорбированными в нем карбонатами и различными катионами, связанными друг с другом в плотную кристаллическую массу. В зубах постоянно идет процесс смены старых минеральных компонентов, постепенно вымываемых из зубов, на новые, поступающие им на смену. Процесс поступления и рассасывания наблюдается главным образом в дентине и цементе и очень ограниченно представлен в эмали. В эмали процессы обмена осуществляются в основном за счет диффузионного обмена с компонентами слюны, и практически не представлен процесс обмена с растворами, присутствующими в пульпе зуба.
Скорость вымывания и позиционирования минералов в цементе почти равна скорости этих процессов в окружающей кости челюсти, в то время как скорости абсорбции и поступления минералов в дентин составляют только 1/3 таковых в кости. У цемента функциональные характеристики — почти такие же, как у обычной кости, включая присутствие остеобластов и остеокластов, в то время как дентину эти характеристики не свойственны, как говорилось ранее. Эта разница, несомненно, объясняет различия скоростей минерального обмена.
В итоге постоянный обмен минеральных веществ наблюдается в дентине и цементе зуба, хотя механизм этого обмена в дентине не ясен. Эмаль обнаруживает чрезвычайно медленный обмен минеральных составляющих, поэтому в ней сохраняется по большей части неизменным один и тот же состав минеральных солей в течение всей жизни.
Патология зубов
Двумя наиболее распространенными видами патологии зубов являются кариес и нарушения прикуса. Кариес проявляется разрушением зубов, а нарушение прикуса заключаются в нарушении проекции верхних и нижних зубов по отношению друг к другу и отсутствии правильного смыкания зубов.
Кариес, роль бактерий и потребляемых углеводов. Не вызывает возражений мнение о том, что кариес является результатом воздействия на зубы бактерий, наиболее распространенной из которых является Streptococcus mutatis. Первым признаком развивающегося кариеса служит появление пигментации — налета, образованного выпавшими в осадок веществами, присутствовавшими в слюне и пище. Эти пятна заселяет большое количество бактерий — такой комбинации вполне достаточно для развития кариеса. Бактерии нуждаются в углеводах в качестве источника питания. Если углеводов достаточно, метаболические системы микроорганизмов мощно активируются, и бактерии начинают размножаться. Кроме того, они выделяют кислоты, особенно молочную кислоту, и протеолитические ферменты. Кислоты являются основной причиной развития кариеса, потому что соли кальция зубов при повышении кислотности среды медленно растворяются. Если минеральные вещества начали растворяться, то остающийся органический матрикс гидролизуется протеолитическими ферментами.
Эмаль зуба является первым барьером на пути развивающегося кариеса. Эмаль гораздо более устойчива к деминерализации кислотами, чем дентин, в первую очередь потому, что кристаллы эмали плотнее и почти в 200 раз больше по объему, чем кристаллы дентина. Если кариес проникает через эмаль к дентину, то он ускоряется во много раз, т.к. растворимость минеральных веществ дентина существенно выше, чем солей эмали.
В связи с тем, что бактерии, вызывающие кариес, нуждаются в углеводах как источнике питания, часто утверждают, что использование в рационе больших количеств углеводов ведет к быстрому развитию кариеса, однако в этом случае важно не количество углеводов, а частота их употребления. Если углеводы съедать многократно маленькими порциями в течение дня, то бактерии в итоге постоянно получают свой излюбленный метаболический субстрат, что и ускоряет развитие кариеса.
