SMALTUL - structura histologica a smaltului, proteinele smaltului, benzile lui Hunter si Schreger

SMALTUL

Se mai numeste si adamantina sau email. Smaltul este situat la suprafata dentinei, la nivelul coroanei. Este mai gros la nivelul suprafetelor ocluzale si se subtiaza spre coletul dintelui.

Smaltul reprezinta o membrana semipermeabila, la nivelul careia se realizeaza nutritia si mineralizarea lui si a dintelui. Este interpus intre mediul extern si intern si se adapteaza modificarilor care apar. Cand capacitatea de adaptare este depasita apare caria dentara. Emailul este o bariera, impiedicand patrunderea microbilor in dinte. Odata cu imbatranirea capacitatea functionala si permeabilitatea smaltului scad.

Smaltul reprezinta un invelis protector al dintelui, cu origine epiteliala. Celulele responsabile de formarea smaltului, ameloblastele( adamantoblastele), se pierd in momentul eruptiei dentare, astfel incat smaltul nu se mai poate reinoi. Pentru a compensa acest aspect, smatul si-a dobandit o organizare structurala complexa si un grad inalt de mineralizare, in starea sa matura. Aceste caracteristici reflecta ciclul de viata particular al celulelor formatoare de smalt si caracteristicile fizico-chimice unice ale proteinelor matriciale, care regleaza formarea cristalelor foarte lungi ale smaltului. Aceste caracteristici deosebesc smaltul de toate celelalte tesuturi ale organismului.

Smaltul este translucent, dintele avand o culoare variabila de la galben deschis, la gri-alb. Acest aspect se explica prin grosimea diferita a smaltului, maxima la nivelul suprafetelor ocluzale, de aproximativ 2,5 mm si minima la nivelul liniei cervicale. Aceasta variatie a grosimii determina culoarea dintelui, deoarece dentina galbena subiacenta se vede prin zonele mai subtiri de smalt.

Smaltul complet format reprezinta matricea extracelulara cu cea mai inalta mineralizare cunoscuta, constand in:

96% substante minerale ( cel mai dur tesut al organului)

2,3 % apa

1,7% substante organice

o      proteine de tipul cheratinei

o      aminoacizi

Substantele minerale sunt deci reprezentate de cristale de hidroxiapatita. La nivelul cristalelor pot fi incorporati diferiti ioni( strontiu, magneziu, fluor sau plumb), daca sunt prezenti in perioada de formare a smaltului. Susceptibilitatea acestor cristale de a fi dizolvate de catre acizi, reprezinta substratul chimic pentru aparitia cariilor dentare.

Din cauza continutului sau inalt mineral, smaltul este extrem de puternic, putand sa reziste fortelor mecanice aplicate pe parcursul functionarii. Aceasta duritate, il face insa casant. Din aceasta cauza, un strat subiacent de dentina mai rezistenta, este necesar pentru a mentine integritatea smaltului. Daca acest strat de sustinere format din dentina este distrus prin carii, sau igiena cavitara necorespunzatoare, smaltul ramane fara sustinere si se poate fractura usor.

Structura histologica a smaltului

Datorita caracterului particular al smaltului, de matrice puternic mineralizata, structura acestuia este dificil de studiat in preparatele histologice.

Cand sunt examinate sectiuni demineralizate conventionale, in zonele ocupate anterior de catre smaltul matur, pot fi observate doar spatii goale, doarece substantele minerale sunt dizolvate, iar materialul organic a fost spalat.

In sectiunile de smalt decalcifiat in dezvoltare, este retinut destul material organic pentru a fi observate unele detalii ale structurii sale.

Folosirea unui microscop electronic, cu sectiuni subtiri si cu o mare putere de procesare, a determinat depasirea multor dificultati de studiu pentru smalt.

Smaltul dentar se considera a fi format din:

Prismele adamantine

Substanta interprismatica

Ambele structuri sunt reprezentate de o matrice organica in care se depun saruri minerale.

Prismele adamantine au fost considerate unitatile morfologice ale smaltului. Au fost pentru prima data descrise ca fiind hexagonale in sectiune transversala si termenul de prisma a smaltului a fost folosit frecvent.

Ulterior, s-a dovedit ca prismele de smalt nu se incadreaza intr-o forma strict geometrica.

Prisma adamantina are o forma asemanatoare cu un cilindru si este formata din cristale de hidroxiapatita cu axul lung orientat in cea mai mare parte, paralel cu axul lung al prismei, in special pentru cristalele aflate in portiunea centrala a prismei.

Substanta interprismatica inconjoara si solidarizeaza prismele. La acest nivel cristalele de hidroxiapatita sunt orientate in diferite directii.

Limita dintre prisma si substanta interprismatica este marcata de un spatiu ingust care contine un material organic conoscut sub numele de membrana sau teaca prismei.

Referat: Vitaminele - surse alimentare de vitamine Referat: 41 de sfaturi pentru viata lunga recomandate de doctor

La nivel cervical, teaca prismei lipseste, astfel incat cristalele din substanta interprismatica sunt confluente cu cele ce constituie prisma.

In sectiuni longitudinale ale prismelor smaltului, portiunea laterala a cristalelor din prisma se continua neintrerupt in substanta interprismatica, localizata cervical pana cand cristalele sunt asezate aproape perpendicular pe prisma.

In sectiuni transversale prismele adamantine au fost comparate cu o "gaura de cheie" sau " racheta de tenis". Dimensiunile acestor prisme sunt de 2 µm lungime, 4 µm latime si 8 µm inaltime. Deoarece analogia cu gaura de cheie nu acopera adecvat unele variatii in aranjamentul structural al componentelor smaltului si nu corespunde modelului de formare a smaltului, aceasta terminologie este pe cale de a fi abandonata.

Actualmente, se considera ca terminologia cea mai adecvata pentru descrierea modelului smaltului este de baghete cilindrice, solidarizate prin substanta interbaghetara. Notiunea de bagheta in viitor o va inlocui pe cea de prisma.

Proteinele smaltului

Smaltul in formare nu exprima un strat de presmalt distinct si nemineralizat, ca si osteoidul si predentina. La nivelul smaltului, cristalele cresc direct pe suprafetele secretorii ale ameloblastelor.

Matricea organica a smaltului este formata doar din proteine noncolagene, cateva enzime si proteine ale smaltului.

Dintre proteinele smaltului, 90% sunt reprezentate de un grup heterogen de proteine cu greutate moleculara mica, cunoscute sub numele de amelogenine. Restul de 10% este format din nonamelogenine, cum sunt enamelina si ameloblastina.

Amelogeninele se acumuleazaa pe parcursul etapei secretorii. Regleaza cresterea in grosime si latime a smaltului Sunt proteine hidrofobe bogate in prolina, histidina si glutamina. Ameloblastina, enamelina si tuftelina sunt membrii cei mai bine studiati ai familiei nonamelogeninelor. A fost de asemenea descrisa o proteina sulfatata. Nonamelogeninele (cu exceptia tuftelinei) se considera ca trec printr-o procesare rapida extracelulara si nu se acumuleaza in smalt pentru perioade lungi de timp.

Ameloblastina sufera o degradare rapida. Moleculele intacte apar in apropierea suprafetei formatoare de smalt. In zonele mai profunde se gasesc in principal forme fragmentate. Promoveaza formarea mineralelor si alungirea cristalelor

Enamelina sufera o degradare usoara in etapa secretorie, care scade in zonele profunde, unde molecula leaga hidroxiapatita.

Tuftelina se crede ca este localizata specific la jonctiunea dintre smalt si dentina si ca participa la stabilirea acestei jonctiuni Statutul tuftelinei este neclar, deoarece s-a aratat recent ca este prezenta in cateva tesuturi si deoarece are o distributie distincta de cea a amelogeninei si a altor nonamelogenine. Faptul ca nonamelogeninele reprezinta componente minore in formarea smaltului nu implica automat faptul ca ele sunt produse in cantitati mici, ci este mai degraba reflectarea timpului scurt de injumatatire pe care il au (nu se acumuleaza in timp).

Dentin fosfoproteina si dentin sialoproteina sunt exprimate tranzitoriu

Cel putin doua clase generale de proteinaze sunt implicate in procesarea extracelulara si degradarea proteinelor smaltului.

Matricea extracelulara a smaltului dentar in dezvoltare este in acest moment destul de definita cu privire la componentele proteice majore.

Chiar daca matricea formata de catre amelogenine ar putea asigura un oarecare suport fizic, proteinele smaltului se pare ca nu joaca un rol structural major cum face colagenul in oase, dentina si cementul celular. Din aceste motive, organizarea tridimensionala observata in smalt se pare ca rezulta din ordonarea directa a cristalelor extrem de lungi.

Din punct de vedere morfologic, matricea organica a smaltului in formare pare uniforma in preparatele histologice decalcifiate; totusi, analizele imunohistochimice au aratat ca proteinele smaltului sunt partial amestecate de-a lungul stratului de smalt.

Pe baza caracteristicilor biochimice si distributiei diferentiate a diferitelor proteine ale smaltului, nonamelogeninele se considera ca promoveaza si ghideaza formarea cristalelor de smalt, in timp ce amelogeninele regleaza cresterea in grosime si latime a cristalelor. Amelogeninele previn fuziunea cristalelor pe parcursul formarii lor si trebuie indepartate pentru a permite cresterea.

Secretia precoce a amelogeninei, cand inca odontoblastii nu s-au diferentiat complet, sugereaza faptul ca aceasta proteina este multifunctionala. Atunci cand mineralizarea smaltului este in desfasurare, amelogenina ar putea regla cresterea in grosime si latime a cristalelor. In ciuda unei nesigurante cu privire la specificitatea tisulara a tuftelinei, expresia sa precoce cu cateva zile inaintea inceperii mineralizarii a dus la ideea ca ar putea avea un rol in semnalizarea celulara si apoi in depozitarea minerala. Astfel functionarea anumitor proteine ale smaltului ar putea prezenta anumite asemanari, cu cea a proteinelor osoase noncolagenice si din cement, cum sunt sialoproteina si osteopontina osoasa, care prezinta activitati celulare si matriciale. Absenta completa sau partiala a amelogeninelor duce in esenta la formarea unui smalt hipoplazic. Totusi, in concordanta cu rolul propus pentru acestea in promovarea si sustimerea mineralizarii, nici un strat structurat de smalt nu este format in absenta ameloblastinei.

Mineralizarea smaltului

Calea prin care ionii minerali sunt introdusi in smaltul in formare este deosebit de interesanta, deoarece prelungeste fazele secretorie si de maturare in formarea smaltului, ultima necesitand o crestere masiva a influxului mineral.

Stratul de smalt este un mediu izolat, format si mentinut de organul smalttului. Calea prin care calciul se muta din vasele sanguine, prin organul smaltului pentru a ajunge la smalt, se pare ca implica atat caile intercelulare cat si pe cele transcelulare. In etapa secretorie a ameloblastelor a fost descrisa o retea fina tubulara ce se deschide la nivelul smaltului. Aceasta ar putea avea un rol important in controlul ionilor de calciu, intr-un mod similar cu reticulul endoplasmatic cu care de altfel si seamana. prin ameloblaste, calciul este directionat in depozite de mare capacitate, asociate cu reticulul endoplasmatic, evitand astfel efectele citotoxice ale excesului de calciu in citoplasma celulara.

Chiar daca amelogeneza este descrisa corect ca un proces in doua etape, ceea ce implica secretia smaltului partial mineralizat si maturarea lui ulterioara, studiile prin microradiografie de sectiuni subtiri transversale cu imbunatatire computerizata indica faptul ca mineralizarea smaltului ar putea implica mai multe etape. Aceste etape determina formarea unui strat de smalt, care are cea mai inalta mineralizare la suprafata sa, gradul de mineralizare scazand spre jonctiunea dintre smalt si dentina pana cand cel mai profund strat este atins, unde se pare ca mineralizarea este din nou crescuta.

Smaltul este format din cristale de hidroxiapatita, strans impachetate, masurand 60 - 70 nm latime si 25 - 30 nm grosime. Lungimea cristalelor se intinde de fapt pe intreaga grosime a stratului de smalt. Unitatea celulara de fosfat de calciu are o simetrie hexagonala.

Striatiile Retzius

In general striatiile Retzius sunt identificate prin sectiuni transversale ale dintilor calcifiati, unde apar ca niste cercuri concentrice. Pe o sectiune longitudinala, sunt observate ca o serie de linii intunecate, care se intind de la joctiunea dentina- smalt spre suprafata dentara.

In general, striatiile Retzius sunt atribuite unui ritm saptamanal in producerea smaltului, sugerand ca aceste striatii reflecta cresterea prin adaugarea stratului de smalt.

Linia neonatala Orban, atunci cand este prezenta, este o striatie Retzius mai mare care se pare ca reflecta modificarile fiziologice ce apar la nastere, deci delimiteaza smaltul embrionar de cel postnatal

Benzile lui Hunter si Schreger

Benzile lui Hunter si Schreger sunt un fenomen optic produs de modificari in directia grupurilor adiacente de baghete. Benzile se vad cel mai clar in sectiunile longitudinale de baza, vazute in lumina reflectata si se gasesc in cele doua treimi interne ale smaltului. Aceste benzi apar ca zone alternative inchise si luminoase, ce pot fi inversate prin alternarea directiei luminii incidente. Microscopia electronica de scanare arata clar diferenta de orientare a grupurilor de baghete din aceste zone.

Lamelele si smocurile smaltului

Smocurile smaltului se proiecteaza pe o scurta distanta in smalt, pornind de la jonctiunea smalt- dentina. Sunt ramificate, au aspect de evantai si contin concentratii mai mari de proteine decat restul smaltului. Smocurile se crede ca apar in dezvoltare datorita modificarilor abrupte in directia grupurilor de baghete, care pornesc din diferite regiuni ale jonctiunilor dintre dentina si smalt.

Lamelele se exind de la suprafata, la diferite profunzimi ale smaltului si constau in defecte liniare, orientate longitudinal, umplute cu material organic.

Smocurile si lamelele sunt de obicei cel mai bine demonstrate pe sectiuni de baza, dar pot fi observate si pe sectiuni atent demineralizate de smalt uman, datorita continutului lor proteic ridicat.

Jonctiunea dintre dentina -smalt si fusurile smaltului

Jonctiunea dintre smalt si dentina este stabilita pe masura ce aceste doua tesuturi dure incep sa se formeze. Inainte ca smaltul sa se formeze, unele procese odontoblastice in dezvoltare se extind in stratul ameloblastic si atunci cand incepe formarea smaltului raman prinse formand fusurile smaltului.

Microscopia electronica arata amestecarea cristalelor dentinei cu smaltul. Microscopia electronica de scanare arata faptul ca jonctiunea este neregulata, avand un aspect ondulat, aranjament care probabil creste aderenta dintre dentina si smalt. Aceasta suprafata neregulata este mai pronuntata in dentina coronala, unde fortele oclusale sunt mai mari. Forma si natura jonctiunii previn ruperea smaltului in timpul functionarii.

Suprafata smaltului

Suprafata smaltului este caracterizata de cateva structuri. Striatiile Retzius se extind deseori de la jonctiunea dintre dentina si smalt pana la suprafata externa a smaltului, unde se termina in structuri fine cunoscute sub numele de perikymata. Acestea merg sub forma de linii circumferentiale orizontale de-a lungul fetei coroanei.

Smaltul aprismatic.

Apare la suprafata dintilor temporari si la 70% din dintii permanenti.

La microscop in lumina polarizata, apare ca o banda intunecata. Mineralizarea este corespunzatoare, dar cristalele de hidroxiapatita se dispun perpendicular pe suprafata smaltului.