BIOCHIMIA PROCESULUI DE FORMARE A DINŢILOR

Se face analog cu formarea oaselor (osteogeneza se caracterizează prin formarea simultană a substanţei organice fundamentale şi mineralizate).

Formarea dentinei are loc prin două procese succesive:• formarea matricei dentinei de către pulpă• calcifierea prin depunere de săruri de Ca(fosfat

tricalcic,carbonat de Ca) sub acţiunea odontoblastelorÎn timpul calcifierii are loc o deshidratare marcată şi

păstrarea unor proporţii constante de Ca,P,CO2.Există un aport sanguin continuu şi constant al elementelor necesare calcifierii.

Procolagenul este precursorul colagenului. El se biosintetizează în celule. După sintetizarea pro-α-catenelor are loc transformarea lor în α-catene de colagen, prin urmare, transformarea procolagenului nefuncţional în colagen funcţional.

Pro- α -catenele au G.M. mai mare ca α -catenele cu aproximativ 15—20%.

Secvenţa aminoacizilor în plus cuprinde : acid aspartic, acid glutamic, serină, tirozină, histidină şi cistină.

Trecerea procolagenului în colagen are loc prin mai multe etape :

1) hidroxilarea resturilor de prolină şi lizină 2) formarea helixului 3) glicozilarea 4) transportul şi secreţia 5) conversia procolagen-colagen 6) formarea fibrei 7) stabilirea legăturilor încrucişate.

1) Hidroxilarea prolinei şi lizinei. Această hidroxilare are loc după încorporarea

prolinei şi lizinei în - α catene. Hidroxilarea prolinei fixată în catena prin legături peptidice are loc sub acţiunea catalitică a enzimei peptidil-prolin-hidroxilază, care necesită drept cofactori : 02, Fe2+, - α cetoglutarat şi acid ascorbic.

Pentru resturile de lizină acţionează peptidil-lizin-hidroxilaza care necesită aceiaşi co-faeteri ca şi peptidil-prolin-hidroxilaza.

Date recente tind să indice că acidul ascorbic ar stimula un sistem care activează transformarea unei forme inactive a peptidil-prolin-hidroxilazei în enzimă activă.

2) Formarea helixului. Procesul decurge după hidroxilare. Date experimentale moderne sugerează că

după ce s-a sintetizat molecula de procolagen se stabilesc legături disulfidice intercatenare se consolidează structura precursorului de colagen.

3) Glicozilarea.La grupul OH de la carbonul,din poziţia δ , al hidroxilizinei

se fixează, prin legături O-glicozidice, dizaharide (glucozil-galactoză) şi monozaharide (galactoză).

La glicozilarea colagenului participă două enzime :• galactoziltransferaza,care catalizează formarea legăturii

galactozil-hidroxilizinei unită în lanţul polipeptidic • glucozil-transferaza, care catalizează transferul restului

glucozil la galactozilhidroxilizină Numărul resturilor glucidice de la o α -catenă este corelat

cu numărul resturilor de hidroxilizină din catena respectivă.

Acest număr poate varia, în funcţie de natura catenei, între 1 şi 30.

4)Transportul şi secreţia. în interiorul celulelor, pro-colagenul sintetizat la

nivelul reticulului endoplasmatic trece în citoplasmă şi, prin membrana plasmatică, în spaţiul extracelular.

5) Conversia procolagen-colagen. În spaţiul extracelular are loc trecerea pro-

colagenului în colagen sub acţiunea unei peptidaze.

Aceasta se numeşte procolagen-peptidaza şi este o protează neutră care catalizează îndepărtarea hidrolitică a surplusului de aminoacizi de la capătul N-terminal din procolagen.

Nu se ştie încă precis dacă în conversia procolagen-colagen participă o singură enzimă sau mai multe în acest ultim caz, enzimele ar interveni pe rând pentru eliberarea treptată a aminoacizilor aflaţi în surplus.

6) Formarea fibrilelor. După conversia în colagen, în spaţiul

extracelular începe procesul de polimerizare în microfibrile.

Polimerizarea este considerată că ar avea loc spontan.

Microfibrilele rezultate se polimerizează ulterior în fibrile.

7) Formarea fibrilelor. După formarea fibrilelor, acestea se asociază şi

trec în fibre de colagen. Între fibrilele aceleiaşi fibre se stabilesc legături încrucişate intramoleculare iar între fibrilele aparţinînd la două fibre adiacente se realizează, legături încrucişate intercatenare.

MINERALIZAREA SMALŢULUI, DENTINEI ŞI CEMENTULUI

Mineralizarea regiunilor tari ale dintelui decurge conform unui mecanism comun.

Acesta include parcurgerea mai multor etape prin care se desăvîrşeşte calcifierea.

Calcifierea, odată începută, se continuă şi pe măsură ce se acumulează substanţă minerală în ţesut, se pierde apa.

După acumulare, faza minerală suferă „maturarea". Aceasta include atât transformarea fosfatului de calciu amorf în apatită cât şi dezvoltarea ulterioară a cristalelor de apatită.

Este de remarcat că, deşi etapele mineralizării oricărui ţesut tare (dentar, osos) sînt aceleaşi, procesul complet al calcifierii variază cu fiecare tip de ţesut.

Celulele pot fi condrocite, osteoblaste sau odontoblaste. Diversele zone reprezintă A —pătura celulară; B — matricea precalcifiată bogată în

proteine unite cu polizaharide ; C — suprafaţa de calcifiere şi D — fibrele de colagen calcifiat.

În partea superioară a schemei este rezumată formarea fibrelor de colagen :

1) biosinteza intracelulară a procolagenului; 2) secreţia procolagenului; 3) hidroliza enzimatică a procolagenului pentru a da molecule de colagen; 4) polimerizarea moleculelor de colagen în fibre; 5) maturarea fibrelor.

În partea inferioară a schemei sunt rezumate etapele calcifierii:

1) fixarea ionilor Ca2+ şi HPO4- de către celule; 2) înmagazinarea ionilor respectivi în mitocondrii (CaP); 3) formarea din membrana celulară a veziculelor conţinând matrice calcifiată; 4) migrarea veziculelor prin zona B cu acumularea ulterioară de ioni şi formarea de fosfat de calciu amorf (ACP); 5) transformarea de ACP în apatită; 6) fixarea veziculelor la suprafaţa de calcifiere unde se sparg şi eliberează substanţa minerală necesară calcifierii fibrelor de colagen.

Fosfatul de calciu amorf şi apatita se pot observa atît în vezicule cît şi în regiunea de mineralizare din jurul fibrilelor de colagen.

Este posibil ca trecerea fosfatului de calciu amorf în apatită să înceapă în vezicule şi să se desăvîrşească la nivelul suprafeţei de calcifiere.

CALCIFIEREA CEMENTULUI ŞI A DENTINEI

Celulele la nivelul cărora se desăvârşeşte mineralizarea cementului sunt cementoblastele.

Ele sunt plasate între marginea membranei periodontale şi o pătură foarte subţire de precement necalcifiat.

Celulele responsabile de formarea dentinei sunt ondontoblastele, care îşi încep acest proces prin elaborarea unei pături necalcifiate de predentină plasată în lungul membranei bazale la nivelul joncţiunii dentină-smalţ.

De asemenea, celulele secretă o matrice colagenică şi la nivelul membranei celulare formează un mugure vezical de matrice în exterior.

Acesta este necesar pentru iniţierea calcifierii.Veziculele calcifiate se asociază formând astfel insule de

substanţă minerală care înconjoară fibrele de colagen.Această primă matrice mult calcifiată este numită manta

dentinală şi formează o veritabilă linie de demarcaţie de-a lungul membranei bazale.

După formarea liniei de demarcaţie membrana bazală dispare. Ulterior, odontoblastele elaborează o matrice calcifiată, mai structurată, numită dentină peritubulară.

Ea înconjoară canaliculele care se găsesc în dentină, dispuse paralel şi orientate perpendicular pe joncţiunea dentină-smalţ şi camera pulpară.

Între canaliculele acestea înconjurate de dentină peritubulară se află o matrice de colagen mai puţin calcifiată şi deci mai puţin densă, numită matrice intertubulară.

Cristalele de apatită sunt dispuse în lungul fibrelor de colagen şi sunt mai mici decât cristalele corespunzătoare din smalţ.

CALCIFIEREA SMALŢULUI

Ameloblastele elaborează iniţial matricea proteică şi ulterior secretă ionii necesari formării apatitei.

Smalţul nu conţine fosfat de calciu amorf, premergător formării de apatită.

În cursul calcifierii, la nivelul smalţului nu s-a observat dezvoltarea veziculelor matriceale.

În smalţ cristalele de apatită se formează direct, fără a se trece prin stadiul intermediar de fosfat de calciu amorf, acumulat în vezicule.

Formarea cristalelor de apatită începe de la nivelul joncţiunii dentină-smalţ şi radiază către suprafaţa externă a smalţului.

Cristalele sunt organizate în unităţi bazice structurale numite prisme.

Cristalele individuale au formă de bastonaşe hexagonale, lungi de 300—500 Â şi late de 330 Â.

Axele lungi ale cristalelor sunt orientate în aceeaşi direcţie cu axa longitudinală a prismei .

Erupţia şi dezvoltarea dinţilor este influenţată de factori de metabolism:• aportul de proteine necesare pt sinteza reţelei de colagen

şi de proteine insolubile din smalţul dentar.• Ca,fosfaţi

Formarea dinţilor este reglată hormonal(îndepărtarea hipofizei exprimental la şobolani determină întârzierea erupţiei dinţilor, lipsa hormonului tiroidian produce tulburări de formarea a dentinei .

Vitaminele influenţează formarea dinţilor:• Lipsa vitaminei A tulbură producerea dentinei datorită

atrofirii odontoblastelor• Lipsa vitaminei C:1. determină atrofierea totală a odontoblastelor întârziind

formarea predentinei.2. formarea smalţului modificată deoarece colagenul şi

mucopolizaharidelor se diminuează.

În cementul dentar are loc în permanenţă depozitarea de săruri minerale noi şi reasorbţia celor fixate anterior.Schimbul se petrece cu aceeaşi intensitate ca în ţesutul osos.

Viteza de depozitare şi reabsorbţie a mineralelor în dentină este de cca 3 ori mai lentă decât în ţesutul osos şi depinde de activitatea odontoblastelor,a căror prelungiri penetrează în dentină.

Astfel de modificări survin în foarte mică măsură în smalţul dentar.

Smalţul efectuează schimburi minerale cu saliva pe când dentina cu lichidul interstiţial din pulpa dentară.

La pH 7 saliva este saturată cu calciu încât smalţul nu pierde săruri minerale.

Salivele mai acide favorizează solubilitatea Ca din smalţul dentar.