modernizációja korszerű hosszanti digitális tananyagfejlesztéssel három
B. BMP C. CMP
D. DMP
A. osteoblastok B. odontoblastok C. cementoblastok D. ameloblastok
3. Ezek a sejtek nem a fogfejlődés jellemző sejtjei:
A. odontoblastok B. cementoblastok C. ameloblastok D. osteoclastok
4. 1.4. Dentinogenesis és zavarai, primer, szekunder és tercier dentinképződés, a dentin-permeabilitás – Varga Gábor
Az ectomesenchymalis eredetű dentin a fogak tömegének legnagyobb részét alkotja. Tulajdonságai sok tekintetben hasonlítanak a csontokhoz, azonban sejttesteket nem zár magába és nem vesz részt a szervezet kalcium-foszfát metabolizmusában. Ennek megfelelően átépülése és regenerációja igen korlátozott.
A dentin struktúrája és kialakulása. A dentin, a cement és a csontok esetében a sejtek egy magas kollagén tartalmú szerves mátrixot hoznak létre, amelyben anorganikus kalcium-foszfát rakódik le és ott ennek kristályai jelennek meg. A dentin mintegy 70%-a ásványi anyag, 20%-a szerves anyag és 10%-ban víz alkotja. Fő szerves alkotója a kollagén, valamint számos, a mineralizáció folyamatában szerepet játszó nem-kollagén fehérje.
1.45. ábra - 1. ábra – A dentin összetevői
Kialakulásukat tekintve többféle dentint különböztetünk meg. A köpeny dentin vagy mantle dentin a mineralizálódást iniciáló, zománc-dentin határán elhelyezkedő, nyúlvánnyal még nem rendelkező odontoblastok által elválasztott amorf struktúrájú, csatornákat nem tartalmazó dentin. Ezt követően alakul ki a jellemzően tubuláris szerkezetű, a fog fő tömegét alkotó primer dentin. A szekunder dentin a fogak kialakulása után, az egész élet folyamán termelődik. A külső ingerek károsító hatására termelődő tercier vagy reparatív dentin gyakorlatilag az irritált felületen képződő záró réteg.
1.46. ábra - 2. ábra – (A) Primer, (B) szekunder és (C) tercier, vagy reparatív dentin
A fogak kialakulása ectodermalis-mesenchymalis interakciók eredményeként indul el. A dentint a dentális papilla odontoblast sejtjei termelik, amelyek egy sejtsorban a teljes felszínen befedik az általuk termelt dentint a pulpaszövet irányába. A csonttal ellentétben a dentin nem tartalmaz sejteket, csak az odontoblastok nyúlványait.
Az odontoblastok ectomesenchymalis eredetűek, a blastoid progenitoraik differenciálódása a belső zománchám felől érkező triggerek hatására indul meg.
A kezdeti fázisban kollagén mellett kalcium-foszfát tartalmú mátrix vezikulumokat választanak el, amelyek felhasadása során az amorf struktúrájú köpeny dentin képződik. Ezzel párhuzamosan az odontoblastok megnyúlnak, polarizálódnak, és szorosan egymás mellett oszloposan rendeződnek. A minerális réteg vastagodásával az odontoblastok sejttestje visszahúzódik, de nyúlványaik a kialakuló csatornákban maradnak, egyre hosszabbak lesznek, kialakítva a tubuláris szerkezetet. Az epithelialis eredetű ameloblastokkal szemben soha nem alakítanak ki a teljes felületre kiterjedő junkcionális kapcsolatot. A sejttest endoplazmás reticulumban és Golgi-apparátusban rendkívül gazdag, ugyanakkor a sejtek nyakánál elhelyezkedő „terminális bár” (terminal bar) záró filamentum hálózat miatt a nyúlványokba már nem jutnak el a fentebb említett sejtorganellumok.
1.47. ábra - 3. ábra – Odontoblasztok differenciálódása
1.48. ábra - 4. ábra – A köpeny dentin kialakulása a mineralizáció korai fázisában
körülvevő dentincsatorna. Az odontoblastok és a mineralizált felszín között található a predentin. A predentin az odontoblastok sejtteste és a mineralizációs front között elhelyezkedő, részben mineralizálódott alapállomány.
1.49. ábra - 5. ábra – A dentin az odontoblasztok terméke
1.50. ábra - 6. ábra – Érett szekréciós odontoblasztok
Az odontoblastok szekréciós aktivitása differenciáltan valósul meg. A sejtek nyaki részükön, a nyúlványok gyökerénél választják el a kollagént, a proteoglikánokat és a kalcium ionokat. Az ásványi anyagok kioldása után jól megfigyelhető a dentin kollagén rostokból álló szerves vázszerkezete. Ugyanakkor a mineralizációs front magasságában történik a foszfoproteinek, valamint a proteázok elválasztása a nyúlványokból történő exocitózissal. Ezek folyamatosan bontják a proteoglikánokat és a foszfoproteineket. Előbbi eltávolításával csökken a mineralizációt gátló tényezők száma, míg utóbbiak foszfátdonorként is elősegítik a folyamat előrehaladását.
1.51. ábra - 7. ábra – A keményszövetek fehérjéinek szerepe a dentin
mineralizációjának
Az odontoblastok által termelt dentin szialofoszfoprotein (DSPP), másnéven foszfoforin egy erősen savas fehérje. A dentin legfontosabb nem-kollagén komponense heterogén mineralizációs gócként és foszfor donorként egyaránt esszenciális. Jelentőségét mutatja, hogy mutációja okozza a jelentős dentin károsodásban jelentkező dentinogenesis imperfectát.
1.52. ábra - 8. ábra – Dentinogenesis Imperfecta
Dentin permeabilitás. A dentin csatornás szerkezete permeábilissá teszi a dentinállományt, amennyiben valamilyen ok, így fogkopás vagy szuvasodás miatt megnyílik a felszín felé. A dentincsatornák kialakulását az odontoblastok nyúlványai irányítják.
1.53. ábra - 9. ábra – Kollagén rostok a tubulusok körül
1.54. ábra - 10. ábra – A dentincsatorna komponensei
A dentincsatornák átmérője 1-3 mikrométer, így bakteriális szűrőként védelmet nyújtanak a mikroorganizmusok közvetlen bejutása ellen. Sűrűségük a pulpakamra felső harmadában a legnagyobb, a gyökér felé haladva csökken. Az odontoblastok nyúlványaiban dentinfolyadék, illetve ásványi anyag kicsapódások találhatók.
1.55. ábra - 11. ábra – A permeabilitás számára ideális „üres” dentincsatornák
hosszmetszeti képe
helyein
A dentincsatornák megnyílása érzőideg aktivitás fokozódást eredményez a pulpában, azaz alapvetően fájdalmat okoz, s mint ilyen, a mindennapi fogorvosi munka központi problémája. A dentincsatornákon keresztül történő folyadék- és anyagtranszport alapvetően kétféle módon jöhet létre: anyagmozgáson alapuló konvektív transzporttal vagy a diffuzív transzporttal, amely oldott anyagok diffúziója révén valósul meg.
1.57. ábra - 13. ábra – A pulpa/dentin idegrost hálózata
Az elsődlegesen fontos konvektív transzport oka lehet például a külső és a pulpális tér közötti nyomáskülönbség, így például gyulladás fellépésekor, magas cukortartalmú oldat hatására fogszuvasodáskor, a dentin papírvattával vagy levegővel történő szárításakor, illetve kimozdult fogtömésre történő ráharapáskor. A folyadékáramlás mértékét a Hagen–Poiseuille-egyenlet írja le. A konvektív transzport mértékét mindenekelőtt a dentincsatornák átmérője határozza meg. A dentincsatorna nem ideális cső, mert az odontoblast nyúlványok, a kollagén rostok, az idegrostok és az ásványi anyag vagy fehérje kicsapódások szűkítik. Így a csatornák elzárása vagy legalább szűkítése fontos lehet a gyakorlat számára.
1.58. ábra - 14. ábra – Hagen–Poiseuielle egyenlet – folyadékmozgás – a hidrodinamikai
elmélet alapja
1.59. ábra - 15. ábra – A pulpából kifelé történő folyadékáramlás növekedése gyulladás esetében
A diffúzív transzport szerepe másodlagos, hiszen az anyagok diffúzióval történő bejutása nagyságrendekkel lassúbb, mint a nyomásváltozás kialakulása. A diffúzív transzport károsító kémiai anyagok megjelenését eredményezi a pulpában. Ezek közül külön jelentősége van a fogszuvasodás során a baktériumok falából felszabaduló, s diffúzióval a csatornákon át a fogbélbe jutó toxinoknak. A diffúzív transzport mértékét Fick második törvénye írja le. A diffúzió mértékét elsősorban a diffúziós felszín, a hosszúság és a koncentráció különbség határozza meg.
1.60. ábra - 16. ábra – Diffúzió – Fick 2. törvénye
1.61. ábra - 17. ábra – Fogszuvasodás során a kariogén baktériumok inváziója a
dentincsatornák felé
1.62. ábra - 18. ábra – Dentinérzékenység
A dentinpermeabilitás különösen fontos az úgynevezett hiperszenzitivitás esetében, amelynek igen gyakran az az oka, hogy a fognyak területén a zománc és a cement közötti átfedő terület nagyon vékony vagy éppenséggel részlegesen hiányzik. A kezelési lehetőségek magukban foglalják a csatornák elzárását nehezen oldódó kalcium sók vagy fehérje precipitációjával. Emellett a mindennapi gyakorlatban alkalmazott módszer az idegrostok hiperpolarizációja vagy depolarizációja az ionos környezet megváltoztatásával, például magas kálium koncentrációjú fogkrém alkalmazásával.
1.63. ábra - 19. ábra – Dentin hiperszenzitivitás – Terápia
4.1. Teszt – Dentinogenesis és zavarai, primer, szekunder és
tercier dentinképződés, a dentin-permeabilitás (válaszok)
A. bakteriális invázió
B. dentincsatornák megnyílása C. fokozódó depolarizáció D. növekvő hiperpolarizáció
2. Dentincsatornák jellemző átmérője:
A. 0,2-1 μm B. 20-100 μm C. 0,2-1 nm D. 2-10 μm
3. A dentin hyperszenzitivitás csökken amikor ez történik a dentincsatornákban A. száradás
B. tisztulás C. záródás D. megnyílás
5. 1.5. Amelogenesis – Varga Gábor
A fogzománc a szervezet legkeményebb szövete, érett állapotban mintegy 96%-ban hidroxi-apatit kristályok alkotják, a fennmaradó néhány százalékot víz és fehérjék teszik ki. Ennek kapcsán talán meglepő, hogy a zománc tulajdonképpen epitheliális szekrétum, hiszen végső produktuma jelentősen eltér más epitheliális szervek, mint a nyálmirigyek, a hasnyálmirigy, a vese vagy a máj folyadékban gazdag termékétől.
1.64. ábra - 1. ábra – Az ameloblastok elrendeződése a zománcállomány képzésekor
A zománc szekrécióját nem egy, hanem két fontos lépésben hajtják végre az ameloblastok. Ezek közül az első egy viszonylag alacsony mineralizációs fokú alapállomány létrehozása, míg a második érési fázisban ennek a szerkezetnek az átépítése történik a magas mineralizációs fokú végállapottá.
1.65. ábra - 2. ábra – Amelogenezis
Az ameloblastok a belső zománchám sejtjeiből alakulnak ki, és életciklusuk során több állapoton mennek keresztül aktuális funkciójuknak megfelelően. Ezek a fázisok a morfogenetikus, az induktív, a korai szekréciós, a késői szekréciós, az érési fodros, az érési sima felszínű, s végül a protektív fázisok.
1.66. ábra - 3. ábra – Az ameloblasztok formai és strukturális változásai a zománcképzés különböző stádiumaiban
Ezek a fázisok pontos időrendi beosztásban követik egymást és egyúttal funkcionális jelentőségük van az adott szakasz alatt lezajló folyamatokban.
1.67. ábra - 4. ábra
Az amelogenezis szekréciós fázisában az ameloblastok oszlopos, hosszú sejtek, aktív transzportfolyamataiknak megfelelően rendkívül gazdagok mitokondriumokban, endoplazmás retikulumban és Golgiban. Élesen megkülönbözteti az odontoblastoktól, hogy ezek a sejtek működésük teljes időtartama alatt rendelkeznek az epitheliumokra jellemző, a teljes felületet lezáró, a bazolaterális és apikális oldalt hermetikusan elkülönítő szoros kapcsolat rendszerrel. Ez biztosítja a rendkívüli grádiens különbségek lehetőségét az apikális és bazolaterális extracelluláris terek között. A terminális bar megakadályozza az organellumok Tomes nyúlványba kerülését. Az ameloblastok Tomes nyúlványa rövid, lándzsaszerű, a szekréció alapvetően ennek a felületén történik. A mineralizációhoz szükséges kalcium és foszfát ionok vektoriális, bazolaterálisról apikális irányba történő aktív transzporttal kerülnek a mineralizációs térbe. Ennek molekuláris mechanizmusa jelenleg csak részben felderített.
1.68. ábra - 5. ábra – Szekréciós ameloblastok – a prizmatikus zománc (PE) és az
interprizmatikus zománc (IPE) képződése
(tradicionális elnevezéssel prizmatikus és interprizmatikus) keletkezik. A centrális, nagyobb denzitású kötegek közvetlenül a Tomes nyúlvány alá eső területeken keletkeznek. A laterális területek nem közvetlenül a nyúlványok alatt, hanem attól oldalirányban helyezkednek el. Ezért ezen a területen a mineralizáció hatásfoka alacsonyabb lesz, Ezért ez alacsonyabb fokú kristályképződést eredményez, mint a Tomes nyúlvány alá eső prizmatikus területen.
A szekréciós fázis befejezésékor a mineralizáció mintegy 30%-os. Ebben a fázisban a mineralizált fázis vékony, párhuzamosan futó kristályszalagok formájában van jelen, a közbülső alapállományt a magas amelogenin tartalmú alapállomány tölti ki.
1.69. ábra - 6. ábra – A zománcmátrixban először megjelenő parallel kristályszalagok (Kr)
A zománc érése. A zománc érési fázisában az ameloblastok átalakulnak, s két állapot, egy sima és egy fodros felszínű forma között oda-vissza alakulnak, amelyek alapvető szerepe egyrészt a kalcium és a foszfát elválasztása, illetve a hidroxiapatit kristályok keletkezésekor feldúsuló protonok neutralizációja, másrészt a kallikrein-4 és MMP-20 által lebontott amelogenin visszavétele és lebontása a sejtben.
1.70. ábra - 7. ábra – Az ameloblasztok típusai az érési fázis során
A többlépéses folyamat lényege tehát a kristályszalagok körül a magas fehérje, elsősorban amelogenin tartalmú mátrix oldása, s ezzel párhuzamosan a kristályszalagok vastagságának növelése egészen addig, amíg a teljes protein mátrix eliminálódik, s ennek helyére felépül a szorosan záró, gyakorlatilag impermeábilis kristályszerkezet. A sima felszínű fázisban a sejtek főként enzimeket termelnek és szekretálnak a feleslegessé vált anyagok lebontására. A fodros felszínű állapotban pedig az elektrolitok transzportja az elsődleges. Ennek a
érésében fontos szerepük lehet az ameloblastok felett elhelyezkedő papilláris sejteknek, amelyek támogatják az ameloblastok transzportfolyamatait és a feleslegessé vált anyagok eltávolítását. A fodros felszínű és a sima felszínű állapot ciklust képez, azaz a két forma sokszorosan átalakul egymásba.
1.71. ábra - 8. ábra – A mineralizáció során felszabadult protonok semlegesítése a fodros-felszínű ameloblasztok által – hipotetikus modell
A folyamat végeredménye egy gyakorlatilag teljes mértékben impermeábilis szerkezet, amelyben a kristálykötegek és a köztes állományban van ugyan némi sűrűségbeli különbség, de a teljes állomány 96%-ban mineralizált, az emberi szervezet legkeményebb szövetét képezve.
1.72. ábra - 9. ábra – A zománc kristálykötegeinek (prizmák) keresztmetszeti elrendeződése
1.73. ábra - 10. ábra – Az érett zománc szerkezete
A zománcérés befejeződését követően, ameloblastok dedifferenciálódnak, oszloposból rövid kuboid sejtekké válnak, s a fog előtöréséig védő réteget képeznek.
A szekréciós ameloblastok által számos fehérjét termelnek, ezek funkciói csak részben tisztázottak. Működésük alapvetően fontos a zománc kétlépcsős felépítése és átépítése szempontjából.
1.74. ábra - 11. ábra – Amelogenezis – zománcfehérjék
Az amelogenint két gén, az AMELX és az AMELY is képes termelni, ezek az X és az Y kromoszómán helyezkednek el. Előbbi messze több fehérje produkciójára képes. Az amelogenin a legnagyobb mennyiségben termelődő zománcfehérje. Pontos szerepe nem teljesen ismert. Kis, globuláris fehérje formájában termelődik, amely azonban egy önösszeszerelő folyamatban globuláris nanoszférákká áll össze. Ezek a nanoszférák egymással is kölcsönhatásba lépve rácsozatos lapokat alakítanak ki, amelyek szabályozzák a zománckristályok kialakulását és orientációját. Az érési folyamat során a korai fázisban a enamelyin, a későiben pedig a kallikrein 4 megbontja a rácsos struktúrát és dezintegrálja a nanoszférákat. Így az építőelemek a közegbe kerülve lebonthatóvá és a sejtek számára felvehetőkké válnak, miközben az általuk eddig kitöltött teret a minerális kristályok vastagodása tölti ki. Az érési folyamat befejezésére az amelogenin gyakorlatilag teljes mértékben eltűnik a zománcból.
1.75. ábra - 12. ábra – Jelenlegi elképzelésünk az amelogeninek szerepéről a zománc
mineralizációjában
Az ameloblastin a zománc második leggyakoribb fehérjéje. Nem teljesen felderített funkciói közé tartozik hatása az ameloblastok működésére. Megfelelő szintű extracelluláris ameloblastin jelenléte specifikus receptorokon keresztül sejtdifferenciálódást indít el. A tumor szupresszor 21 és p27 gének aktivációján keresztül gátolja a sejtosztódást. Emellett blokkolja az MSX2 transzkripciós faktort, így feloldva annak gátló hatását az amelogenin elválasztására. Végső soron tehát a differenciálódás, mátrixépítés irányába tolja a folyamatokat.
1.76. ábra - 13. ábra – Az ameloblasztin szerepe az ameloblasztok működésének szabályozásában
Az enamelint is az ameloblastok szekretálják. Pontos szerepe nem ismert, de képes az amelogeninnel és más mátrix proteinekkel interakcióba lépni, s szabályozni a zománckristályok növekedését. Az enamelysin (MMP-20) egy korai fázisban termelődő proteináz, amely képes lebontani a zománcmátrix fehérjéit. A kallikrein 4-et (KLK-4) proteináz 2-nek is nevezik, elsősorban az érési fázisban termelődik és választódik el. Az enamelizin által el nem bontott fehérjéket eliminálja.
Az amelogenesis imperfectát (AI) az AMELX több különböző mutációja okozhatja. Nem ismerünk AMELY mutációkat. Az AMELX gén kiütése transzgenikus egerekben nagyon vékony zománcot eredményez. Az ameloblastin mutációja ugyancsak AI-t eredményezhet. Az enamelysin génkiütés egerekben ugyancsak csökkent a zománc vastagságát és prizmatikus szerveződését. Eddig az enamelin három különböző mutációját írták le. Az aktív proteázok szintén okozhatják a betegséget.
1.77. ábra - 14. ábra – Amelogenesis imperfecta
1.78. ábra - 15. ábra – Az emberi amelogenin gén X kromoszómán elhelyezkedő kópiájának struktúrája
5.1. Teszt – Amelogenesis (válaszok)
1. Zománcképző sejtek A. osteoblastok B. odontoblastok C. cementoblastok D. ameloblastok
2. Az amelogenin jelenléte a zománcérést megelőzően az összes fehérje százalékában:
A. 5-10%
C. 40-50%
D. 60-70%
E. 90%
3. Melyik fehérje génmutációja vezet Amelogenesis imperfect-hoz A. kollagén
B. kallikrein-4 C. proteoglükán D. phosphophorin
6. 1.6. A zománc és a dentin ásványi anyag összetétele. Bioapatitok – Kerémi Beáta
6.1. A zománc, a dentin és a cement ásványianyag-összetétele
Az emberi szervezetben a legnagyobb mennyiségű mineralizált szövet a csont.
A csontok és a fogak fő komponense a hidroxi(l)-apatit. A fogakban előforduló 2 fő formája a hidroxi(l)-apatit Ca10(PO4)6(OH)2 és a fluoro-apatit Ca10(PO4)6(F)2. A fluoroapatitban a hidroxil ion kicserélődik fluorid ionra, ezáltal a zománc a savas behatásokra ellenállóbbá válik. (Ebben segít a fogkrémekben található fluorid ion.)
1.79. ábra - 1. táblázat – Csont és a fogak keményszöveteinek összetétele. Az adatok 100 g / száraz súlyra vonatkoznak
Zománc: a legkeményebb és a legjobban mineralizált szövet az emberi szervezetben. 96% anorganikus anyagot tartalmaz 1-2% szerves anyagot a maradék 1-2% pedig víz. Sűrűsége: 3g/ml. Kollagén nincs az érett
enamelint tartalmaz, az éretlen emellett amelogenint is.
Dentin: 70% anorganikus anyagot, 20% szerves anyagot, 10% vízet tartalmaz. Sűrűsége: 2,1g/ml.
Cement: 61%-a anorganikus anyag, 27%-a szerves anyag és 12%-a víz. Sűrűsége: 2,1g/ml.
A szervesanyag-tartalom funkció szempontjából 2 féle lehet:
1. Nukleátor funkciójú szerves anyagok savanyú glikoproteinek szulfátcsoporttal foszfoproteinek
2. Mátrixfehérjék – képesek már preformált kisebb kristályokat kötni, amelyek a mátrix felületén tovább növekedhetnek
éretlen zománc: amleogenin, enamelin
érett zománc: enamelin, TRAP (tyrosin rich protein – az amelogenin kis molekulatömegű bomlásterméke, ugyanis az amelogenin az érés folyamán lebomlik)
dentin és cement: kollagén 3. Regulátor fehérjék.
Az apatit kristályokba beépülő ionok mérete, ionrádiusza jelentős mértékben befolyásolhatja az egész kristályrács stabilitását.