川大口腔基础医学课件13牙体硬组织的生物化学

牙体硬组织的生物化学李伟一般情况组成：牙釉质，牙本质，牙骨质，（牙髓）成分：无机物，有机物，水一、牙釉质由成釉细胞合成,分泌有机基质,然后矿化而成.牙釉质的无机成分占牙釉质重量的97%，体积的91%，钙、磷为主要成分，形成的主要化合物为羟基磷灰石质量比:钙33.6-39.4%;磷16.1-18.0%浓度:釉表面牙本质界其它无机成分:碳酸盐:质量比:1.95-3.66%浓度:釉表面牙本质界浓度分布特点与造釉细胞活动特点有关萌出前后稳定,受口腔环境变化影响小氟:质量比:0.0005-0.5%浓度:釉表面牙本质界受多种因素影响(蛋白,组织液,环境),浓度变大.氟与羟基的置换反应.氟与防龋微量无机成分：镁、纳、钾、铁、铅、锰、锶等40多种,为微量元素.存在于HA晶体表面,内部,空隙牙釉质的有机成分占牙釉质重量的1%，体积的2%恒牙<乳牙主要为蛋白质、脂类，糖类、有机盐类主要分布于釉板、釉丛、釉柱间质，锐兹线等部位脂类:包括中性脂和磷脂,可能有抑制龋坏进展的作用.有机盐类:如酸盐,枸橼酸盐等.糖类:半乳糖,葡萄糖,甘露糖等占牙釉质重量的4%，体积的12%牙釉质的水分釉质蛋白质系细胞外基质蛋白，由造釉细胞合成，然后由羟基磷灰石取代.新形成的釉质质量比为25-30%成熟中逐渐减少,大部分被HA取代.釉质蛋白质分为釉原蛋白(amelogenins)和非釉原蛋白两类，非釉原蛋白包含釉丛蛋白（tuftelin），鞘蛋白(sheathlin)，成釉蛋白(enameloblast)和釉蛋白(enamelin)釉原蛋白的性质存在于早期矿化基质含丰富的脯氨酸，谷氨酸，亮氨酸和组氨酸，不含胱氨酸相对分子量：5000—26000理化性质多样性：分子量和氨基酸组成不均一，系多种不同分子的聚合体疏水性：含大量非极性氨基酸，因此在酸碱条件下的溶解度比中性条件下好扩散性：在釉质基质内以扩散方式均匀分布化学结构197个氨基酸构成N末端16个氨基酸形成疏水部分，C末端12个氨基酸形成亲水部分空间结构β—片层结构，交叉β结构，β—螺旋结构生理活性有钙结合蛋白和钙转运蛋白的作用主要诱导和调节羟基磷灰石的生长病理学意义遗传性釉质发育不全与釉原蛋白基因结构异常有关非釉原蛋白1、釉丛蛋白（tuftelin）

位于釉牙本质界向釉质放射状分布釉丛中相对分子量：43800等电点为5.2,为酸性亲水性蛋白质不同种属的同源性,存在交叉免疫反应具有遗传稳定性参与釉质发育和矿化的多功能作用2、鞘蛋白（sheathlin）

分布于柱鞘空隙、分离釉柱和柱间的釉质中相对分子量：13000—17000两极性蛋白质,等电点为10.6-10.8,C端为4.53、釉蛋白(enamelin)分布于已矿化釉质中，如釉柱中心,与HA结合紧密.平均相对分子量：124300属于糖蛋白,富含天门冬氨酸,丝氨酸,甘氨酸等.体外能抑制羟基磷灰石生长，具体作用不清。4、成釉蛋白（enameloblast）分布于新釉质表面相对分子量：62000属于糖蛋白牙本质涎磷蛋白唯一的成牙本质细胞特异性蛋白包括牙本质涎蛋白和牙本质磷酸蛋白来源于同一基因编码定位于釉压本质界釉质蛋白质的主要生化特征非均一性：蛋白含量的变化，氨基酸组成的变化可逆聚合—解聚性：聚合体和单体的可逆性改变釉质蛋白质的生物学作用

诱导矿化作用脱矿调节作用影响牙本质形成各种釉质蛋白质在釉质发育中的生物学作用启动矿化：牙本质涎磷蛋白，釉丛蛋白接合矿化离子：釉原蛋白，釉蛋白控制晶体生长速度：釉原蛋白，釉蛋白，成釉蛋白维持晶体生长：釉原蛋白，釉蛋白决定釉柱结构：成釉蛋白传导细胞信号：釉丛蛋白控制分泌：有机质的降解产物保护矿化作用：釉原蛋白，釉蛋白釉质晶体学（参见羟磷灰石一章）X衍射分析在牙体硬组织矿物成分分析中的应用1物相分析---利用衍射线的方向和强度，鉴定样本中的晶体物相。2晶粒大小计算---根据Scherre公式：D=Kλ/βcosθ计算。3晶体晶胞参数---羟基磷灰石晶体属于六方晶系，可据公式计算晶胞参数4晶体取向分析---利用衍射织构图(texture)分析5结晶度分析---根据衍射峰的半峰宽判断正常牙体硬组织矿物质的晶体成分Apowderpatternofacrystallineisits“fingerprint”FluorapatiteCarbonatehydroxylapatite,fluorianChlorapatiteHydroxylapatite牙不同部位矿物的晶体成分DentinEnamel牙体硬组织局部晶体的取向牙体硬组织矿物成分XRD分析举例Phase,compositional,andmorphologicalchangesofhumandentinafterNd:YAGlasertreatment.JEndod.2001Jun;27(6):389-93.

withoutlaserirradiationlasertreatmentwiththeenergyoutputof150mJ-10pps-4s150mJ-20pps-4s150mJ-30pps-4s.激光对牙硬组织产生的改变Transformationofhydroxyapatitetofluorapatitebyirradiationwithhigh-energyCO2laser.CariesResearch;Sep/Oct1997;31,5;UnlasedNaF-HApowderNaF-HAspecimenlasedfor0.5swith225J/cm3激光对牙硬组织产生的改变氟对牙硬组织磷灰石晶体的影响HowDoesFluorideConcentrationintheToothAffectApatiteCrystalSize?.JDentRes.2003Nov;82(11):909-13

ApositivecorrelationbetweendentinFconcentrationandenamelcrystallitelengthandwidthwasfound

先天发育异常牙硬组织的晶体改变XRDgavediffractionpatternstypicalofhumanenamel.TheunitcellofROcrystalliteswasdefinedbythecrystallographicparameters(a)=0.9455nmand(c)=0.6881nm,whereasthoseforthecontrolwere(a)=0.9446nmand(c)=0.6877nm.Ultrastructuralorganizationandmicroanalysisstudiesofdeciduousenamelcrystallitesinregionalodontodysplasia.JOralPatholMed.1998Nov;27(10):501-7

regionalodontodysplasia(RO)漂白对牙硬组织的影响TheX-raydiffractionstudyshowedthathydroxyapatitewasnotinfluencedbyH2O2.EffectsoftheHydroxylRadicalandHydrogenPeroxideonToothBleaching.JEndod.2004Jan;30(1):45-50.二、牙本质化学组成无机物：70%，主要为羟磷灰石有机物：30%有机物中胶原纤维为90%牙本质的无机成分主要为磷酸盐，碳，钠，镁，氯和其它微量元素等部位，年龄，健康状况可影响无机成分的组成牙本质的有机成分胶原占有机成分的90%，主要是I型胶原纤维，其次为II型胶原纤维，缺III型胶原纤维。牙本质胶原纤维的特点：（1）对矿物盐的吸附（2）化学性质比较稳定（3）作为矿物质沉淀的支架牙本质的非胶原蛋白质

占有机成分的9—10%，是带负电荷的酸性蛋白质。种类：牙本质磷蛋白，含谷氨酸蛋白质，骨桥蛋白，骨涎蛋白，骨连接蛋白，牙本质基质蛋白I，牙本质涎蛋白，蛋白多糖等。来源：成牙本质细胞作用：调节矿化过程牙本质的其它成分主要为脂类和枸盐酸盐类物质参与牙本质形成的蛋白质和蛋白因子碱性磷酸酶，酸性磷酸酶，氧化酶，生长因子（包括转化生长因子β超家族，胰岛素样生长因子1，成纤维细胞生长因子，血小板衍生生长因子等），纤维连接蛋白，氨基多糖等。三、牙骨质组成无机成分：主要为磷酸盐