Дентин ( / ˈ d ɛ n t ɪ n / ) ( американский английский ) или дентин ( / ˈ d ɛ n ˌ t iː n / или / ˌ d ɛ n ˈ t iː n / ) (британский английский) ( латынь : substantia eburnea ) представляет собой кальцинированную ткань организма и, наряду с эмалью , цементом и пульпой , является одним из четырех основных компонентов зубов . Обычно он покрыт эмалью на коронке и цементом на корне и окружает всю пульпу. По объему дентин на 45% состоит из минерала гидроксиапатита , на 33% — из органического материала и на 22% — из воды. [1] Желтый на вид, сильно влияет на цвет зуба из-за полупрозрачности эмали . Дентин, менее минерализованный и менее хрупкий, чем эмаль, необходим для поддержки эмали. [2] Дентин имеет примерно 3 балла по шкале твердости минерала Мооса . [3] Есть две основные характеристики, которые отличают дентин от эмали: во-первых, дентин формируется на протяжении всей жизни; во-вторых, дентин чувствителен [4] :125 и может стать сверхчувствительным к изменениям температуры из-за сенсорной функции одонтобластов [5] , особенно когда эмаль отступает и дентинные каналы обнажаются.
До образования эмали формирование дентина начинается в ходе процесса, известного как дентиногенез , и этот процесс продолжается на протяжении всей жизни человека, даже после того, как зуб полностью развился. Такие события, как кариес и изнашивание зубов, также могут инициировать образование дентина. [6] [7]
Дентиногенез инициируется одонтобластами пульпы . Одонтобласты — это специализированные клетки, которые образуют органический матрикс, известный как предентин. Этот предентин впоследствии минерализуется в дентин. Минерализация предентина начинается на границе дентино-эмали во время развития зуба и прогрессирует к пульпе зуба. [6] [7] После роста предентина и созревания в дентин клеточные тела одонтобластов остаются в пульпе, вдоль ее внешней стенки, и выступают в крошечные трубочки в дентине.
Предентин состоит на 90% из коллагена I типа и на 10% из неколлагеновых белков (включая фосфопротеины , протеогликаны , факторы роста, фосфатазы, такие как щелочная фосфатаза , и матриксные металлопротеиназы (ММП) ), и этот состав значительно изменяется, когда он минерализуется в дентин. [7] Информацию о составе дентина см. в разделе «Структура».
В отличие от эмали, дентин можно деминерализовать и окрасить для гистологического исследования. Дентин состоит из микроскопических каналов, называемых дентинными канальцами, которые расходятся наружу через дентин от пульпы к внешнему цементу или границе эмали. [8] Дентинные канальцы простираются от дентино-эмалевого соединения (DEJ) в области коронки или дентинно-цементного соединения (DCJ) в области корня к внешней стенке пульпы. [9] От внешней поверхности дентина до области, ближайшей к пульпе, эти канальцы следуют S-образной траектории. Диаметр и плотность канальцев наибольшие вблизи пульпы. [10] : 152 Сужаясь от внутренней поверхности к внешней, они имеют диаметр 2,5 мкм вблизи пульпы, 1,2 мкм в середине дентина и 0,9 мкм на стыке дентино-эмали . Их плотность около пульпы составляет от 59 000 до 76 000 на квадратный миллиметр, тогда как вблизи эмали плотность вдвое меньше. Внутри канальцев находится одонтобластный отросток , являющийся продолжением одонтобласта, и дентинная жидкость, содержащая смесь альбумина , трансферрина , тенасцина и протеогликанов . [11] Кроме того, существуют ветвящиеся канальцевые системы, которые соединяются друг с другом. Эти ветви были классифицированы по размеру: основные имеют диаметр 500–1000 нм, тонкие — 300–700 нм и микро — менее 300 нм. [10] : 155 Основные ветви — это концевые концы канальцев. Примерно через каждые 1-2 мкм имеются тонкие ответвления, отходящие от дентинных канальцев под углом 45 градусов. Микротрубочки расходятся под углом 90 градусов. Дентинные канальцы содержат цитоплазматические расширения одонтобластов, которые когда-то формировали дентин и поддерживают его. Тела клеток одонтобластов располагаются вдоль внутренней поверхности дентина напротив слоя предентина, где они также образуют периферическую границу пульпы зуба . боли и скорости разрушения зубов . Самая сильная теория гиперчувствительности дентина предполагает, что она возникает из-за изменений в дентинной жидкости, связанных с этими процессами, что представляет собой тип гидродинамического механизма. [9] [13]
Дентин представляет собой костноподобный матрикс, пористый материал желтого цвета. По массе он состоит из 70–72% неорганических материалов (в основном гидроксиапатита и некоторого количества некристаллического аморфного фосфата кальция ), 20% органических материалов (90% из которых представляет собой коллаген типа 1, а остальные 10% — основного вещества, которое включает дентинспецифические белки ) и 8–10% воды (которая адсорбируется на поверхности минералов или между кристаллами). [6] [14] Поскольку он мягче эмали, он разрушается быстрее и подвержен образованию серьезных кариесов, если его не лечить должным образом, но благодаря своим эластичным свойствам он является хорошей опорой для эмали. Его гибкость предотвращает хрупкое разрушение эмали.
В областях, где произошла как первичная, так и вторичная минерализация с полным слиянием кристаллов, они выглядят как более светлые округлые участки на окрашенном участке дентина и считаются глобулярным дентином. Напротив, более темные дугообразные области на окрашенном участке дентина считаются межглобулярным дентином. В этих участках внутри предентина произошла только первичная минерализация, а глобулы дентина не сливаются полностью. Таким образом, межглобулярный дентин несколько менее минерализован, чем глобулярный дентин. Межглобулярный дентин особенно заметен в коронковом дентине, вблизи дентиноэмалевого соединения (DEJ), а также при некоторых зубных аномалиях, например, при несовершенном дентиногенезе . [9]
Различные области дентина можно распознать благодаря их структурным различиям. Самый внешний слой, известный как слой мантийного дентина, находится в коронке зуба. Его можно и можно идентифицировать по наличию различных характеристик, в том числе коллагеновых волокон, расположенных перпендикулярно границе эмали и дентина, и он немного менее минерализован (примерно на 5% по сравнению с эмалью). Дентин подвергается минерализации в присутствии матрикса. везикулы («содержащие гидроксиапатит, покрытые мембраной везикулы, секретируемые одонтобластами, остеобластами и некоторыми хондроцитами; считается, что они служат центрами зародышеобразования для процесса минерализации в дентине, кости и кальцинированном хряще») . регион разветвляется обильно.
В корне зуба имеются два морфологически различимых наружных слоя: гиалиновый слой по периферии дентина и зернистый слой Томеса под ним. Зернистый слой имеет темный зернистый вид, который возникает из-за разветвления и закручивания дентинных канальцев в этой области. Этот внешний вид, характерный для корневого дентина, возможно, обусловлен различиями в скорости образования коронкового и корневого дентина. Гиалиновый слой, имеющий неясное происхождение, представляет собой в отличие от зернистого слоя прозрачный слой шириной до 20 мкм. Это может иметь клиническое значение во время регенерации пародонта.
Околопульпарный дентин составляет большую часть дентина и обычно имеет постоянную структуру. На периферии минерализация может быть неполной, тогда как в центре фронта минерализации наблюдается продолжающаяся минерализация.
Самый внутренний слой дентина известен как предентин и представляет собой начальную матрицу дентина, которая закладывается до минерализации. Его можно отличить по бледному цвету при окраске гематоксилином и эозином. Наличие здесь одонтобластических отростков обеспечивает секрецию компонентов матрикса. Предентин может иметь ширину 10-40 мкм, в зависимости от скорости его отложения. [4] : 134–137.
В процессе дентиногенеза клетки одонтобластов отступают от DEJ к внешней оболочке пульпы, оставляя после себя микротрубочки, заполненные цитоплазматическими расширениями и откладывая на своем месте межтрубчатый дентин (ITD). [16] ITD включает в себя основную часть дентина и, как и кость , представляет собой матричный композит из наночастиц гидроксиапатита в форме таблеток , обернутых вокруг коллагеновых волокон. Минерализованные коллагеновые волокна расположены слоями, ориентированными перпендикулярно направлению микротрубочек дентина [17] [18], которые выстланы перитубулярным дентином (PTD), слоем таблеток гидроксиапатита толщиной 1-2 мкм без предпочтительной ориентации и отсутствия каких-либо поддержка коллагеновых волокон. [19]
Было обнаружено, что таблетки гидроксиапатита внутри ITD сжимаются вдоль кристаллографической оси c из-за тесного взаимодействия между таблетками и коллагеновыми волокнами. Таблетки, расположенные параллельно коллагеновым волокнам, испытывают значительное увеличение напряжения сжатия примерно до 90 МПа, и для образования трещин растягивающие напряжения должны сначала преодолеть это остаточное напряжение сжатия. Поскольку типичные напряжения жевания не превышают 40 МПа, [20] ITD предотвращает образование трещин при обычном ежедневном использовании и помогает отклонять трещины перпендикулярно дентинным канальцам и от пульпы. [18] [21]
Неупругая деформация дентина происходит преимущественно за счет микротрещин. Распространение трещин в дентине преимущественно происходит вдоль границ раздела слоев ITD. Поскольку при PTD таблетки гидроксиапатита не ориентированы преимущественно, они испытывают меньшее сжимающее остаточное напряжение, в результате чего микротрубочки действуют как места инициации трещин. Это проявляется в виде заштрихованных сдвиговых микротрещин, образующихся на микротрубочках при сжатии, и в виде кольцеобразных микротрещин при растяжении. Кончик более крупной трещины создает концентрацию напряжения, которая помогает инициировать микротрещины вокруг микротрубочек перед ней, потребляя энергию и сопротивляясь дальнейшему повреждению. Несовершенное соединение микротрещины с более крупной трещиной также приводит к появлению «нетреснутых связок», которые помогают остановить более крупную трещину. [22] Для сравнения, эмаль не обладает такой же стойкостью к разрушению, а переломы, проходящие через DEJ, обычно останавливаются в пределах ~ 10 мкм. [23] Комбинация остаточного напряжения и перпендикулярной ориентации минерализованных коллагеновых волокон ITD значительно увеличивает вязкость разрушения и предел усталостной выносливости в направлении микротрубочек. [18]
Дентин подразделяется на три типа: первичный, вторичный и третичный. [24] [25] Вторичный дентин — это слой дентина, образующийся после полного формирования корня зуба. Третичный дентин развивается в результате раздражителя, такого как кариес или износ. [26]
Первичный дентин , наиболее выступающий дентин в зубе, лежит между эмалью и пульповой камерой (около дентино-эмалевого соединения). Внешний слой, ближайший к эмали, известен как мантийный дентин . Этот слой уникален для остального первичного дентина. Мантийный дентин образуется вновь дифференцированными одонтобластами и образует слой шириной 15-20 микрометров (мкм). В отличие от первичного дентина, мантийный дентин лишен фосфорилирования, имеет рыхло упакованные коллагеновые фибриллы и менее минерализован. Ниже него расположен околопульпарный дентин, более минерализованный дентин, который составляет большую часть слоя дентина и секретируется одонтобластами после мантийного дентина. Околопульпарный дентин формируется до завершения формирования корня.
Недавно секретируемый дентин неминерализован и называется предентином. Его легко обнаружить на срезах, окрашенных гематоксилином и эозином, поскольку он окрашивается менее интенсивно, чем дентин. Обычно он составляет 10–47 мкм и выстилает самую внутреннюю часть дентина. Он неминерализован и состоит из коллагена, гликопротеинов и протеогликанов. Он похож на остеоид в кости и имеет наибольшую толщину в период дентиногенеза. [1]
Вторичный дентин (адвентивный дентин) образуется после завершения формирования корня, обычно после того, как зуб прорезался и стал функционировать. Он растет гораздо медленнее, чем первичный дентин, но сохраняет свой поэтапный характер роста. Он имеет структуру, аналогичную первичному дентину, хотя его отложение не всегда происходит равномерно вокруг пульповой камеры. В больших количествах он появляется на крыше и дне коронковой камеры пульпы, где он защищает пульпу от воздействия в старых зубах. Вторичный дентин формируется не в ответ на какие-либо внешние раздражители и очень похож на первичный дентин. Именно рост этого дентина вызывает уменьшение размеров пульповой камеры с возрастом. Клинически это известно как рецессия пульпы; Таким образом, препарирование полости у молодых пациентов сопряжено с большим риском обнажения пульпы. Если это произойдет, пульпу можно лечить с помощью различных методов лечения, таких как прямое покрытие пульпы. Ранее считалось, что покрытие пульпы будет наиболее успешным, если за ним последует коронка из нержавеющей стали, однако в большинстве случаев в этой процедуре у детей нет необходимости. это требует ненужного удаления эмали, что является ключом к жизни зуба. Адгезивная стоматология позволяет использовать консервативные методы восстановления, которые минимизируют потерю структуры зуба и должны использоваться. Чтобы сохранить пространство в молочном прикусе, стараются не удалять обнаженную пульпу.
Третичный дентин – это дентин, образующийся в результате внешней стимуляции, такой как кариес и износ. [27] Он бывает двух типов: реакционный, когда дентин образуется из ранее существовавших одонтобластов, или репаративный, когда вновь дифференцированные одонтобластоподобные клетки образуются из-за гибели исходных одонтобластов из клеток-предшественников пульпы . Третичный дентин образуется только одонтобластом, на который непосредственно воздействует раздражитель; следовательно, архитектура и структура зависят от интенсивности и продолжительности раздражителя, например, если раздражителем является кариозное поражение, происходит обширное разрушение дентина и повреждение пульпы из-за дифференциации бактериальных метаболитов и токсинов. Таким образом, третичный дентин откладывается быстро, имеет редкий и нерегулярный трубчатый рисунок и некоторые клеточные включения; в этом случае его называют «остеодентином». Остеодентин наблюдается при дефиците витамина А во время развития. Однако если стимул менее активен, он закладывается медленнее, имеет более регулярный тубулярный рисунок и практически не содержит клеточных включений. [28] Скорость образования третичного дентина также существенно различается среди видов приматов. [27]
Дентинный склероз или прозрачный дентинный склероз первичного дентина – это изменение структуры зубов, характеризующееся кальцификацией дентинных канальцев. Это может произойти в результате повреждения дентина кариесом или ссадиной или как часть нормального процесса старения.
Слоновья кость – это твердый дентин. Структура дентинных канальцев способствует как их пористости , так и эластичности . Бивни слона имеют тонкую эмалевую крышку, которая вскоре стирается, обнажая дентин. Обнаженный дентин у людей вызывает симптом чувствительности зубов . Дентин наиболее известен своим присутствием в зубах, но у ранних позвоночных он был важной частью кожного скелета, покрывавшего большую часть тела [29] [30] [31] и сохраняется сегодня у некоторых таксонов, таких как целакант . _ [32]
Поскольку дентин мягче эмали, он изнашивается быстрее, чем эмаль. Зубы некоторых млекопитающих используют это явление, особенно травоядных, таких как лошади , олени или слоны . У многих травоядных окклюзионная ( прикусывающая) поверхность зуба состоит из чередующихся участков дентина и эмали. Дифференциальный износ приводит к образованию на поверхности зуба (обычно коренного зуба ) острых выступов эмали , которые сохраняются в течение всего срока службы зуба. Травоядные животные измельчают свои коренные зубы во время жевания ( жевания ), а гребни помогают измельчать твердый растительный материал.
У ксенатранов эмаль обычно отсутствует, а зуб состоит из чередующихся ортодентина и вазодентина. [33]
Материал, похожий на дентин, образует твердый материал, из которого состоят кожные зубцы у акул и других хрящевых рыб .