Первичная минерализация эмали

Первичная минерализация эмали представляет двухступенчатый процесс, включающий инициацию и последующий рост кристаллов (эпитаксию). Для роста кристаллов необходимы белки с небольшой мол. массой, а в составе секреторных гранул содержатся высокомолекулярные гликофосфопротеины, поэтому эти белки подвергаются ограниченному расщеплению протеолитическими ферментами - энамелизинами (ММП-20), калликреином и матриксными сериновыми протеиназами. Процесс протеолиза носит каскадный характер, что сопровождается образованием белков с разной мол. массой и различными функциями. Образующиеся в процессе гидролиза низкомолекулярные белки способны присоединять Ca²⁺ и PO₄^3-.

К остаткам глутаминовой кислоты, аспарагина и фосфосерила присоединяются ионы кальция и фосфата. В процессе дальнейшей преципитации ионов формируется первичный кристалл гидроксиапатита.

Для образования кристаллов гидроксиапатита необходима высокая концентрация Ca²⁺. В транспорте Ca²⁺ участвуют кальций-связывающие белки. Наличие большого количества глутамата и аспартата в эмалевых низкомолекулярных белках и других протеинах минерализованных тканей позволяет присоединять Ca²⁺ непосредственно к карбоксильным группам этих аминокислот; Ca²⁺ также связывается с остатками фосфосерила. Присоединение кальция и фосфата к белкам эмали заканчивается формированием кристаллитов гидроксиапатита.

Вначале формируются длинные и тонкие кристаллиты, которые встраиваются в органический матрикс параллельно друг другу. В более позднем периоде кристаллиты утолщаются и превращаются в плоские шестиугольные призмы. Упорядоченное построение и форма кристаллов эмали отличается от бесформенных пластинчатых призм кристаллов кости и дентина. Уникальность эмалевых кристаллов обусловлена особенностью их формирования и роста. Рост кристаллов регулируется ионами Ca²⁺ и PO₄³ , которые транспортируются от амелобластического слоя в эмалевый матрикс. В свою очередь, поток жидкости, изменяющийся в течение развития эмали, регулирует эмалевый матрикс.

В регуляции роста кристалла в длину, ширину и толщину участвуют амелогенины, упакованные в наносферы (рисунок 4).

Амелогенины подвижны и не связываются с кристаллами. Считают, что присутствие глутаминовой кислоты в составе амелогенинов позволяет связывать молекулы H₂O и Ca²⁺, тем самым способствуя формированию кристаллов. Предполагают, что амелогенины мигрируют по формирующейся эмали и по мере роста кристаллов вытесняются в сторону энамелобластов. Эмалевые белки обнаруживают во всех участках новообразованной эмали, но наибольшая их концентрация определяется в оболочке эмалевых призм. В формирующейся эмали также обнаружены остатки отростков амелобластов, содержащих небольшое количество глицерофосфолипидов, которое сохраняется в зрелой эмали.

Рисунок 4 Регуляция роста кристалла:

А - клеточная мембрана амелобласта; Б - собранная наносфера; В - начальные кристаллиты; Г - ансамбли из наносфер, располагающиеся на поверхности первичных кристаллов; Д - кристаллиты присоединяют дополнительные ионы кальция и фосфата; Е - минерализованный матрикс дентина.