牙体硬组织的生物化学牙体硬组织的生物化学 一般情况一般情况l组成：牙釉质，牙本质，牙骨质，（牙髓）l成分：无机物，有机物，水 一、牙釉质一、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%，l钙、磷为主要成分，形成的主要化合物为羟基磷灰石l质量比: 钙 33.6-39.4%; 磷16.1-18.0%l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%l浓 度: 釉表面 牙本质界l 浓度分布特点与造釉细胞活动特点有关l萌出前后稳定, 受口腔环境变化影响小 氟:l质量比: 0.0005-0.5%l浓度: 釉表面 牙本质界 l受多种因素影响(蛋白,组织液,环境), 浓度变大.l 氟与羟基的置换反应.l氟与防龋 微量无机成分：l镁、纳、钾、铁、铅、锰、锶等40多种, 为微量元素.l存在于HA晶体表面, 内部, 空隙 牙釉质的有机成分牙釉质的有机成分l占牙釉质重量的1%，体积的2%l恒牙<乳牙l主要为蛋白质、脂类，糖类、有机盐类l主要分布于釉板、釉丛、釉柱间质，锐兹线等部位 l脂类: 包括中性脂和磷脂, 可能有抑制龋坏进展的作用.l有机盐类: 如酸盐, 枸橼酸盐等.l糖类: 半乳糖, 葡萄糖, 甘露糖等 l占牙釉质重量的4%，体积的12% 牙釉质的牙釉质的水分水分 釉质蛋白质釉质蛋白质l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.l新形成的釉质质量比为25-30%l成熟中逐渐减少, 大部分被HA取代. l釉质蛋白质分为釉原蛋白(amelogenins)和非釉原蛋白两类，l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) 釉原蛋白的性质釉原蛋白的性质存在于早期矿化基质l含丰富的脯氨酸，谷氨酸，亮氨酸和组氨酸，不含胱氨酸l相对分子量：5000—26000 理化性质理化性质l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l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l扩散性：在釉质基质内以扩散方式均匀分布 化学结构化学结构l197个氨基酸构成lN末端16个氨基酸形成疏水部分，lC 末端12个氨基酸形成亲水部分l空间结构 β—片层结构，交叉β结构，β—螺旋结构 生理活性生理活性l有钙结合蛋白和钙转运蛋白的作用l主要诱导和调节羟基磷灰石的生长 病理学意义病理学意义l遗传性釉质发育不全与釉原蛋白基因结构异常有关 非釉原蛋白非釉原蛋白 1 1、釉丛蛋白（、釉丛蛋白（tuftelintuftelin））l 位于釉牙本质界向釉质放射状分布釉丛中l 相对分子量：43800l 等电点为5.2, 为酸性亲水性蛋白质l 不同种属的同源性, 存在交叉免疫反应l 具有遗传稳定性l 参与釉质发育和矿化的多功能作用 2 2、鞘蛋白（、鞘蛋白（sheathlinsheathlin））l 分布于柱鞘空隙、分离釉柱和柱间的釉质中l 相对分子量：13000—17000l 两极性蛋白质, 等电点为10.6-10.8, C端为4.5 3 3、釉蛋白、釉蛋白( (enamelin)enamelin)l分布于已矿化釉质中，如釉柱中心, 与HA结合紧密.l平均相对分子量：124300 l属于糖蛋白, 富含天门冬氨酸, 丝氨酸, 甘氨酸等.l体外能抑制羟基磷灰石生长，具体作用不清。
4 4、成釉蛋白（、成釉蛋白（enameloblastenameloblast））l分布于新釉质表面l相对分子量：62000 l属于糖蛋白 牙本质涎磷蛋白牙本质涎磷蛋白l唯一的成牙本质细胞特异性蛋白l包括牙本质涎蛋白和牙本质磷酸蛋白l来源于同一基因编码l定位于釉压本质界 釉质蛋白质的主要生化特征釉质蛋白质的主要生化特征l非均一性：蛋白含量的变化，氨基酸组成的变化l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釉质蛋白质的生物学作用l 诱导矿化作用l 脱矿调节作用l 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各种釉质蛋白质在釉质发育中的生物学作用l启动矿化：牙本质涎磷蛋白，釉丛蛋白l接合矿化离子：釉原蛋白，釉蛋白l控制晶体生长速度：釉原蛋白，釉蛋白，成釉蛋白l维持晶体生长：釉原蛋白，釉蛋白l决定釉柱结构：成釉蛋白l传导细胞信号：釉丛蛋白l控制分泌：有机质的降解产物l保护矿化作用：釉原蛋白，釉蛋白 釉质晶体学釉质晶体学l（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正常牙体硬组织矿物质的晶体成分A powder pattern of a crystalline is its “fingerprint”A powder pattern of a crystalline is its “fingerprint”Fluorapatite Carbonate hydroxylapatite, fluorian Chlorapatite Hydroxylapatite 牙不同部位矿物的晶体成分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局部晶体的取向 牙体硬组织矿物成分XRD分析举例 Phase, compositional, and morphological changes of human dentin after Nd:YAG laser treatment.J Endod. 2001 Jun;27(6):389-93. without laser irradiationlaser treatment with the energy output of 150 mJ-10 pps-4 s150 mJ-20 pps-4 s150 mJ-30 pps-4 s.激光对牙硬组织产生的改变激光对牙硬组织产生的改变 Transformation of hydroxyapatite to fluorapatite by irradiation with high-energy CO2 laser.Caries Research; Sep/Oct 1997; 31, 5;Unlased NaF-HA powderNaF-HA specimen lased for 0.5s with 225J/cm3激光对牙硬组织产生的改变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氟对牙硬组织磷灰石晶体的影响How Does Fluoride Concentration in the Tooth Affect Apatite Crystal Size?. J Dent Res. 2003 Nov;82(11):909-13 A positive correlation between dentin F concentration and enamel crystallite length and width was found 先天发育异常牙硬组织的晶体改变先天发育异常牙硬组织的晶体改变XRD gave diffraction patterns typical of human enamel. The unit cell of RO crystallites was defined by the crystallographic parameters (a)=0.9455 nm and (c)=0.6881 nm, whereas those for the control were (a)=0.9446 nm and (c)=0.6877 nm.Ultrastructural organization and microanalysis studies of deciduous enamel crystallites in regional odontodysplasia. J Oral Pathol Med. 1998 Nov;27(10):501-7 regional odontodysplasia (RO) 漂白对牙硬组织的影响漂白对牙硬组织的影响The X-ray diffraction study showed that hydroxyapatite was not influenced by H2O2.Effects of the Hydroxyl Radical and Hydrogen Peroxide on Tooth Bleaching. J Endod. 2004 Jan;30(1):45-50. 二、牙本质二、牙本质化学组成l无机物：70%，主要为羟磷灰石l 有机物：30% 有机物中胶原纤维为90% 牙本质的无机成分牙本质的无机成分l主要为磷酸盐，碳，钠，镁，氯和其它微量元素等l部位，年龄，健康状况可影响无机成分 的组成 牙本质的有机成分牙本质的有机成分l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。
l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 牙本质的牙本质的非胶原蛋白质非胶原蛋白质 l占有机成分的9—10%，是带负电荷的酸性蛋白质l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l来源：成牙本质细胞l作用：调节矿化过程 牙本质的其它成分牙本质的其它成分l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参与牙本质形成的蛋白质和蛋白因子l碱性磷酸酶，酸性磷酸酶，l氧化酶，l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），l纤维连接蛋白，l氨基多糖等 三、牙骨质三、牙骨质组成l无机成分：主要为磷酸盐l有机成分：胶原纤维（约95%），III型胶原纤维（<5%），非胶原糖蛋白（主要为牙骨质活性蛋白<1%） 牙骨质活性蛋白牙骨质活性蛋白由多种不同作用的蛋白组成 生物学特性： （1） 促进成纤维细胞生长 （2） 促进成纤维细胞黏附 （3） 促进成纤维细胞伸展 （4） 对细菌产生黏附作用 谢谢 谢谢! ! 思考题思考题l牙体硬组织中矿物成分的共同点与特点l牙体硬组织中有机成分的特点和主要作用 。