牙体硬组织的生物化学

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
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牙釉质的水分
占牙釉质重量的4%，体积的12%
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h
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.
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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4.5
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3、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
d2 3
a2
c2
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
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正常牙体硬组织矿物质的晶体成分
Hydroxylapatite
Chlorapatite
Fluorapatite Carbonate hydroxylapatite, fluorian
组成
无机成分：主要为磷酸盐 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%）
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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
h
激光对牙硬组织产生的改变
Unlased NaF-HA powder
NaF-HA specimen lased for 0.5s with 225J/cm3
Transformation of hydroxyapatite to fluorapatite by irradiation with high-
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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)
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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
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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
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Байду номын сангаас 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
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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
2500
0 73-1728.CAF 10000
2500
0
10
20
30
40
50
60
70
Position [°2Theta]
Enamel
Counts
Tooth_2b.RD
1600
400
0 01-1008.CAF 10000
2500
0 70-0793.CAF 10000
2500
0
10
20
30
40
50
60
70
β—片层结构，交叉β结构，β—螺旋结构
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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
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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
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非釉原蛋白
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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
without laser irradiation
Phase, compositional, and morphological changes of human dentin after
Nd:YAG laser treatment.J Endod. 2001 Jun;27(6):389-93.
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氟与羟基的置换反应.
氟与防龋
5
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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
6
h
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
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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。
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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
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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
浓度: 釉表面
牙本质界
3
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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
4
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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.
牙体硬组织的生物化学
1
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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
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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%
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釉质晶体学
（参见羟磷灰石一章）
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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
1 4(h2hkk2)l2
How Does Fluoride Concentration in the Tooth Affect Apatite Crystal Size?. J
Dent Res. 2003 Nov;82(11):909-13
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先天发育异常牙硬组织的晶体改变
regional odontodysplasia (RO)
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谢 谢!
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思考题
牙体硬组织中矿物成分的共同点与特点 牙体硬组织中有机成分的特点和主要作用
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来源：成牙本质细胞
作用：调节矿化过程
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牙本质的其它成分
主要为脂类和枸盐酸盐类物质
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h
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。
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h
三、牙骨质
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
energy CO2 laser.Caries Research; Sep/Oct 1997; 31, 5;
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氟对牙硬组织磷灰石晶体的影响
A positive correlation between dentin F concentration and enamel crystallite length and width was found
酸，不含胱氨酸 相对分子量：5000—26000
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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
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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
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。
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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
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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。
A powder pattern of a crystalline is its “fingerprint”
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牙不同部位矿物的晶体成分
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Counts 1600
Tooth_1b.RD
400
0 12-0261.CAF 10000
2500
0 21-0145.CAF 10000
2500
0 74-0565.CAF 10000
Endod. 2004 Jan;30(1):45-50.
37
h
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%
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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
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牙本质的有机成分
Position [°2Theta]
Dentin
h
牙体硬组织局部晶体的取向
30
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牙体硬组织矿物成分XRD分析举例
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激光对牙硬组织产生的改变
150 mJ-30 pps-4 s. 150 mJ-20 pps-4 s
laser treatment with the energy output of 150 mJ-10 pps-4 s
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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