NARZĄD ZĘBOWY. Cz. III: Rozwój. Najwcześniejsze stadia rozwojowe* Główne stadia rozwojowe. Stadium pączka. Stadium czapeczki

Transkrypt

1 NARZĄD ZĘBOWY Ząb rozwija się na styku dwóch tkanek: ektodermy (nabłonka) i ektomezenchymy*, które wzajemnie na siebie wpływają poprzez sekwencyjne sterowanie ekspresją genów i wytwarzanie substancji morfogenetycznych/sygnałowych EKTO- DERMA LISTEWKA ZĘBOWA WĘZEŁ SZKLIWNY ektoderma EKTO- MEZENCHYMA EKTO- MEZENCHYMA BRODAWKA ZĘBA ektomezenchyma Cz. III: Rozwój *ektomezenchyma (neuromezenchyma) mezenchyma wywodząca się z grzebieni nerwowych Główne stadia rozwojowe Najwcześniejsze stadia rozwojowe* 5/6 tydzień życia płodowego: nabłonek narząd szkliwotwórczy brodawka zęba szkliwo zębina Nabłonek wyścielający zawiązek jamy ustnej tworzy zgrubienie, czyli pierwotny prążek nabłonkowy ektomezenchyma 7 tydzień życia płodowego: pączka czapeczki wczesnego późnego dzwonka który rozdziela się na listewkę przedsionkową i listewkę zębową *Przedstawiane okresy stadiów rozwojowych odnoszą się do zawiązków zębów mlecznych. Zawiązki zębów stałych rozwijają się później i ich rozwój trwa dłużej Stadium pączka Stadium czapeczki Wczesne: 11 tydzień życia płodowego 8-10 tydzień życia płodowego: wytworzenie 20 lokalnych zgrubień listewki zębowej, czyli zawiązków zębów w stadium pączka; proliferacja nabłonka powoduje wydłużanie i wpuklanie pączka w obręb ektomezenchymy pączek (tak jak cały nabłonek) oddzielony jest od ektomezenchymy blaszką podstawną ektomezenchyma wokół pączka zagęszcza się nabłonek namnaża się, grubieje i tworzy zawiązek narządu szkliwotwórczego wyodrębniają się w nim komórki pierwotnego węzła szkliwnego od dołu wpukla się mezenchyma, zapoczątkowując tworzenie się pierwotnej brodawki zęba Późne: tydzień życia płodowego różnicuje się narząd szkliwotwórczy (A miazga, B nabłonek zewnętrzny, C nabłonek wewnętrzny) pogłębia się pierwotna brodawka zęba (D), 1

2 Narząd szkliwotwórczy Funkcje: indukcja różnicowania komórek brodawki zęba wytworzenie ameloblastów produkcja szkliwa ustalenie kształtu przyszłego zęba ( matryca ) przez utworzenie przestrzeni dla przyszłych tkanek twardych zęba Brodawka zęba Funkcje: indukcja różnicowania komórek nabłonka wewnętrznego narządu szkliwotwórczego wytworzenie odontoblastów produkcja zębiny Pierwotny węzeł szkliwny: grupa niedzielących się komórek narządu szkliwotwórczego wydziela liczne substancje sygnałowe (czynniki wzrostowe i morfogenetyczne) steruje dalszym rozwojem n. szkliwotwórczego pośrednio wpływa na produkcję i mineralizację szkliwa i zębiny w wyniku apoptozy zanika w póżnym stadium dzwonka Stadium dzwonka (wczesne) tydzień życia płodowego woreczek zębowy n. szkliwotwórczy brodawka zęba Narząd szkliwotwórczy: przyjmuje kształt przyszłej korony zęba dalsze różnicowanie nabłonka zewnętrznego (sześcienny, między komórkami pętle kapilarów) i wewnętrznego (walcowaty) wytworzenie wtórnych węzłów szkliwnych w zawiązkach trzonowców decydują o liczbie guzków wyodrębnienie warstwy pośredniej (2-3 pokłady sześciennych komórek pod nabłonkiem wewnętrznym przekazują sygnały niezbędne dla różnicowania ameloblastów) przekształcenie miazgi w siateczkę (gwiaździste komórki, połączenia międzykomórkowe) Brodawka zęba: różnicowanie brzeżnych komórek brodawki w pre, które układają się na granicy z przyszłymi ameloblastami (pierwotna brodawka przekształca się w brodawkę zęba) różnicowanie preodontoblastów w (wzrost wysokości, wytworzenie biegunowości) Wytworzenie woreczka zębowego z zagęszczonej mezenchymy otaczającej cały zawiązek zęba Stadium dzwonka (późne): od 18 tygodnia życia płodowego ameloblasty zębina szkliwo ameloblasty utrata kontaktu narządu szkliwotwórczego z nabłonkiem jamy ustnej różnicowanie komórek nabłonka wewnętrznego n. szkliwotwórczego w ameloblasty zapoczątkowanie odkładania tkanek zmineralizowanych: zębiny i szkliwa przekształcenie brodawki zęba w miazgę zęba (w momencie rozpoczęcia produkcji prezębiny) zębina szkliwo Zębina i szkliwo odkładane są do siebie przez położone naprzeciwlegle i ameloblasty. Stopniowy wzrost zębiny i szkliwa na grubość odsuwa od siebie i ameloblasty. Proces rozpoczyna się w okolicy wierzchołka korony zęba i stopniowo posuwa się w dół. Powstawanie zębiny (dentynogeneza) Zębina zębina front mineralizacji prezębina Prezębina zębina odkładana jest jako pierwsza, przed szkliwem najwcześniej odłożona warstwa zębiny stanie się zębiną okrywową produkują niezmineralizowaną prezębinę prezębina w pewnej odległości od odontoblastów ulega mineralizacji, przekształcając się w zębinę (dlatego w pobliżu odontoblastów jest zawsze warstwa prezębiny). Rejon granicy między prezębiną a zębiną nosi nazwę frontu mineralizacji. Odontoblast charakter wydzielniczy siateczka szorstka, Golgi, pęcherzyki wydzielnicze, połączenia międzykomórkowe produkuje i wydziela organiczne składniki istoty międzykomórkowej poprzez transportery wapniowe w błonie (pompa wapniowa, antyporter Na/Ca, kanały wapniowe) i wydzielanie czynników wspomagających steruje mineralizacją zębiny wraz ze wzrostem grubości zębiny wydłuża się włókno Tomesa, pozostając w kanaliku zębinowym 2

3 Mineralizacja zębiny Czynniki mineralizacji: wydzielane przez wypustkę odontoblasta (jony Ca, składniki substancji podstawowej, enzymy) powstające pozakomórkowo: w wyniku trawienia sialofosfoproteiny (DSPP) substancji podstawowej (przez metaloproteinazy) i przemian proteoglikanów Mineralizacja ogniskowa (kalkosferyty) i warstwowa Odontoblasty Prezębina Front Zębina (niezmineralizowana) mineralizacji Wytworzenie zębiny korzeniowej: późno (równocześnie z wykłuwaniem zęba) nabłonek załamka (pętli szyjki) narządu szkliwotwórczego schodzi w dół, tworząc nabłonkową pochewkę korzenia (Hertwiga-Bruna) komórki pochewki nie przekształcają się w ameloblasty, natomiast indukują różnicowanie komórek mezenchymy w wytwarzają zębinę pochewka ulega stopniowej degradacji nabłonek pochewki Hamowanie mineralizacji Aktywacja Stabilizacja mineralizacji kryształów hydroksy- Inhibitory mineralizacji: enzymatyczne apatytów cięcie: fosfoforyna (DPP), sialofosfoproteina sialoproteina zębinowa (DSPP) zębinowa (DSP) (aktywatory) Powstawanie szkliwa (amelogeneza) Rozwój i kształt pochewki decyduje o liczbie korzeni Cykl życiowy ameloblasta i etapy amelogenezy: 1. Faza przedwydzielnicza (różnicowanie komórek nabłonka wewnętrznego w preameloblasty i preameloblastów w ameloblasty) 2. Faza wydzielnicza 3. Faza przejściowa fazy czynnościowe ameloblastów 4. Faza dojrzewania (szkliwa) 5. Faza regresji ameloblastów Faza przedwydzielnicza: (różnicowanie indukowane wytworzeniem pierwszych warstw prezębiny) zanik blaszki podstawnej zwiększenie wysokości komórek odwrócenie biegunowości komórek rozwój organelli Faza wydzielnicza: produkcja i wydzielanie białek szkliwa (amelogeniny, enameliny, ameloblastyny, tufteliny, metaloproteinazy) wytworzenie wypustki Tomesa rozrost sieci kapilarnej przy nabłonku zewnętrznym narządu szkliwotwórczego (odżywianie aktywnych ameloblastów) wstępna mineralizacja szkliwa (30%) Ameloblast (w fazie wydzielniczej) strefa podjądrowa: mitochondria strefa jądrowa strefa nadjądrowa: siateczka szorstka i aparat Golgiego strefa szczytowa (wypustka Tomesa): - pęcherzyki wydzielnicze (mogą ulegać fuzji) - lizosomy - siateczka gładka - cytoszkielet dwa zespoły połączeń międzykomórkowych (strefy zamykające, przylegania i desmosomy) przy podstawie i blisko szczytu komórki 3

4 Wytwarzanie i mineralizacja szkliwa pierwszy pokład nie ma budowy pryzmatycznej tworząc kolejne pokłady, ameloblasty wydzielają najpierw istotę międzypryzmatyczna, która tworzy matrycę dla rosnących pryzmatów w trakcie postępującej mineralizacji, składniki organiczne są trawione (przez metaloproteinazę-20 i kalikreinę-4), a następnie resorbowane przez ameloblasty amelogeniny kontrolują wzrost kryształów, enameliny i inne białka wpływają na ich kształt, przebieg i stabilizację. Rola amelogenin w mineralizacji szkliwa 1. Nukleacja: zawiązki kryształów hydroksyapatytów powstają wokół cząsteczek białka P53 (produkt trawienia enamelin). 2. Po wydzieleniu z ameloblastów amelogeniny tworzą nanosfery, układające się wokół powstających kryształów. 3. Nanosfery stają się hydrofobowe i agregują wokół rosnących kryształów, zapobiegając ich fuzji. 4. Pod koniec wzrostu kryształów nanosfery są trawione i resorbowane przez ameloblasty 5. Kryształy mogą zwiększać grubość, ale nie ulegają już fuzji (pozostaje między nimi nieco białek) wydzielanie agregacja nanosfery tworzenie nanosfer trawienie Faza przejściowa: zanika wypustka Tomesa ameloblast zmniejsza wysokość zakończenie wydzielania białek szkliwa produkcja i wydzielanie enzymów proteolitycznych (zewnątrzkomórkowe trawienie białek szkliwa) Faza dojrzewania: dalsza mineralizacja szkliwa (30% 96%) fagocytoza produktów trawienia białek szkliwa resorbcja wody, transport jonów Ca, HCO 3, F brzeżek koronkowy faza dojrzewania jest najdłuższa i ameloblasty kilkakrotnie przechodzą od formy z brzeżkiem (aktywność resorbcyjna) do formy bez brzeżka (transport jonów) i ponownie do formy z brzeżkiem Faza regresji odtworzenie blaszki podstawnej ameloblasty zmniejszają wysokość w trakcie wykłuwania zęba łączą się z nabłonkiem jamy ustnej i ulegają degeneracji blaszka podstawna pozostaje na powierzchni szkliwa jako błonka pierwotna Rozwój miazgi Stadium czapeczki: brodawka pierwotna Stadium wczesnego dzwonka, po wyróżnicowaniu preodontoblastów: brodawka zęba Stadium późnego dzwonka, po rozpoczęciu produkcji zębiny: miazga zęba Dojrzewanie miazgi: (1) Produkcja proteoglikanów (komórki chondrocytopodobne) (2) Produkcja kwasu hialuronowego i włókien (fibroblasty) Pierwsze naczynia wnikają do brodawki zęba w stadium wczesnego dzwonka, sieć kapilarna miazgi rozwija się w stadium późnego dzwonka. Unerwienie miazgi następuje później niż jej unaczynienie pełne unerwienie tworzy się pod koniec rozwoju zęba. Rozwój cementu nabłonek pochewki korzenia (Hertwiga-Bruna) wydziela białka tworzące na powierzchni zębiny korzeniowej warstewkę (błonkę szklistą) zanik nabłonkowej pochewki korzenia kontakt zębiny korzeniowej z woreczkiem zębowym. Niewielkie grupy komórek pochewki pozostają w woreczku/ozębnej jako komórki Malasseza białka błonki szklistej indukują różnicowanie się komórek mezenchymy woreczka w cementoblasty i ich aktywację cementoblasty odkładają na zębinie warstwę istoty międzykomórkowej cementu i kontrolują jej mineralizację tworzy się cement pierwotny (bezkomórkowy) kolejne cementoblasty osadzają się na cemencie bezkomórkowym i otaczają się produkowaną substancją międzykomórkową przekształcając się w cementocyty - tworzy się cement wtórny (komórkowy) komórki mezenchymy woreczka zębowego przekształcają się w fibroblasty i osteoblasty fibroblasty wytwarzają włókna aparatu więzadłowego i tkanki łącznej wiotkiej ozębnej osteoblasty wytwarzają kość wyrostka zębodołowego Rozwój ozębnej 4

5 Wykłuwanie (wyrzynanie, erupcja) zęba i wymiana zębów mlecznych na stałe Wykłuwanie zęba następuje jednoczasowo z rozwojem i wzrostem korzenia, rozwojem ozębnej i przebudową wyrostka zębodołowego Fazy procesu: faza przederupcyjna faza erupcyjna (przedfunkcyjna) faza poerupcyjna (funkcyjna) Rozwój cementu, ozębnej i kości zębodołu następuje jednoczasowo: w ten sposób włókna kolagenowe więzadeł zęba zostają zakotwiczone w cemencie i w kości zębodołu, które ulegają stopniowej mineralizacji, a w ozębnej pozostają fibroblasty, cementoblasty i osteoblasty. Faza przederupcyjna od stadium wczesnego dzwonka do rozpoczęcia rozwoju korzeni zawiązki koron zębów mlecznych zmieniają pozycję, przystosowując się do lokalizacji sąsiednich zawiązków i do zmian kształtu rozwijających się kości twarzy Faza erupcyjna szkliwo korzeń zębina szkliwo nabłonek n. szkliwotwórczego zawiązek z. stałego zawiązki koron zębów stałych dostosowują swoją pozycję do lokalizacji przyszłych korzeni zębów mlecznych rozpoczyna się wraz z początkiem rozwoju korzenia(ni) równocześnie ze wzrostem korzenia(ni) korona zbliża się do powierzchni błony śluzowej nabłonek narządu szkliwotwórczego pokrywający koronę ulega fuzji z nabłonkiem jamy ustnej korona przebija nabłonek jamy ustnej, na jej powierzchni pozostaje blaszka podstawna narządu szkliwotwórczego (błonka pierwotna, oszkliwie) dalszy wzrost zęba i wyłanianie korony ta faza kończy się, gdy górne i dolne zęby zetkną się ze sobą Faza erupcyjna - procesy zachodzące w otoczeniu zęba Wykłuwanie się zębów stałych woreczek zębowy resorbcja kości ząb mleczny ząb stały sznur prowadzący szlak erupcji częściowa degeneracja tkanki łącznej (woreczka zębowego) ponad koroną: znajdujące się tam makrofagi wydzielają enzymy powodujące częściowe strawienie włókien tkanki łącznej, zanik naczyń i włókien nerwowych ten obszar nosi nazwę szlaku erupcji w tym obszarze pojawia się pasmo włókien kolagenowych biegnące w kierunku powierzchni jamy ustnej jest to tzw. sznur prowadzący (hipoteza: prowadzi wykłuwający się ząb we właściwym kierunku) równocześnie zachodzi rozbudowa otaczającej ząb kości, tworzenie cementu i ozębnej z uwagi na związany z wykłuwaniem ruch zęba wszystkie te elementy ulegają intensywnej przebudowie przy udziale fibroblastów, makrofagów, cementoblastów, osteoblastów i osteoklastów zawiązki zębów stałych zajmują pozycję pod korzeniami zębów mlecznych sygnały chemiczne wydzielane przez wykłuwające się zęby stałe przyciągają na ten teren osteoklasty i aktywują je osteoklasty demineralizują i resorbują korzenie zębów mlecznych (mechanizm taki sam jak resorbcja kości) korona zęba mlecznego wypada resorbujące zębinę i cement osteoklasty nazywane są niekiedy odontoklastami lub cementoklastami osteoklasty korzeń 5

6 Faza poerupcyjna Przebudowa zęba i jego otoczenia nie kończy się po wykłuciu. W fazie poerupcyjnej przebudowa ta ma na celu: adaptację do wzrostu szczęki i żuchwy (wzrost i przebudowa kości wyrostka zębodołowego) adaptację zgryzu do ścierania się zębów (wzrost grubości cementu w okolicy wierzchołka korzenia) adaptację do zużywania się kontaktujących się ze sobą bocznych powierzchni zębów (zmiany pozycji zębów w płaszczyźnie bocznej) adaptację do zabiegów ortodontycznych 6