Биология полости рта - Боровский Е.В.
ISBN 5-86093-077-1
Скачать (прямая ссылка):
Ю8
Белон ----------- Са --------- Белон *¦
/
Онсиапатит
37. Трехмерная структура белковой матрицы (схема).
эмали животных способно обеспечить ее высокую минерализацию.
Приведенные выше сведения о белке эмали позволяют глубже понять его роль в процессах минерализации зубов и реминерализации при кариесе. Однако они не дают представления о вероятных механизмах функционирования эмали на молекулярном уровне, о путях и возможностях ее изменения, восстановления и разрушения. В связи с этим большой теоретический и практический интерес представляло создание модели эмали со схемой функционирования ее с позиций молекулярной биологии на основе обобщения накопленных сведений и их теоретического осмысления. Такая работа впервые была выполнена Ю. А. Петровичем и соавт. (1979), создавшими функционально-молекулярную модель строения эмали.
Основой формирования и функционального построения эмали с представляемых позиций служит ее белковая матрица. Элементарной функциональной единицей белковой матрицы эмали является растворимый в кислоте кальцийсвязывающий белок эмали с молекулярной массой 20 000, способный в нейтральной среде осаждаться в присутствии ионов Са2+ в виде нерастворимого комплекса с кальцием [Десятниченко К. С., Леонтьев
В. К., 1977], образующего путем мультиплицирования связей белок — Са — белок нерастворимую трехмерную структуру — белковую матрицу (рис. 37).
Растворимая мономерная единица КСБЭ путем присоединения ионов Са2+ переходит в нерастворимую в воде форму вследствие образования ди-, три- и тетрамеров или даже более полимерных форм. Таким образом .строится трехмерная белковая сетка эмали, нераст-
109
воримая в нейтральной среде, состоящая из субъединиц белка, соединенных между собой кальциевыми мостиками.
Длина субъединицы КСБЭ с массой 20000, состоящего, вероятно, из 160—180 аминокислотных остатков, около 25 нм. Согласно данным М. Neuman (1962), это примерно соответствует длине основного кристалла эмали — гидроксиапатита. Поскольку молекула белка эмали может связать 8—10 ионов Са2+, очевидно, одна часть групп используется на создание белковой трехмерной матричной сетки через кальциевые мостики, a. другая часть — на взаимодействие этой сетки с минеральной фазой — гидроксиапатитом эмали. Здесь возможны два варианта: Са2+ принадлежит белку эмали и соединяется с гидроксиапатитом свободной связью; Са2+ входит в структуру гидроксиапатита и посредством свободной связи соединяется с белком. От вида изменчивой структуры апатитов и выраженности связей белковой матрицы с минеральным компонентом эмали зависит и коэффициент Са/Р, колеблющийся в разных слоях и зонах эмали даже одного здорового зуба и тем более в разных зубах в различных физиологических и патологических условиях от 1,33 до 2.
В учебниках общей химии формула гидроксиапатита представлена как Са10(РО4)е(ОН)2. Однако в обызвествленных тканях большая часть молекул гидроксиапатита отличается от этой структуры, например количество атомов Са колеблется от 6 до 14. Конечно, не только дефектами структуры молекул апатита в связи с вариабельностью замещения вакансий в кристаллической решетке атомами Са определяется изменчивость его физико-химических свойств. Здесь имеет значение замещение атомов и групп атомов в молекуле апатита другими лигандами, например с образованием фторапати-та, карбонатного апатита, цитратного апатита, стронциевого апатита, повышающих или понижающих сопротивление эмали к действию кариесогенных агентов. Замещение Са, Р04 и гидроксила в молекуле гидроксиапатита другими лигандами происходит, по-видимому, как после образования молекулы гироксиапатита, так и при ее синтезе.
Согласно выдвигаемой гипотезе, связь минеральной фазы и белковой матрицы в эмали через Са — главная функциональная связь этих двух фаз. Возможно, она осуществляется через карбоксильные группы аспараги-
U0
новой и глутаминовой кислот, однако это предположение не отрицает возможности существования других связей между фазами эмали. Согласно воззрениям Про-хончукова А. А. и Жижиной Н. А. (1967), вероятной ¦считается связь минеральной и белковой фаз через фосфат, в частности через фосфоэфирную связь фосфосери-на, фосфоамидную связь фосфолизина и др. Действительно, по данным М. Glimcher и соавт. (1964), в белке эмали имеется значительное количество фосфосерина, что подтверждает такую возможность. Кроме того, Ю. А. Петрович и соавт. (1964), А. А. Прохончуков и
Н. А. Жижина (1967) показали, что в зубах и костях находится значительное количество белково-связанного фосфата, меняющееся в онтогенезе и при регенерации, кариесе и пародонтозе. Вполне вероятно, что часть фосфата, связывающегося через Са с белком, содержится также в фосфолипидах, так как около 200 мг% липидов связано с органической матрицей эмали прорезавшегося зуба.
Однако, что очень важно, ранее не была установлена способность белка эмали связывать фосфат с образованием полимерных нерастворимых форм и трехмерной сетки белковой матрицы для минерализации эмали, что показано авторами модели только для кальция. Все это свидетельствует о том, что белково-связанный кальций является основной функциональной связью в эмали.
