Quá trình hình thành men răng

Ở người, sự phát triển của men răng là có giới hạn thời gian, trái ngược với một số loài động vật có răng mọc liên tục (loài gặm nhấm). Men răng được hoàn thiện hoàn toàn trước khi mọc răng trong khoang miệng.

Quá trình hình thành men răng bắt đầu từ giai đoạn chuông răng từ vùng trung tâm của biểu mô men trong tương ứng với rìa cắn răng cửa hoặc đỉnh múi răng hàm tương lai và lan dần sang ngang, đến cổ răng tương lai (hình 3.1).

Hình 3.1: Quá trình hình thành men răng bắt đầu ở các tế bào biểu mô men trong vùng trung tâm, vị trí rìa cắn răng cửa (A) hoặc đỉnh múi răng hàm (B) và lam dần sang bên về phía vùng phản xạ.

1: Cơ quan men; 2: Nhú ngoại trung mô; 3: Biểu mô men ngoài; 4: Vùng phản xạ; 5: Biểu mô men trong.

(Nguồn: Dominique Triller, Histologie Dentaire, Masson 1987)

Trong quá trình này, các tế bào của biểu mô men trong sẽ tiến hóa và biến đổi trong quá trình hoạt động sinh men qua các giai đoạn: giai đoạn tiền tiết, giai đoạn chế tiết (còn gọi là giai đoạn sinh men), giai đoạn sau tiết (giai đoạn trưởng thành). Tuy nhiên, cần lưu ý ngay từ đầu rằng, trong quá trình hình thành men răng, sự bài tiết ngoại bào chất luôn đi kèm với các quá trình điều chỉnh và trưởng thành. Sự trưởng thành (khoáng hóa) ban đầu thì ít ở giai đoạn đầu của quá trình sinh men, sau đấy tăng dần dần cho đến giai đoạn cuối của quá trình sinh men. Biểu thị bằng sơ đồ dưới đây (xem bảng 3.1)

1.1.1.1.1.1.1     Bảng 3.1: Sơ đồ trưởng thành của nguyên bào men

Nguồn (Dominique Triller, Histologie Dentaire, Masson 1987)

3.1. Giai đoạn tiền chế tiết

Sự biệt hóa của các nguyên bào men, có nghĩa là các tế bào sẽ tổng hợp và tiết ra các tiền chất của chất căn bản của men răng, được thực hiện từ các tế bào của biểu mô men trong của cơ quan men. Sự biệt hóa này là kết quả của sự tương tác giữa các tế bào biểu mô và các nguyên bào sợi ở cùng chu vi của nhú ngoại trung mô. Năng lực cảm ứng ở hai phía của lớp cơ màng đáy đảm bảo các giai đoạn liên tiếp của quá trình biệt hóa tế bào, hay nói cách khác là sự biểu hiện năng lực di truyền của các tế bào này.

Giai đoạn khởi đầu:

Giai đoạn ban đầu được đánh dấu bằng sự nhân lên của các tế bào biểu mô trong cơ quan men, từ giai đoạn ban đầu của quá trình sinh răng, giai đoạn này được kích ứng bởi nhú ngoại trung mô. Năng lực kích ứng của nhú ngoại trung mô ở giai đoạn này và tính đặc hiệu của kích ứng còn biểu hiện thông qua năng lực của lớp biểu mô mầm răng làm biến đổi tế bào nhú ngoại trung mô đối diện với lớp biểu mô không đặc hiệu, kích thích sự hình thành mầm răng 1 cách hài hòa khi nuôi cấy trên thực nghiệm.

Nhú ngoại trung mô là bộ phận chịu trách nhiệm cho sự hình thành của răng: thử nghiệm trong ống nghiệm bằng cách lấy nhú ngoại trung mô của răng này (răng cửa hoặc răng hàm) ghép với cơ quan men của 1 răng khác, sẽ dẫn đến sự biệt hóa hình thành mầm răng cùng loại với mầm răng của nhú ngoại trung mô (hình 3.2).

Hình 3.2: Nhú ngoại trung mô có nhiệm vụ tạo hình răng.

A: Sự kết hợp trong nuôi cấy cơ quan men răng cửa (1) với nhú ngoại trung mô răng hàm dẫn đến hình thành mầm răng hàm

B: Sự liên kết của tổ chức men răng hàm với nhú ngoại trung mô răng cửa dẫn đến hình thành mầm răng cửa.

1: Cơ quan men răng của răng cửa; 2: Nhú ngoại trung mô răng hàm;

3: Cơ quan men răng hàm; 4: Nhú ngoại trung mô răng cửa.

(Nguồn: Dominique Triller, Histologie Dentaire, Masson 1987)

Ở giai đoạn chuông răng, Lớp biểu mô men trong với một lớp tế bào hình khối (mỗi chiều có kích thước từ 5 đến 7 µm) có một nhân ở trung tâm, phân bào một cách mạnh mẽ.

Tuy nhiên, hình thái tế bào sẽ dần thay đổi. Những thay đổi bắt đầu ở trung tâm của mầm răng, ở vùng rìa cắn tương lai, trong khi ở vùng bên, gần vùng phản xạ, các tế bào vẫn chưa biệt hóa.

Các tế bào trung tâm của cơ quan men dài ra, có kích thước từ 25 đến 30 µm.

Sự phát triển tế bào này đi kèm với sự phân cực của các bào quan trong tế bào chất: nhân ban đầu nằm ở trung tâm của tế bào thì di chuyển đến về phía lớp trung gian bên trên, nên đầu tế bào phía này được gọi là cực tế bào có nhân. Bộ máy Golgi ở vị trí trên của nhân, trong khi các bào quan khác được phân bố giữa nhân và cực tế bào phía màng đáy, đối diện với nhú ngoại trung mô (tương lai sẽ là cực chế tiết). Tế bào chất chứa nhiều ribosome tự do. Màng lưới hạt nội bào (Ergastoplasm) nhiều, nhưng các bể chứa hạt nội bào vẫn kém phát triển. Ty thể được tìm thấy trong tất cả các khu vực của tế bào. Tế bào chất cũng chứa nhiều sợi trương lực (tonofibrils) đặc biệt ở cực đỉnh. Các tế bào men trong liên kết với nhau và với các tế bào của lớp trung gian nhờ các thể liên kết. Phần đỉnh tế bào dính vào màng đáy bởi các thể bán liên kết. Mặc dù quá trình biệt hóa tế bào đã bắt đầu, nhưng vẫn còn quan sát thấy hiện tượng phân bào của một số tế bào biểu mô men trong.

+ Tiền nguyên bào men:

ở giai đoạn này các tế bào lớp men trong được gọi là tiền nguyên bào men. Về phía mặt tiếp giáp giữa lớp biểu mô và ngoại trung mô người ta thấy:

• Màng đáy đứt gãy thành từng đoạn, trở nên không liên tục.
• Những tế bào ngoại vi của nhú ngoại trung mô tự sắp xếp vuông góc với hàng tế bào biểu mô. Hiện tượng này khơi mào do hoạt động sinh ngà răng: xuất hiện nhiều chất ngoại bào dạng sợi nằm giữa lớp biểu mô và trung mô.
• Cực đuôi của những tế bào tiền nguyên bào men và tế bào nhú ngoại trung mô bắt đầu xuất hiện nhiều vi nhung mao và tế bào kéo dài. Hai lớp tế bào này tiếp xúc trực tiếp với nhau (hình 3.3).

Hình 3.3: Sơ đồ minh họa biệt hóa quá trình biệt hóa của các nguyên bào men và các nguyên bào ngà.

1: Tế bào biểu mô men trong; 2: Màng đáy; 3: Nguyên bào sợi ngoại vi của nhú ngoại trung mô; 4: Tiền nguyên bào men; 5: Tiền nguyên bào ngà; 6: Nguyên bào men; 7: Tiền ngà mới được bài tiết; 8: Nguyên bào ngà.

(Nguồn: Dominique Triller, Histologie Dentaire, Masson 1987)

Các hiện tượng này được khơi mào và kiểm soát bởi lớp biểu mô men trong khi các tế bào này biệt hóa đến giai đoạn tiền nguyên bào men: Sau khi tách cơ quan men khỏi men răng và nhú ngoại trung mô, và tái kết hợp đồng vận hay không đồng vận, thì chỉ lớp biểu mô men trong ở giai đoạn tiền nguyên bào men là có khả năng gây ra sự biệt hoá của tế bào sợi nhú ngoại trung mô thành nguyên bào ngà chịu trách nhiệm bài tiết ra tiền ngà.

Sự biệt hoá của nguyên bào men:

Khi có sự xuất hiện chất gian bào có nghĩa là tiền nguyên bào men đã hoàn thành quá trình biệt hoá để trở thành nguyên bào men. Sự biệt hoá này xảy ra cần có sự kích ứng của lớp tiền ngà được sinh ra từ nguyên bào ngà, năng lực di truyền của các tế bào biểu mô giúp các tế bào này biệt hóa thành nguyên bào men để tổng hợp và bài tiết ra các Protein làm chất căn bản cho men răng tương lai, năng lực di truyền này chỉ phát huy được khi xuất hiện chất tiền ngà có vai trò trong cấu trúc ngà răng và kích ứng di truyền lớp biểu mô.

3.2. Cấu trúc của nguyên bào men chức năng

Hoạt động của quá trình biệt hoá tiền nguyên bào men sang nguyên bào men được đánh dấu bằng các hiện tượng:

• Ngừng sự phân bào.
• Tế bào bị kéo dài (70µm).
• Hình thành cực đuôi hay còn gọi là cực chế tiết.

Nguyên bào men là một tế bào hình lăng trụ, nhân nằm ở cực đáy, chiếm gần toàn bộ chiều rộng tế bào. màng bào quan liên tục với lá ngoài của màng quanh nhân, xếp song song với trục tế bào. Hạt nội bào to và rất phát triển, các ribosome tự do thì ít hơn giai đoạn trước đấy, nhiều ty thể với mào phát triển quan sát thấy mọi nơi ở trong bào tương. Từ khi bắt đầu bài tiết chất tiền men, bộ máy Golgi di chuyển đến vị trí bên trong nhân. Chúng tự phát triển và được bao quanh bởi nhiều hạt. Bộ máy Golgi được bao quanh bởi 1 màng nhẵn có dạng vỏ bọc. Chúng chứa vật liệu dạng sợi hoặc dạng hạt. Chúng được tìm thấy càng lúc càng nhiều khi đi về phía cực đuôi tế bào. Nhiều vi ống và vi sợi cũng được quan sát thấy trong tế bào chất, chúng tham gia vào việc vận chuyển các sản phẩm tổng hợp đến nơi bài tiết.

Phía chóp tế bào có nhiều nhung mao ở giai đoạn tiền nguyên bào men và sẽ tự phát triển để tạo thành phần kéo dài hình chóp gọi là phần mở rộng của Tomes. Ở vị trí này, tế bào chất chứa nhiều túi chế tiết: tiết ra các thể men dạng bào thai và thân túi thực bào hoặc tiêu bào can thiệp vào việc điều hòa các sản phẩm bài tiết. Ở phần kéo dài Tomes, màng tế bào chất có một số nếp gấp, có các nhung mao và hình ảnh xuất bào.

Trong quá trình sinh men, cực bài tiết của nguyên bào men có nhiều dạng hình thái khác nhau: đôi khi có thể quan sát thấy các nhóm nguyên bào men mà phần cuối của tế bào có một đường viền dạng nhung mao, trong khi những nguyên bào men khác có đường viền tương đối nhẵn. Những thay đổi về cấu trúc này dường như phản ánh hoạt động kép là bài tiết và tái hấp thu của nguyên bào men xảy ra trong suốt quá trình tạo men răng.

Ngược với cực chế tiết, cực đáy của các nguyên bào men ít bị thay đổi so với giai đoạn trước đấy. Các tế bào vẫn liên kết với nhau bằng các dây chằng và với các tế bào của lớp trung gian.

Các nguyên bào men kết nối với nhau qua trung gian của các thanh tận cùng ở ngang mức cực nhân tế bào và bởi các dây chằng kết hợp với các thanh tận cùng giữa thân tế bào và phần kéo dài Tomes. Giữa hai kiểu kết nối này có các khoảng gian bào có chiều rộng thay đổi (hình 3.4).

Hình 3.4: Sơ đồ nguyên bào men chế tiết

1: Hạt nhân                                                          5: Tế bào chất (ergastoplasm)

2: Các thanh tận cùng                            6: Thể liên kết

3: Bộ máy Golgi                                     7: Túi bài tiết

4: Ty thể                                                              8: Kéo dài Tomes

(Nguồn: Dominique Triller, Histologie Dentaire, Masson 1987).

Tổng hợp và bài tiết khung men

Các tiền chất của chất nền hữu cơ của men được tổng hợp bởi các nguyên bào men. Các quan sát trên Xquang tự động ghi hình sau khi gắn nhãn các axit amin giúp theo dõi tiến trình của quá trình tổng hợp và sau đó là bài tiết: tập hợp các axit amin ở lưới hạt nội tương (ergastoplasm), lưu trữ trong bộ máy Golgi, chuyển vào túi Golgi và tập hợp lại trong các túi bài tiết, cuối cùng là bài tiết ra môi trường ngoại bào.

Sản phẩm bài tiết của nguyên bào men là một tập hợp phức tạp và không đồng nhất ở dạng gel thixotropic (tăng độ nhớt). gồm các chất :

– Amelogenin: tạo nên phần chính (90 đến 95%) của vật chất bài tiết. Đây là những protein có trọng lượng phân tử trung bình từ 25 đến 27 Kd. Chúng có thể hòa tan trong EDTA. Các axit amin chính là: proline, axit glutamic, histidine và leucine.

– Enameline được tổng hợp và tiết ra với số lượng nhỏ nhờ các nguyên bào men. Chúng không hòa tan trong EDTA và có trọng lượng phân tử trung bình từ 50 đến 70 Kd;

– Phosphoprotein: giàu serine, đóng vai trò quyết định trong việc bắt đầu tạo nhân của tinh thể, tức là vào thời điểm liên kết P04-Ca.

Ngoài ra, các nguyên bào men còn tạo ra các enzym phân giải protein. Những protease tham gia vào các thay đổi sinh hóa trong chất nền xảy ra trong quá trình trưởng thành.

Tuy nhiên, việc phân tích các tiền chất chất căn bản càng khó thực hiện hơn vì trong môi trường ngoại bào, các tiền chất này chuyển dạng rất nhanh, và giảm về lượng.

Trên thực tế, trong suốt quá trình tạo men, dần dần với sự hình thành chất căn bản, xảy ra hiện tượng tái hấp thu và tái cấu trúc sinh hóa. Những hiện tượng này được đảm bảo và kiểm soát bởi các nguyên bào men.

KHOÁNG HÓA

Quá trình khoáng hóa của men răng xảy ra gần như ngay lập tức, ở ngay đầu tận của phần kéo dài Tomes.

Sự giảm số lượng của protein và nước do tái hấp thu một phần của chất căn bản bởi các nguyên bào men, dẫn đến tăng nồng độ tương đối của các ion Ca và P04 có trong môi trường.

Các ion này được cung cấp bởi các mạch máu đi xuyên qua cơ quan men sau đó, tiếp đó ở cấp độ nguyên bào men thì bằng các mạch máu nhỏ đi vào bên trong và giữa các tế bào. Các ion P04 cũng được chuyển đến qua trung gian của các phosphoprotein. Các phosphoprotein này, giàu serine, sẽ tạo ra một môi trường thuận lợi cho khởi phát quá trình khoáng hóa.

Song song với đó, có sự phân hủy sinh hóa của amelogenin. Sự biến đổi này được kiểm soát bởi các nguyên bào men (Bảng 3.2).

 

Bảng 3.2. Tóm tắt các thay đổi của ngoại bào trong quá trình sinh men.

(Nguồn: Dominique Triller, Histologie Dentaire, Masson 1987)

Trong men răng khoáng hóa, chúng ta thấy chủ yếu là enameline, mà các axit amin chính của chúng là leucine, axit glutamic, glycine và serine, một phần trong số đó được phosphoryl hóa.

Bước đầu tiên trong quá trình khoáng hóa là sự hình thành canxi photphat vô định hình. Do sự hiện diện sát đấy của các tinh thể của ngà răng khoáng hóa, làm khởi phát quá trình kết tinh: sau bước hình thành canxi photphat trung gian, là bước hình thành các tinh thể trong hệ thống hydroxyapatite [Ca10 (P04 60H2], là thành phần khoáng chính của men răng.

Sự khởi đầu của quá trình khoáng hóa men răng xảy ra từ khi bài tiết lớp khung ngoại bào đầu tiên, ngay cả trước khi hoàn thành việc phát triển đầy đủ phần kéo dài Tomes.

Loại men này, có tên là men tiếp giáp (men nối), tạo thành một dải dày từ 30 đến 50 µm tiếp giáp ngay với ngà răng ngoại vi. Ở vị trí này, các tinh thể xếp theo hướng tạo góc khoảng 40 ° so với trục chính của các nguyên bào men.

Phía trên vùng men nối, là phần kéo dài Tomes, hướng phát triển tinh thể sẽ diễn ra tùy theo đường kéo căng bên trong gel chất căn bản, một mặt bởi phần kéo dài Tomes, Mặt khác, bởi sự rút lui của các nguyên bào men đằng sau chất căn bản mới bài tiết. Tổ chức không gian của các tinh thể sẽ dẫn đến sự hình thành các đơn vị sơ cấp đặt cạnh nhau hay còn gọi là các trụ men, đặc trưng cho cấu trúc của men răng.

3.3. Giai đoạn sau chế tiết: Sự trưởng thành của men răng

Men răng sẽ hình thành, theo từng lớp liên tiếp, từ phần tiếp giáp men-ngà răng đến bề mặt của răng.

Ở vị trí này, khả năng tiết của các nguyên bào men giảm dần dần, sau đó dừng lại. Sự ngừng chế tiết tế bào này đi kèm với một số thay đổi cấu trúc nhất định, đánh dấu sự kết thúc quá trình tạo men.

Chiều dài của nguyên bào men giảm. Các tế bào mang xếp theo hướng chếch góc so với bề mặt men răng. Các bào quan trong tế bào chất giảm về số lượng và mật độ.

Phần kéo dài Tomes thoái triển. Đầu xa của tế bào có nhiều nếp gấp và lõm vào trong. Quan sát trong tế bào chất có nhiều thể đa túi, nhiều thể tiêu thực bào và các túi pycnotic. Đường viền tế bào có các hình ảnh của tiêu nội bào.

Tuy nhiên, một vài hoạt động bài tiết nhất định có thể tồn tại thêm một thời gian, ngay cả sau khi thoái triển của kéo dài Tomes: điều này giải thích sự hiện diện của một lớp men bề mặt không trụ mặt ngoài của lớp men răng.

Đây là giai đoạn mà các nguyên bào men sau chế tiết chịu trách nhiệm về sự trưởng thành của men răng trước khi mọc: các nguyên bào men này sẽ tái hấp thụ gần như toàn bộ chất nền của chất căn bản, làm nồng độ của chất căn bản giảm từ 17% trong men răng trong quá trình phát triển xuống mức 2% ở men răng trưởng thành (Bảng 3.3).

 

 

1.1.1.1.1.1.2     Bảng 3.3: Bảng tóm tắt quá trình hoạt động của tế bào Tomes Nguồn (Dominique Triller, Histologie Dentaire, Masson 1987)

Sau đó các tế bào này sẽ hoàn toàn thoái triển và mất tất cả các đặc điểm hình thái. Sự thoái triển này cũng ảnh hưởng đến cả các lớp khác của cơ quan men (Hình 3.5).

Hình 3.5: Tiến triển tế bào của cơ quan men

1: Giai đoạn bài tiết; 2: Giai đoạn sau chế tiết; 3: Cơ quan men thoái triển

(Nguồn: Dominique Triller, Histologie Dentaire, Masson 1987)

Cho đến khi mọc răng trong khoang miệng, thân răng sẽ vẫn được bao phủ bởi một nắp tế bào biểu mô dẹt có quá trình trao đổi chất bằng không: được gọi là cơ quan men thoái triển (xem chương 13 biểu mô bám dính).

Tiếp theo biểu mô trong tiếp tục thoái hoá, quá trình này kéo theo sự thoái hoá tổ chức men răng.

Đến khi răng mọc vào khoang miệng, vòng quanh thân răng vẫn còn bao bọc bởi một lớp biểu mô dẹt, biểu mô này không còn hoạt động nữa.