Quá trình hình thành ngà răng
Hình thành ngà răng là một loạt các hiện tượng dẫn đến khoáng hoá dần dần vùng bên trên của nhú ngoại trung mô, khi ngà được hình thành phần trung tâm của nhú ngoại trung mô vẫn không bị khoáng hoá và được gọi là tuỷ răng.
Khác với quá trình sinh men, sự sinh ngà hầu như xảy ra trong suốt quá trình phát triển và tồn tại của răng. Tế bào sinh ngà là những tế bào sống nằm giữa lớp ngà khoáng hóa và tủy răng. Sự đắp thêm ngà răng sẽ làm giảm dần thể tích tủy răng.
Nhú ngoại trung mô phát triển thành một thực thể sinh lý mô được gọi là: phức hợp tủy-ngà răng, từ bên trong ra bên ngoài gồm các thành phần: tủy răng, vùng sinh ngà và ngà răng (hình 4.1).
| 1: Nhú ngoại trung mô
2: Cơ quan men 3: Men răng |
A: Ngà răng B: Tiền ngà C: Tủy răng
4: Vùng nối men ngà 5: Kéo dài nguyên bào ngà 6: Thân nguyên bào ngà |
| Hình 4.1: Phức hợp ngà tủy
(Nguồn: Dominique Triller, Histologie Dentaire, Masson 1987) |
|
1.1 Sự khởi đầu tạo ngà răng: Biệt hoá những nguyên bào ngà
Những nguyên bào sợi của nhú ngoại trung mô nằm sát vùng tiếp giáp men ngà bắt đầu biệt hoá thành nguyên bào ngà. Quá trình này đòi hỏi sự có mặt của các của lớp tiền nguyên bào men. Sự biệt hóa của nguyên bào ngà bắt đầu từ vùng trung tâm của mầm răng (rìa cắn răng cửa hoặc đỉnh múi của răng hàm), các nguyên bào ngà biệt hóa dần dần từ vùng trung tâm lan ra chu vi của nhú ngoại trung mô.
Khi các tế bào biểu mô men trong biệt hoá đến giai đoạn tiền nguyên bào men, thì những nguyên bào sợi ngoại vi bên dưới xếp sát với nhau thành một hàng tế bào sát với màng đáy. Lớp màng đáy ngày càng mỏng và biến mất tạo điều kiện cho các tế bào biểu mô và nhú ngoại trung mô tiếp xúc trực tiếp với nhau liên tục(hình 4-2). Sự tiếp xúc liên tục này là điều kiện cho việc chuyển thông tin kích ứng dẫn đến sự biệt hóa đặc hiệu tế bào. Những Glycoprotein, (laminin, fibronectin) dường như là véc tơ của thông tin này.
Hình 4.2. Sơ đồ về sự biệt hóa của nguyên bào ngà.
Các nguyên bào ngà tự biệt hóa từ các nguyên bào sợi của nhú ngoại trung mô. Sự biệt hóa tế bào là kết quả của mối tương tác hai bên màng đáy giữa các tế bào của biểu mô men trong và các nguyên bào sợi nhú trung bì xung quanh. Sự biệt hóa tế bào của các nguyên bào ngà được kích ứng bởi các tiền nguyên bào men bên trên.
1: Biểu mô men trong 4: Tiền nguyên bào ngà
2: Nguyên bào sợi ngoại vi của nhú ngoại trung mô 5: Nguyên bào ngà
3: Tiền nguyên bào men 6: Nguyên bào men
(Nguồn: Dominique Triller, Histologie Dentaire, Masson 1987)
Có vẻ như các thành phần ngoại bào (màng đáy – khung ngoại bào) đóng một vai trò quan trọng trong hiện tượng này. Mặt khác, có vẻ như màng tế bào (hoặc một số vị trí nhất định của chúng) có khả năng đọc và nhận ra thông điệp kích ứng.
Sự biệt hóa các nguyên bào sợi ngoại vi của nhú trung bì được đánh dấu bằng:
– Ngừng phân bào;
– Kéo dài tế bào và sự gia tăng thể tích tế bào;
– Phân cực và phát triển của các bào quan trong tế bào chất.
Ngừng nhân lên tế bào chỉ là một chỉ điểm khởi đầu của quá trình biệt hoá. Tuy nhiên, các tế bào sau đó phải đạt đến độ chín nhất định để có được khả năng tự biệt hóa; số lần phân bào trước đó là quyết định. Ngoài ra, các phân bào cuối cùng rất cần thiết để kích hoạt hiện tượng này.
Nguyên bào sợi ban đầu dài ra sau đấy chuyển thành hình trứng, khoảng gian bào xung quanh chúng xuất hiện ít sợi collagene và các hạt chất nền. Cực đuôi tế bào gấp thành nhiều nếp, giãn rộng, phần giãn rộng này xuyên qua các mảnh màng đáy để tiếp xúc với tiền nguyên bào men.
Nhân di chuyển về cực đáy tế bào, các bào quan trong bào tương tái phối trí ở phần nằm giữa nhân và cực đuôi (cực chế tiết tương lai). Nhiều enzyme hoạt hoá xuất hiện trong bào tương: alkaline phosphotase, ATPase, lactate deshydrogenase.
Nhân di chuyển về cực cơ bản của tế bào. Các bào quan trong huyết tương (ergastoplasm, Golgi, mitochondria) được phân bố giữa nhân và cực đỉnh (cực tiết trong tương lai).
Nhiều hoạt động enzym có thể có thể thấy bên trong tế bào: phosphatase kiềm, adenosine triphosphatase, lactate dehydrogenase.
Khi hoạt động bài tiết của nguyên bào ngà bắt đầu và môi trường ngoại bào được làm giàu chất nền collagen, tiền nguyên bào men trở nên hoạt động và hoàn thành quá trình biệt hóa để trở thành các nguyên bào men chế tiết.
Những hiện tượng trên xảy ra khi khởi đầu của quá sinh ngà thân răng. còn ở phần chân răng, quá trình biệt hóa nguyên bào ngà, cũng xảy ra tương tự như mô tả ở trên, nhưng xảy ra dưới sự cảm ứng của phần kéo dài cơ quan men: bao Hertwig (xem chương. Sự hình thành chân răng).
1.2 Vùng dưới nguyên bào ngà
Sự biệt hoá nguyên bào ngà dẫn đến sự phát triển những cấu trúc mạch máu, những sợi nằm ở vùng dưới nguyên bào ngà (Hình 4.3).
| Hình 4.3: Sơ đồ vùng tạo ngà ở thời điểm bắt đầu sinh ngà.
1: Tiền ngà được bài tiết; 2: Sợi Von Korff; 3: Nguyên bào ngà; 4: Đám rối Retterer; 5: Hệ thống mạch máu dưới nguyên bào ngà. (Nguồn: Dominique Triller, Histologie Dentaire, Masson 1987) |
1.2.1 Cấp máu
Trong giai đoạn đầu của quá trình sinh ngà răng, những chùm mạch máu xuất phát từ động mạch hàm trên và hàm dưới đã hình thành trước đấy. Xung quanh các động mạch này là các nhú ngoại trung mô được biệt hóa từ ngoại trung mô sinh răng. Sau đó, các chùm mạch này xâm nhập vào nhú ngoại trung mô, nơi chúng phát triển và trở thành mao mạch. Các vòng mao mạch xuất hiện ở ngoại vi của nhú ngoại trung mô từ giai đoạn chuông răng. Vào thời điểm biệt hóa của các nguyên bào ngà, mạng lưới mạch máu dưới nguyên bào ngà đặc biệt phát triển. Mạng lưới mao mạch tận cùng này, nằm sát nguyên bào ngà, đảm bảo cung cấp các chất chuyển hóa cần thiết, luôn hiện diện trong suốt các giai đoạn của quá trình sinh ngà.
1.2.2 Sợi Von Korff
Trong quá trình biệt hoá nguyên bào ngà, giữa các nguyên bào ngà xuất hiện nhiều phần tử sợi, những sợi này bao quanh nguyên bào ngà, được gọi là sợi Von Korff. Chúng tạo thành một mạng lưới ở vùng dưới nguyên bào ngà: được gọi là đám rối Retterer. Chúng nhuộm màu mạnh bởi muối bạc. Chúng đề kháng tốt với hoạt động của các enzym phân giải protein như pronase và collagenase. Các quan sát mô học và siêu cấu trúc chỉ ra rằng sợi von Korff bao gồm các sợi collagen được bao quanh bởi một vỏ bọc glycoprotein argyrophilic. Nguồn gốc của chúng từ tủy răng hay là từ nguyên bào ngà vẫn chưa được làm rõ. Tuy nhiên, dường như chúng xuất hiện trước hoạt động bài tiết của nguyên bào ngà (Hình 4.4). Chúng sẽ được kết hợp vào ngà răng ngoại vi khi lớp này được khoáng hóa. Sự hiện diện của chúng trong giai đoạn muộn sau đó của quá trình sinh ngà và sự kết hợp của chúng vào ngà răng quanh tủy vẫn còn nhiều tranh cãi.
| Dưới hiển vi ánh sáng của lát cắt parafin, nhuộm màu chuyên cho collagen. Các sợi của Von Korff cuộn lại với nhau, dạng sợi màu xanh nhạt (đầu mũi tên) đi từ sâu giữa các nguyên bào ngà.
N, Nhân tế bào; PD, tiền ngà |
Hình phóng đại sợi Von Korff |
| Hình ảnh dưới kính hiển vi điện tử. | |
| A, Đuôi nguyên bào ngà (Odp) là phần kéo dài tế bào phía trên tế bào web (cw). Nhiều hạt tiết điển hình kéo dài (sg), 1 vài thể đa hạt (mvb) và vi sợi (mf) ở đuôi nguyên bào ngà . Các sợi collagen nhỏ (Coll) tạo thành bó ở tiền ngà chạy vuông góc với phần đuôi của nguyên bào ngà dưới dạng cấu trúc chấm trên mặt phẳng đi dọc theo nguyên bào ngà. Bó các sợi collagen có đường kính lớn hơn, sợi von Korff, chạy song song với các đuôi nguyên bào ngà và kéo sâu vào giữa các thân tế bào.
B, Ở độ phóng đại cao hơn, Sợi von Korff kéo dài giữa hai nguyên bào ngà cho thấy hình ảnh sáng tối điển hình của sợi collagen. NS, Ty thể; rER: lưới nội chất thô |
|
| Hình 4.4: Sợi Von Korff (đám rối Retterer)
(Nguồn: ten cate’s oral histology, ninth edition) |
|
4.4. Cấu tạo nguyên bào ngà chế tiết
4.4.1. Thân tế bào
Nguyên bào ngà là một tế bào chế tiết gồm 2 phần: thân tế bào lớn nằm ở rìa của vùng sinh ngà và phần tế bào chất kéo dài khi tế bào lùi lại phía sau chất tiết mà nó đã tạo ra.
Thân tế bào của nguyên bào ngà dài, hơi giống hình quả lê: phần cuối phình to tương ứng vùng quanh nhân, trong khi phần đuôi mỏng liên tục với phần kéo dài tế bào chất (hình 4.5).
Hình 4.5: Sơ đồ hình thái nguyên bào ngà
| 1: Ngà răng
2: Đuôi nguyên bào ngà 3: Tiền ngà 4: Thể nang 5: Lưới hạt nội tương |
6: Sợi nội bào chất
7: Ty thể 8: Thân tế bào 9: Bộ máy Golgi 10: Nhân |
(Nguồn: Dominique Triller, Histologie Dentaire, Masson 1987)
Các thân tế bào xếp thành hàng, ở trên răng trưởng thành, sẽ tạo thành 1 tấm đệm lót lên thành buồng tủy và ống tủy. thân tế bào dài 30-50 µm, nhỏ dần về phía đuôi. Nhân tế bào có hình trứng, trục chính của nó song song với trục chính của tế bào. Nó chiếm gần như toàn bộ chiều rộng của tế bào. Chất nhiễm sắc tạo thành các cụm hạt dày đặc gắn vào lớp trong của màng quanh nhân.
Lưới hạt nội tương phát triển mạnh. Màng lưới hạt nội tương liên tục với lớp ngoài của màng quanh nhân, tiếp đấy chúng chạy khắp tế bào chất. Chúng được bao phủ bởi nhiều hạt ribosome và các bể chứa to và nhiều.
Ty thể nằm giữa các lớp màng tế bào chất, có mào rõ ràng. Số lượng của chúng giảm dần khi cách cực hạt nhân.
Bộ máy Golgi phát triển tốt bao gồm các chồng 4-5 túi. Nó nằm ngay bên dưới hạt nhân. ở mặt cong lồi, mặt tạo dạng, thấy sự hiện diện của nhiều túi nhỏ. Ở mặt lõm hay còn gọi là mặt trưởng thành, các túi bị kéo dài, thường bị “vùi”. Bên trong chứa đầy các hạt điện tử có dạng hạt hoặc dạng sợi. Càng đi về phía đuôi thì càng nhiều dần các túi đa hình thái, mà một số trong số đó có dạng đa túi, dạng túi tiêu bào; càng nhiều dần lượng sợi và vi ống tham gia vận chuyển các sản phẩm chế tiết.
4.4.2. Kéo dài tế bào chất (đuôi nguyên bào ngà)
Phần tế bào chất kéo dài, trước đây được gọi không chính xác là sợi Tomes, là kéo dài của thân tế bào. Màng nguyên sinh chất bao quanh nó liên tục với màng thân tế bào. Bên trong là phần tế bào chất kéo dài từ thân của nguyên bào ngà đến đuôi nó.
Phần cuống của kéo tế bào chất được bao quanh bởi khung ngoại bào đang trong quá trình trưởng thành (tiền ngà) (Hình 4.6), Xa hơn nữa là phần kéo dài chôn trong ngà răng khoáng hóa. Trong phần tiền ngà, tương bào chứa ngày càng ít các bào quan có nhiệm vụ tổng hợp protein (lưới hạt nội tương, ribosome, ty thể), trong khi vi sợi và vi ống dần chiếm ưu thế cũng như cấu trúc dạng túi.
Ở phần cuống của kéo dài tế bào chất, các nguyên bào ngà được kết nối với nhau thông qua các liên kết gian bào: khớp nối không chặt (khe hở) hoặc khớp chặt (nối chặt).
4.5. Sinh tổng hợp và chế tiết các tiền chất của chất căn bản ngà
Nguyên bào ngà tổng hợp và chế tiết chất căn bản ngà, thành phần gồm các protein (collagen, protein không collagen) và proteoglycan (hình 4.7).
Hình 4.7: Lược đồ của vùng tiền ngà.
1: Vùng khoáng hóa 4: Phosphoprotein
2: Vùng kỵ khí 5: Collagen
3: Vùng ưa sắc tố 6: Proteoglycan.
(Nguồn: Dominique Triller, Histologie Dentaire, Masson 1987)
4.5.1. Collagen
Sợi collagen chiếm 80-85% chất căn bản ngà, Các chuỗi polypeptit (chuỗi pro-α) được hình thành bằng cách lắp ráp các axit amin trên lưới hạt nội tương polysomes. Proline và lysine được hydroxy hóa bởi trung gian của proline và lysine. Hydroxy hóa ở lưới hạt nội tương.
Các chuỗi polypeptit kết hợp nhau thành bộ ba belice hoặc procollagen và chuyển vào bộ máy Golgi nơi chúng sẽ được đường phân: glucose và galactose được liên kết với hydroxylysine và mannose, N-acetyl-glucosamine liên kết với hydroxyproline. Sau đó, các procollagen được vận chuyển bởi các túi bài tiết và được đưa đến màng tế bào, nơi các peptit cuối cùng của phân tử được tiêu thụ.
Sự liên kết của các phân tử với nhau trong môi trường ngoại bào sẽ tạo ra sợi collagen. Sự liên kết này xảy ra theo từng đoạn, từng 1/4 chiều dài của phân tử procollagen này sang phân tử procollagen khác, với từng đoạn 68 nm. Tính lặp lại này được nhìn thấy dưới kính hiển vi điện tử dưới dạng các dải ngang (bảng 4.1).
Các phân tích sinh hóa cho thấy các sợi collagen được tạo ra bởi các nguyên bào ngà chủ yếu là collagen loại I, nghĩa là bao gồm 2 chuỗi α1 của loại I và một chuỗi α2, công thức là: [α1 (1)] 2 α2 (I).
4.5.2. Protein không collagene
Gồm phosphoprotein, glutamate protein. Những protein này đóng vai trò chính trong quá trình khoáng hoá chất căn bản ngà một lượng protein nhỏ là sialo-protein, phospho-lipoprotein.
4.5.3. Proteoglycan
Được tổng hợp và chế tiết bởi bộ máy Golgi, Các proteoglycan được tạo bởi 1 protein vận chuyển liên kết với những chuỗi glycosaminoglycan (GAG). GAG là các polyme tuyến tính lặp lại từ một đơn vị disaccharide được tạo thành từ hexosamine và axit uronic. Chúng có thể được sunfat hóa. GAG chiếm 50-90% trọng lượng phân tử của phân tử proteoglycan. Các GAG tiền ngà về cơ bản là các chondroitin 4 và 6-sulphat. Proteoglycans đóng một vai trò chính trong tạo sợi collagen trong quá trình trưởng thành của chất căn bản.
Sự bài tiết của tiền chất căn bản được thực hiện chủ yếu ở gốc của đuôi nguyên bào ngà. Các hình ảnh gắn kết của các túi nội bào vào màng tế bào gợi ý tiếp đấy là quá trình xuất bào. Tuy nhiên, việc chứng minh các cấu trúc đa túi dạng tiêu bào bên trong nguyên bào ngà và các phản ứng enzym cho thấy, ở vị trí này, có những hiện tượng phức tạp về bài tiết và tái hấp thu giúp điều hòa sự bài tiết.
4.6. Quá trình trưởng thành chất căn bản tiền ngà
Tiền ngà là sản phẩm được chế tiết từ nguyên bào ngà, bao quanh cuống các đuôi bào tương của nguyên bào ngà.
Khi tiền chất căn bản được bài tiết thì quá trình khoáng hóa bắt đầu chậm lại một khoảng thời gian nhất định, các thay đổi sinh hóa sẽ làm thay đổi cấu trúc và thành phần của những tiền chất căn bản này. Do quá trình khoáng hóa xảy ra chậm sau khi bài tiết nên ta sẽ thấy 1 vùng tiền ngà, có độ dày tầm 20 µm, giữa thân tế bào của nguyên bào ngà và mặt khoáng hóa của ngà răng.
Trong giai đoạn trưởng thành này, những thay đổi của tiền ngà liên quan đến collagen và các proteoglycan. Đối với các phosphoprotein, chúng được vận chuyển trực tiếp đến vị trí khoáng hóa và dường như không can thiệp vào quá trình trưởng thành của tiền ngà.
Trong khu vực cạnh nguyên bào ngà mới chế tiết, thì tiền ngà dị sắc dương tính với xanh toluidine và xanh alcian. Các thuốc nhuộm này giúp xác định sự có mặt các proteoglycan của chất giữa sợi. vùng tiền ngà này được gọi là vùng ưa sắc. Ở vị trí này, các sợi collagen mịn và đa hướng.
Trong vùng tiền ngà đã được hình thành từ trước, khả năng tạo màu các GAG biến mất: gọi là vùng kỵ sắc. Ngược lại, nhuộm màu APS, đặc trưng của các glycoprotein trở nên dương tính.
Sự khử polyme của proteoglycan có hậu quả là phá hủy đặc tính của GAG để liên kết với một số cathion, đặc biệt là với canxi. Canxi được giải phóng theo quá trình này góp phần làm giàu môi trường bằng các ion khoáng và do đó cho phép khởi phát quá trình canxi hóa.
Trong quá trình trưởng thành của tiền ngà, người ta quan sát thấy song song với đậm độ dày đặc các sợi collagen là sự gia tăng của các liên kết giữa và bên trong phân tử. Những sợi này tạo thành một mạng lưới bao quanh các đuôi nguyên bào ngà.
4.7. Sự khoáng hoá ngà răng
Sự khoáng hoá ngà răng là kết quả của sự tẩm nhuận chất căn bản ngà bằng các muối calci và phosphate tạo thành tinh thể Hydroxyapatite Ca10 (P04)6 0H2.
Sự chuyển từ pha ion sang pha tinh thể là do sự làm giàu trước đó của Ca và P04. Canxi được cung cấp bởi hệ thống mạch máu dưới nguyên bào ngà, một mặt đi qua đường ngoại bào trong khoảng giữa nguyên bào ngà, mặt khác bằng đường nội bào qua trung gian của canxi ty thể.
Photpho chủ yếu được vận chuyển đến vị trí khoáng hóa qua trung gian là các phosphoprotein.
Nhiều thuyết khác nhau giải thích sự khởi phát quá trình khoáng hoá, tức là quá trình biến từ pha ion qua pha tinh thể, có nhiều yếu tố tham gia quá trình này.
+ Sự phá trùng hợp GAG và phóng thích ion calcium.
+ Sự tham gia của các men ATPase, AMPase, Alcaline phosphatase, đem lại năng lượng và cung cấp phosphore cho môi trường.
+ Pyrophosphatase phá trùng hợp pyrophosphate, ức chế sự khoáng hoá.
+ Vai trò của phospholipid từ màng các túi chế tiết, nơi người ta có thể chứng minh, bằng nhiễu xạ điện tử tia X, sự hiện diện của các tinh thể khoáng đầu tiên.
Những túi tiết (túi chứa chất căn bản tiền ngà) có đường kính 30-200nm được bao quanh bởi một màng tế bào 3 lớp, được bắt gặp trong lớp chất tiền ngà trong quá trình trưởng thành ở vùng giữa các sợi Collagen, các túi chứa chất căn bản tiền ngà tạo ra điểm khởi đầu cho sự khoáng hoá.
Dần dần, các kim tinh thể nhỏ dài 30 – 60 nm xuất hiện ở trên bề mặt các túi chứa chất căn bản ngà. Sự tăng trưởng tinh thể sau đó xảy ra dọc các sợi collagen để phục vụ cho việc định hướng các tinh thể. Sau đó, quá trình khoáng hóa sẽ thẩm ngấm vào trong chính các sợi Collagen.
| 1.2.2.1.1.1.1 Bảng 4.2. Sơ đồ khoáng hóa ngà răng.
(Nguồn: Dominique Triller, Histologie Dentaire, Masson 1987) |
Các tinh thể tập hợp lại với nhau thành các cầu khoáng hóa.
Sự gia tăng mật độ khoáng sẽ dẫn đến tạo thành các cầu khoáng hóa (calcospherites): đây là những cấu trúc khoáng hóa hình cầu có đường kính từ 1- 7 µm, tăng dần thể tích bằng cách hợp nhất giữa chúng để tạo thành một diện khoáng hóa liên tục (Bảng 4.2).
Trong quá trình phát triển của chúng, các viên cầu khoáng hóa ôm lấy khoảng 5 đến 12 đuôi ngà. Điều này được chứng minh khi phá hủy phần hữu cơ bằng 1 chất khử hữu cơ như là urê.
Các cầu khoảng hóa có hình tròn hoặc đa khối tròn. Xung quanh các cầu khoáng hóa có các đơn vị cầu khoáng hóa nhỏ bị cô lập hoặc trong quá kết hợp vào khối khoáng chất.
