Die Struktur des Zahnschmelzes. Pathogenese von Karies im Spotstadium

Alle Zahngewebe, einschließlich des Zahnschmelzes, sind mineralisierte Gewebe. Die Struktur des Zahnschmelzes besteht aus Millionen mikroskopisch kleiner Kristalle, die über eine Protein-Lipid-Matrix miteinander verbunden sind. Dank des einzigartigen Verhältnisses anorganischer und organischer Partikel können menschliche Zähne langfristigen mechanischen Belastungen standhalten.

Der Zahnschmelz stammt aus dem Ektoderm. Seine Struktur wird überwiegend durch anorganische Bestandteile repräsentiert: Hydroxylapatit (HAP), Wasser, Carbonatapatit, minimale Einschlüsse von Fluor, Magnesium, Natrium, Kalium sowie weniger als 1 % organische Partikel – Lipide und Proteine.

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Wenn der Prozess der Amelogenese endet, verschwinden die Ameloblasten, der reife Zahnschmelz ist völlig zellfrei und kann sich daher im Schadensfall nicht erholen. Während der Amelogenese interagiert Calcium mit Phosphationen, was zur Bildung des wichtigsten mineralischen Strukturelements Hydroxylapatit (HAP) führt, und auch mit Carbonationen unter Bildung von Carbonatapatit (CAP). Der Volumenanteil des letzteren in der Schmelzstruktur ist unbedeutend und überschreitet nicht 5 %.

Reis. 1. Kariesverfärbungen auf Kinderzähnen.

Carbonationen haben eine schwache Affinität zu Calcium und interagieren leichter mit anderen Elementen, was zur Entstehung einer neuen Verbindung führt – Hydroxylcarbonatapatit (CHAP). Die Struktur des reifen Zahnschmelzes umfasst alle drei Moleküle: NAR, CAP und CHAP, das wichtigste bleibt jedoch NAR.

Die Struktur von CAP- oder CHAP-Molekülen ist im Wesentlichen dieselbe wie die von HAP, die Stärke der chemischen Bindungen in diesen Kristallen ist jedoch viel schwächer. Schmelzbereiche, in denen CAP oder CHAP in der Struktur vorhanden sind, lösen sich aufgrund der hohen chemischen Affinität von Carbonationen zu Wasserstoffionen leicht in Säure auf.

Wenn Fluoride am Prozess der Amelogenese beteiligt sind, können Fluoridionen auch in die Schmelzstruktur eingebaut werden, um Fluorapatit- (FAP) oder Fluorhydroxylapatit-Moleküle (FHAP) zu bilden. Der FAP-Kristall hat eine erhöhte Stabilität, eine schwache Affinität zu Wasserstoffionen, ist in Säure schlecht löslich und hat eine kompakte Struktur. Zahnschmelz, der viele FAP-Moleküle enthält, zeichnet sich durch seine Dichte und Strukturstabilität aus.

Mikroskopisch wird die Struktur des Zahnschmelzes durch kleine Prismen dargestellt, die an der Schmelz-Dentin-Grenze beginnen und auf der Zahnoberfläche enden. Ein Emailleprisma ist eine Ansammlung einer großen Anzahl sechseckiger NAR-Kristalle. Die Kristalle bestehen hauptsächlich aus Calciumphosphaten, es sind jedoch auch einige andere Elemente vorhanden. „Nicht reine“ Kristalle werden als erstes durch die Abfallprodukte pathogener Mikroorganismen zerstört, da sie weniger stabil sind.

Der interprismatische Raum des Zahnschmelzes ist mit einer Schicht organischer Matrix gefüllt, die aus Wasser und einem Lipid-Protein-Komplex besteht. Die Matrix verdankt ihren Ursprung den Ameloblasten und ist ein Gerüst, das das Wachstum der Schmelzprismen während der Mineralisierung steuert und organisiert.

Reis. 2. Herde der Schmelzdemineralisierung.

Nach Abschluss der Mineralisierung bleibt der Zahnschmelz für kleine Ionen und kleine organische Moleküle durchlässig, was auf die Dicke der organischen Matrixschicht zurückzuführen ist. Dabei ist es für Bakterien und mittelgroße Moleküle absolut undurchdringlich.

Zahnschmelzkaries im Spotstadium

Man unterscheidet weiße und pigmentierte Flecken. Ein charakteristisches Merkmal weißer Flecken ist ihr stetiges Fortschreiten. Ein Pigmentfleck hingegen ist ein schwebender Prozess.

Im Fleckenstadium erfolgt die Zerstörung des Zahnschmelzes unter der Oberfläche, da die Oberflächenschicht eine bessere Säurebeständigkeit aufweist. Die Intensität des kariösen Prozesses nimmt zur Pulpa hin zu.

Im Weißfleckstadium werden mittels Licht- und Polarisationsmikroskopie folgende Zonen unterschieden:

• oberflächlich;

• unter der Oberfläche;

• zentral;

• dazwischenliegend;

• intern.

Jede dieser Zonen ist durch eine Schädigung der interkristallinen Bindungen gekennzeichnet. Einige Hydroxylapatitkristalle verlieren ihre strenge Ausrichtung, die für intakten Zahnschmelz typisch ist, und nehmen eine chaotische Position ein. Solche Veränderungen der interkristallinen Bindungen sind hauptsächlich entlang der Grenzen von Schmelzprismen sichtbar. Als nächstes erweitert sich der Raum zwischen den Prismen. Reifer Zahnschmelz hat ein Volumen an interprismatischen Zwischenräumen von nicht mehr als 1 %. Aber in der Mitte des kariösen weißen Flecks erreicht das Volumen dieses Raums 25 %. Dieser Bereich zeichnet sich durch eine erhöhte Durchlässigkeit aus.

Reis. 3. Herde der Schmelzdemineralisierung.

Je nach Dicke einer kariösen Stelle ist es üblich, folgende Zonen zu unterscheiden:

• Der Läsionskörper ist die Zone, die den überwiegenden Bereich der Stelle einnimmt.

• dunkle Zone,

• Die transparente Zone ist ein Puffer zwischen dem pathologischen Fokus und dem intakten Zahnschmelz.

Die Bildung dieser Zonen ist ohne Mikroräume nicht möglich, deren Volumen mit der Demineralisierung des Hartgewebes aufgrund der Entwicklung des kariösen Prozesses allmählich zunimmt.

Laborstudien haben gezeigt, dass das Volumen des Mikroraums im intakten Zahnschmelz 0,5–1 % des Volumens beträgt, im Läsionskörper bis zu 25 % des Volumens, in der dunklen Zone etwa 4 % und in der transparenten Zone - 2 %.

Während sich der Bereich des weißen Flecks ausdehnt, wächst er in die Tiefe. Unter Erhaltungsbedingungen der Oberflächenschicht mit einer Fleckfläche von etwa 3 mm Durchmesser erreicht die Tiefe der Gewebeschädigung die Schmelz-Dentin-Grenze.

Eine Demineralisierung unter der Oberfläche ist typisch für einen braun pigmentierten kariösen Fleck. Besondere Merkmale liegen in der Unbestimmtheit der Zoneneinteilung; selbst mikroskopisch ist es schwierig zu bestimmen, wo die Läsion endet und die dunkle oder transparente Zone beginnt.

Wenn die Läsionsfläche mehr als 3 Quadratmillimeter groß ist, ist der Zahnschmelz in seiner gesamten Tiefe betroffen und die Schmelz-Dentin-Verbindung wird zerstört. Mikroskopisch zeigt sich ein kegelförmiger Bereich sklerotischen Dentins, der der beschädigten Schmelz-Dentin-Grenze entspricht.

Reis. 4. Gesundes Lächeln.

Bei einem schwarzen kariösen Fleck erstreckt sich die Läsion unabhängig von ihrer Größe auf den Zahnschmelz und das Dentin, häufig ist eine ausgeprägte Pigmentierung über die gesamte Dicke des betroffenen Bereichs zu beobachten. Es ist unmöglich, betroffene Bereiche, die für einen weißen Fleck charakteristisch sind, auf dünnen Schnitten festzustellen.

Alle oben beschriebenen Fakten belegen den Mechanismus der Pathogenese des kariösen Prozesses: Bei anfänglicher Schmelzkaries beginnt alles mit einer Mikrodemineralisierung unter dem Einfluss von Säure, die ein Produkt des Stoffwechsels von Zahnbelag-Mikroorganismen ist.

Im Laufe langjähriger Beobachtungen wurde festgestellt, dass es bei der fokalen Demineralisierung des Zahnschmelzes sehr häufig zu einer spontanen Stabilisierung des Flecks kommt, der über längere Zeit in dieser Form verbleiben kann. Und es ist sogar möglich, dass sich die Karies umgekehrt entwickelt, der Fleck kann vollständig verschwinden; dies ist möglich, wenn Remineralisierungsprozesse gegenüber Demineralisierungsprozessen überwiegen.

Ab dem Zeitpunkt der anfänglichen Demineralisierung müssen mindestens 1,5 bis 2 Jahre vergehen, bis sich eine typische kariöse Läsion bildet, bei manchen Patienten auch länger. Dieser Zeitraum ist der günstigste Zeitpunkt für die Behandlung. Die Hauptprinzipien dieser Phase sind:

• Entfernung von Zahnbelag,

• Begrenzung einfacher Kohlenhydrate,

• Normalisierung des Speichelflusses.

Wenn zu diesem Zeitpunkt Zeit verloren ging und nicht mit der ätiologischen Behandlung begonnen wurde, führt dies zur Entwicklung einer kariösen Höhle, deren Behandlung bereits mit anderen Methoden durchgeführt wird.

Es gibt Hinweise darauf, dass pigmentierter Zahnschmelz Eigenschaften aufweist, die ihn resistent gegen die Auflösung durch Säuren machen. Bei Laboruntersuchungen wurde in der Oberflächenschicht des Zahnschmelzes im Bereich des Pigmentflecks eine Form von Apatit entdeckt, dessen Parameter der Elementarzelle des Kristallgitters denen von Fluorapatit nahe kommen. Diese Ergebnisse ermöglichten die Bestätigung der Hypothese, dass es sich bei Schmelzkaries im Pigmentfleckenstadium um einen gestoppten, stabilisierten Prozess handelt.

Reis. 5. Behandlung von Anfangskaries mit der ICON-Technologie.

Es ist wichtig zu berücksichtigen, dass eine ausgeprägte Pigmentierung oder eine große Fläche des Flecks trotz der Unversehrtheit der oberflächlichen Schmelzschicht in den meisten Fällen mit einer Schädigung der Schmelz-Dentin-Verbindung und einer irreversiblen Schädigung des Dentins, der Bildung von, einhergeht eine kariöse Höhle, die mit bloßem Auge sichtbar ist.

Praktizierende Zahnärzte wissen, dass die Schmelzoberfläche im Bereich einer weißen kariösen Stelle glatt bleibt. Bei der Untersuchung kann jedoch eine Rauheit auftreten, die eine Verletzung der Oberflächenschicht bestätigt. Dadurch entsteht in der Dicke des Zahnschmelzes eine kariöse Höhle, bei der es sich zuvor um oberflächliche Karies handelte.

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