第二节 牙体组织的形成牙硬组织的形成从生长中心开始。

前牙的生长中心位于切缘和舌侧隆突的基底膜上，磨牙的生长中心位于牙尖处。

釉质和牙本质形成过程中有严格的规律性和节拍性，交叉进行。

成牙本质细胞先形成一层牙本质并向牙髓中央后退，紧接着成釉细胞分泌一层釉质并向外周后退，如此交叉进行，层层沉积，直达到牙冠的厚度。

一、牙本质的形成在钟状期的晚期，牙本质首先在邻近内釉上皮内凹面（切缘和牙尖部位）的牙乳头中形成，然后沿着牙尖的斜面向牙颈部扩展，直至整个牙冠部牙本质完全形成。

在多尖牙中，牙本质独立地在牙尖部呈圆锥状一层一层有节律的沉积，最后互相融合，形成后牙冠部牙本质。

牙本质的形成是由成牙本质细胞完成的。

生长中心处的内釉上皮细胞释放的生长因子和信号分子诱导了牙乳头外胚间充质细胞向成牙本质细胞的分化。

在牙本质形成前，牙乳头细胞和内釉上皮之间有一层无细胞区。

这时的牙乳头细胞属于未分化间充质细胞，细胞体积小，核居中，胞浆含有少量细胞器，分散在含有少量细的胶原纤维的基质中。

当成釉细胞分化成熟后，对牙乳头发生诱导作用。

邻近无细胞区的未分化间充质细胞迅速增大，先分化为前成牙本质细胞（preodontoblast），随着一系列的细胞分裂，伸展，细胞极性确定，然后分化为成牙本质细胞。

此时细胞质体积迅速增大，为能容纳更多的蛋白质合成细胞器。

成牙本质细胞分化，体积增大，最终占据了牙乳头和内釉上皮之间的无细胞层。

这些新分化细胞高度极化，其细胞核远离内釉上皮细胞。

成牙本质细胞分化之后，开始形成牙本质的有机基质。

由成牙本质细胞合成分泌到牙乳头的有机基质主要是胶原和蛋白多糖或糖蛋白。

在胶原分泌的早期主要是I型胶原，此外还有少量Ⅲ型胶原。

最先分泌到细胞外的胶原纤维比较粗大（直径在0.1~0.2µm），被称为von korff’s纤维。

von korff’s纤维主要是由Ⅲ型胶原构成，在起始时有纤维连接蛋白的存在。

这些纤维从成牙本质细胞深处发出向内釉上皮细胞扩展，并最终输出在内皮下的无结构基质，与基底膜垂直。

随着成牙本质细胞体积增大，一些小的Ⅰ型胶原产生，并与未来的釉牙本质界平行。

此时，罩牙本质（mantle dentin）形成。

由于成牙本质细胞体积增大，细胞外间隙消失，细胞向基底膜一侧伸出粗短的突起，同时细胞体向牙髓中央移动，在其后留下胞浆突埋在基质中，形成成牙本质细胞突起。

偶尔有的突起能伸入基底膜中，形成釉梭（enamel spindle）。

除I型胶原外，成牙本质细胞还分泌非胶原蛋白（non-collagenous protein, NSPs）。

牙本质基质中非胶原蛋白有牙本质磷蛋白（dentin phosphoprotein, DPP）、牙本质涎蛋白（dentin sialoprotein, DSP）、牙本质涎磷蛋白（dentin sialophosphoproteins, DSPP）、牙本质基质蛋白（DMP1）、骨涎蛋白（bone sialoprotein, BSP）、骨桥蛋白(osteoprotein, OPN)、骨钙素（osteocalcin, OCN）和其他一些生长因子及金属蛋白酶等。

其中DPP、DSP和DSPP属于为牙本质特异性蛋白，而DMP1、BSP、OPN、OCN为矿化组织特异性蛋白，它们在诱导细胞分化及促进牙本质矿化中起重要作用。

DMP1在生理情况下，有结合钙离子的功能，使牙本质基质中的羟基磷灰石成核，晶体扩大和融合进而促使牙本质矿化。

在成牙本质细胞突起形成的同时，细胞浆中出现一些膜包被的小泡，称为基质小泡（matrix vesicle），并分泌到大的胶原纤维之间。

在细胞外小泡中磷灰石以单个晶体形式存在，以后晶体长大，小泡破裂，泡内晶体成蔟地分散在突起周围和牙本质基质中。

随着矿化结晶，成牙本质细胞产生的非胶原基质蛋白开始发挥调控矿化的作用。

冠部罩牙本质形成约达15~20μm。

晶体继续长大并相互融合，最后形成矿化的牙本质。

在牙本质形成过程，矿化是首先在基质小泡中开始的，矿物持续不断的沉积，然后发展到矿化前沿。

成牙本质细胞通过产生基质小泡和蛋白质调控起始矿化阶段调控矿物沉积并通过调节矿化前沿的有机基质，促进矿物沉积。

牙本质的矿化分为球形矿化和线性矿化两种，取决于牙本质形成速度。

牙本质的矿化形态主要是球形矿化。

磷灰石晶体不断生长，形成一钙球。

钙球进一步长大融合形成单个的钙化团。

这种矿化形态多位于罩牙本质下方的髓周牙本质中。

偶尔在该处球形钙化团不能充分融合，而存留一些小的未矿化的基质，形成球间牙本质。

在静止期的髓周牙本质内，钙球体积减小，在矿化的前方呈现线形矿化区。

一般钙球大小取决与牙本质沉积的速度。

钙球越大反映牙本质形成越快。

在牙本质形成中，矿物质沉积晚于牙本质有机基质的形成，因此在成牙本质细胞层于矿化的牙本质之间总有一层有机基质，称为前期牙本质(predentin)。

其厚度从10~50μm不等，排列在最靠近牙髓一层，前期牙本质主要是由胶原构成，与骨中的骨基质类似，在HE染色中明显，较之矿化组织明显淡染。

随着不同的非胶原蛋白在矿化前沿的合并，前期牙本质逐渐矿化。

前期牙本质的厚度保持恒定，新生未矿化基质保持钙化平衡。

前期牙本质在牙本质形成活跃期最厚，随着增龄变薄。

罩牙本质一旦形成，牙本质以微小的差别继续形成原发性生理性牙本质即髓周牙本质。

这种差别是，罩牙本质的有机基质是由成牙本质细胞形成的，基质的胶原纤维粗大，而髓周牙本质基质的胶原纤维比较少，互相交织并与小管垂直。

成牙本质细胞不再生产基质小泡，牙本质基质是以各种晶核化过程进行矿化。

另外成牙本质细胞向有机基质分泌脂类、磷蛋白、磷脂和γ-羟基谷氨酸蛋白。

其中磷蛋白仅在髓周牙本质中存在，与矿化相关。

髓周牙本质不断地在罩牙本质表面沉积，构成牙体的大部分。

在牙冠发育和牙萌出期间，牙本质每天沉积约4µm。

当牙萌出后，牙本质的沉积减少到每天0.5µm。

每天新形成的牙本质基质与先前形成的基质之间，在显微镜下可见明显的线，称生长线。

这是基质形成变慢或休止继而使矿化发生改变所留下的痕迹。

牙根部牙本质的形成与冠部牙本质相似但有所不同，根部牙本质的形成略晚。

Hertwig’s上皮根鞘的内层细胞启动了成牙本质细胞的分化从而形成根部牙本质。

根部牙本质的最外层，与冠部的罩牙本质相似但其胶原纤维的起源有所不同，根部牙本质部分胶原纤维始于牙骨质与牙本质混合部。

根部牙本质形成速度较慢，并且矿化程度与冠部有差异。

牙根的形成伴随着牙萌出到功能位，约有2/3的根部牙本质形成。

直到萌出后18个月，乳牙的根部牙本质完全形成，而恒牙根部牙本质要在萌出后2~3年才能完全形成。

这个时段根尖孔是开放的。

继发牙本质是指在牙根完全形成后，继续沉积矿化形成的牙本质，其形成方式和原发牙本质相同，是原发牙本质沉积的延续，但是其沉积速度明显慢于初期牙本质。

二、釉质的形成釉质形成（amelogenesis）始于牙冠形成早期，包括两阶段：即细胞分泌有机基质，并立即部分矿化，矿化达到约30%。

这一阶段完成之后，釉质进一步矿化，晶体变宽变厚与此同时大部分有机基质和水被吸收，当釉质完全形成时矿物质含量达到96%。

成釉细胞分泌基质蛋白，有利于创造和维持矿物沉积的细胞外基质微环境。

在釉质形成过程中，成釉细胞的活动分为三个时期：分泌前期（presecretory stage），分泌期（secretory stage）和成熟期（maturation stage）。

分泌前期，分化的成釉细胞极性改变，蛋白合成相关的细胞器数量增加，为釉质有机基质的分泌做准备。

分泌期，成釉细胞分泌釉质基质。

成熟期，成釉细胞调节和运输特殊离子，以便于矿物形成的共同沉积。

当牙本质形成后，内釉上皮细胞分化有分泌功能的成釉细胞，并开始分泌釉质基质。

釉质基质与其他硬组织基质不同，釉质基质不仅有有机成分，而且有无机成分。

早期形成的釉质基质可称为发育中的釉质。

发育中的釉质几乎全由蛋白质组成，可分为釉原蛋白（amelogenins）和非釉原蛋白（non amelogenins）两类。

其中釉原蛋白占釉质蛋白的80％~90％。

釉原蛋白使最早发现的釉基质特异性蛋白，其基因在X和Y 染色体上都有定位，但在大多数物种中釉原蛋白基因位于X染色体上。

蛋白分子量在5~45kD，蛋白分子的N末端序列由45个氨基酸残基组成，具有疏水性，命名为TRAP（富含酪氨酸蛋白），该结构有重要的功能意义。

釉原蛋白富含脯氨酸、亮氨酸组氨酸和谷氨酸。

釉原蛋白的重要特点使它通过自我凝集作用形成20nm大小的纳米球结构，这种结构见于分泌期的釉基质中。

釉原蛋白分泌到釉基质中，很快被降解为分子量20~25kD大小的釉原蛋白复合物。

这些蛋白对晶体的生长和构成起重要作用：晶体生长产生的压力将晶体间的釉原蛋白挤压出并被成釉细胞吸收。

有些没被移除的蛋白可被成釉细胞分泌的蛋白酶降解为小分子的产物，这些低分子量的降解物易从生长的晶体间移除，从而调节釉质的形成和矿化。

釉原蛋白遗传通过三个途径。

首先，釉原蛋白在XY染色体上均有定位，但是这两个基因并非完全同源，因此会出现伴性遗传。

其次，釉原蛋白包含多个外显子，通过各种分割方式能产生许多成熟mRNA，共有9种异构体，他们包含全部或部分外显子。

最后，釉原蛋白通过蛋白降解酶经历短期（少数）和长期（多数）细胞外加工，成为低分子量片段，其中富含络氨酸釉原蛋白多肽和富含亮氨酸釉原蛋白多肽构成了最终的成熟釉质有机基质主体。

非釉原蛋白仅占釉质蛋白的10％，包括：enamelin、成釉蛋白（ameloblastin）和釉丛蛋白（tufetlin）。

它们主要分布在釉牙本质界、未成熟的釉柱和釉柱间及未矿化的柱鞘中。

非釉原蛋白经历了快速细胞外加工，并且，完整的非釉原蛋白分子在釉质中不能长期聚积。

釉丛蛋白是另一种非釉原蛋白，其功能较不确定。

在釉质形成过程中非釉原蛋白量很少，由于他们自身产量很少，同时半衰期很短。

非釉原蛋白可能在起始釉基质矿化起作用。

除此之外，釉基质中还有白蛋白和其他的血清蛋白，丝氨酸蛋白水解酶，Ca2＋依赖蛋白水解酶等。

至少有两个蛋白酶参与了釉质蛋白的细胞外加工和降解。

Enamelysin（MMP20）是金属基质蛋白酶的一种，在新分泌的基质蛋白的短期加工中发挥作用。

另一种丝氨酸蛋白酶家族成员，最早命名为釉质基质丝氨酸蛋白酶1（enamel matrix serine protease1），现在称为激肽释放酶4（kallikrein4，KLK4）主要发挥消化功能，尤其是在蛋白成熟期。

在釉质成熟期，成釉细胞分泌产物到釉质层，它们会影响到晶体的形成和生长以及釉质层的结构。

釉质蛋白首先在细胞的粗面内质网合成，在高尔基复合体浓缩和包装成膜包被的分泌颗粒。