1. Stadiul morfologic
Formarea smaltului incepe in stadiul de clopot dentar. in elaborarea matricei prismelor adamantine, primul rol TI au factorii inductori, proveniti din stratul de dentina.
Benoit considera ca stimulul poate veni de la odontoblaste, prin contact direct cu celulele heterotipice sau de la molacule specifice prezente in matricea dentinara, punandu-se accentul pe actiunea proteolitica a acestora asupra lamei bazate, ceea ce reprezinta "semnalul inductor" prin care preadamatoblastele sunt informate asupra necesitatii multiplicarii si diferentierii.
2. Stadiul de diferentiere
Prima manifestare a diferentierii este alungirea celulelor pana la aproximati80>, la o largime de 6-7n- Complexul Gcigi migreaza in mod caracteristic, situandu-se intre nucleu si polul secretor. Ribozomii devin foarte abundenti, in toata citoplasma. Lumenul reticulului endoplasmatic creste, suprafata sa se acopera cu ribozomi, apar ergastoplasme tipice. Condriomul este dispersat in toata celula (Bawden, 1994).
Granulele secretoare cresc numeric progresila polul secretor. in citoplasma celulelor se mai gasesc microfilamente si microtubuii, precum si tonofibrile fixate pe desmozomi. La polul excretor al celulei se extinde prelungirea Tomes. Ele contin organite, ergastoplasme si mitocondrii in numar mai redus si un foarte mare numar de granule de secretie de marimi diferite - corpii adamantini ai lui Prennant.
Adamantoblastele au rol secretor; ele secreta direct matricea smaltului, dar, pe de alta parte, au rol si in diferentierea structurii membranoase extracelulare: membrana ameloblastica interna si externa -doua cuticule situate la cei doi poli celulari, membrana bazala si membrana adamantino-dentinara a carei prezenta semnaleaza inceputul amelogenezei.
3 Stadiul seCretor
Sinteza proteinelor smaltului debuteaza in reticulul endoplasmatic si continua in complexul Gokji unde componentele proteice sunt condensate in granule secretorii. Acestea migreaza catre extremitatea distala a celulei, iar continutul lor este eliberat. Exista un interval foarte redus intre secretia proteinelor smaltului si aparitia de cristale anorganice. Cristalele sunt dispuse intimplator in acest prim strat de smalt. interdigitan3u-se cu cristalele dentinei, pe care unii autori le considera centre de nucleere pentru smalt.
Dupa ce primul strat de smalt este structurat, ameloblastii migreaza de la suprafata dentinei, fiecare celula dezvoltand o scurta prelungire numita procesul Tomes. Desi contine citoplasma ce se continua din corpul ameloblastic, se observa o distinctie intre proces si corpul celular, marcata printr-un complex terminal distal jonctional care contine granule secretorii primare si mici cule (Sakakura, 1989).
Odata format procesul Tomes, secretia proteinelor smaltului prin granule se evidentiaza la nivelul unor canale inguste localizate in doua zone: extremitatea distala si cea proximala, la jonctiunea cu corpul celular.
Primele
proteine secretate ale matricei sunt de 2 tipuri, diferentiate prin mobilitatea lor electroforetica si compozitia lor in aminoacizi. Enamelinele sunt proteine acide, cu masa moleculara mare - intre 50 si 75KDa; sunt puternic legate de cristalul de hidroxil-apatita si necesita solubilizarea acestuia in vederea extractiei, sunt mai putin abundente in matrice si persista intr-o faza mai avansata de maturizare a smaltului. Ogata (1989) a izolat si purificat patru fractiuni de enameline ( 70 K, 45K. 30K, 28 K - ce provir. probabil dintr-o proteina precursoare cu 130kDa-Fukae, 1993) bogate in prolina, glicina, acid glutamic si aspartic din smaltul bovin in formare si a determinat locusurile de fixare a calciului prin tehnici de fluorescenta intrinseca. in toate patru cazurile s-a constatat prezenta a doua tipuri de locusuri de fixare a calciului. Asocierea constanta a locusurilor de inalta afinitate variaza de la 1,2 la 1,4 x1Q4 M"1 si cea a
locusurilor de afinitate scazuta de la 1,3 la 2,2 x 10/* M'1. Numarul locusurilor de inalta afinitate este de la 8,6 la 11,6 mol/mol proteina si cea a locusurilor de afinitate scazuta de la 22 la 32, cu o tendinta de crestere a locusurilor de legare a calciului la enamelinele cu greutate moleculara mare.
Ameloqeninele formeaza 80 - 90 % din matricea organica a smaltului pre - eruptiv; sunt bogate in prolina (150 reziduri/1000), fara a contine insa si hidroxi-prblina, sunt solubile in saruri neutre. Masa moleculara, inferioara celei a enamelinelor variaza intre 15-50 KDa. A fost raportata prezenta unei amelogenine cu masa moleculara mare 55 KDa in smaltul bovin, sugerand existenta unor precursori cu masa moleculara mare ce sunt clivati in peptide mai mici pe masura calcifierii. Cercetari de ultrastructura au demonstrat ca amelogenineie ocupa spatiul intercristalin al smaltului in stadiul secretor.
Studierea rolului implicarii complexului amelogeninic in mineralizare a evidentiat posibilitatea acestuia de a sustine canale multiple prin care primele depozite
minerale sunt ghidate in cursul cresterii relatirapide de-a lungul axelor lor -c. in plus, afinitatea puternica de suprafata manifestata de extractul 21 KDa porcin, presupune ca acesta sau componentul 25 kDa al complexului amelogeninei, formeaza un invelis molecular pe faza minerala depusa si acesta limiteaza cresterea apatitelor de-a lungul axelor lor a- si o- (Fearnhead, 1992).
Limeback in 1991 a aratat existenta, in pozitja 16 a amelogeninei, a unei fosfoproteine care initiaza legarea proteinei de hidroxil-apatita. Toate amelogenineie studiate au aceeasi secventa de aminc-acizi (primii 33) la capatul N-terminal. Aceasta sugereaza rolul acestei extremitati a moleculei in directionarea cresterii cristalelor, fiind conservata in cursul evolutiei. In vivo, amelogenineie au capacitatea de auto-asamblare a structurii proteice primare, generand agrgate specifice supramoteculare care se presupune ca functioneaza ca sisteme de control in organizarea uttrastructurala a cristalitetor de smalt in formare (Fincham, 1994).
Originea, relatiile si transformarile enamelinelor si amelogenineior in cursul maturarii smaltului nu sunt inca elucidate, pe de o parte datorita rezultatelor contradictorii citate in literatura, iar pe de alta parte dificultatii de a obtine proteine izolate si purificate.
Din punct de vedere imunologic, anticorpii policlonali au fost preparati pentru enameline si amelogenine. Pentru smaltul bovin a fost demonstrata existenta de epitopi comuni pentru cele doua clase de proteine. Anticorpii monoclonaii au fost descrisi pentru amelogeninele de origine bovina, acestea prezentand o reactivitate crescuta cu enameiinele. Caracterul imunogen al proteinelor tufelor de smalt este puternic, fiind determinati recent
anticorpi policlonali; acestea reactioneaza atat cu enameiinele cat si cu unele keratine.
Proteinele tufelor reprezinta ansamblul proteinelor extrase din smaltul matur, dupa solubilizare intr-un acid puternic - acid tricloacetic 20% - si isi datoreaza numele aspectului lor de agregat insolubil. Au un caracter acid cu o masa moleculara abila cu cea a enamelinelor - intre 66 si 72 KD.
Studiile moleculare efectuate in vederea precizarii numarului de gene responsabile producerii proteinelor smaltului au evidentiat localizarea genei amelgeninei umane pe ambii cromozomi Y si x p l-p 3, deletia genei de pe cromozomul X fiind corelata cu amelogeneza imperfecta. Aldred(1992) si Sasaki(1995) indica existenta a cel putin doua tocusuri pe cromozomul X care pot determina acest defect de smalt, unul pe zona distala a bratului scurt si unul pe bratul lung .
Schwartz (1992) a relatat inhibarea transcriptiei genei amelogeninei, dupa incorporarea de Bromodeoxyuridina (Brd U) in ADN-ul epiteliului adamantin intern, in transcriptia genei fiind implicate alte mecanisme reglatorii decat metilarea genei.
Izolarea ARN mesager si caracterizarea produselor de traducere "in vitro" a fost realizata pentru smaltul bovin, de iepure si uman. Pentru smaltul uman s-au pus in evidenta un ARNm ce codeaza o enamelina cu masa moleculara 68000 si trei ARNm pentru amelogenine cu M de 26000, 22000 si 20000. DenBesten(1992) a demonstrat in ameloblastele secretarii la soarece existenta a patru ARNm pentru amelogenine, cu marimea de 0.9, 1.3, 2.7 si 4.4 KB. In smaltul matur s-a detectat un ARNm de 1.3 Kb.
Cristalele depozitate pe aceasta matrice sunt lungi sub forma de placi subtiri de hidroxil-apatita, matricea smaltului fiind mineralizata pana la 30% si avand o consistenta scazuta. Matricea trece apoi in cel de al ll-lea stagiu, de maturare, proces care urmeaza aceeasi cale ca si secretia matricei, de la jonctiunea amelo-dentinara si apoi radiar catre exterior intr-o rata de 0.04-0.05 um/zi. Maturarea smaltului consta in cresterea cristalelor minerale cu pierderea selectiva a apei si proteinelor - toate amelogeninele sunt inlocuite, lasand numai enameline cu masa moleculara mare legate strans de suprafata cristalelor de apatita. Smaltul rezultat este bine mineralizat, dar foarte poros.
Mecanismul de degradare al amelogeninelor (resorbtie, enzima specifica de tip "amelogeninaza") este inca incomplet cunoscut.. Fazel(l989) a determinat existenta unei proteinaze capabile sa scindeze secventa Met-lle-Arg, activitatea acestei enzime crescand intre stadiul secretor si de maturare, continuand pana in faza tardiva a acestuia. Hidrolizarea amelogeninei in faza de secretie este redusa de inhibitorii serinei si sulfhidril proteazei, fluorul in cantitate de 1mM neavand efect asupra procesului de degradare dar putand reduce producerea acesteia de catre smalt. Studierea ametogeninazei din faza de maturare a smaltului (DenBesten, 1992) a evidentiat izolarea a doua proteinaze cu masa moleculara de 46kOa si 52kOa, probabil rezultate din scindarea unei proenzime cu masa moleculara mare.
Tanabe(1992) a evidentiat in smaltul porcin aflat in faza secretorie, la nivelul stratului extern, a unei proteinaze de 76-78kDa care cliveaza peptidul carboxi-terminal ai amelogeninei 25kDa, convertind-o in amelogenina 20kDa, si scindeaza 89kDa enamelinele in fragmente de 25-, 41 si 56kDa. In stratul intern al smaltului secretor s-au identificat o serie de proteinaze cu 30 si 34kOa care actioneaza pe fragmentele de amelogenina 20kDa si o proteinaza care degradeaza atat amelogeninele cat si enamelinele.
S-a identificat in smaltul bovin, in formare, o proteinaza cu masa moleculara mare, cu capacitate de clivare a unei amelogenine de 20kDa, formata din 179 aminoacizi, la capatul carboxiterminal: Pro168-Ala169; enzima este o metalo-proteinaza-'calciu-dependenta" (Moradian-Oldak, 1994).
Al lll-lea stadiu consta in cresterea aportului de substanta minerala si reducerea porozitatii.
4. Stadiul de maturare
Dupa formarea matricei, celulele ameloblaste sufera modificari legate de etapa de maturare a smaltului. Se produc reduceri de inaltime si volum a organitelor pe care le contin, organitele in exces fiind incorporate Tn vacuole autofage si digerate de enzimele lizozomale. Extremitatea distala a celulei se piicatureaza formand o margine striata, care creste astfel suprafata de schimb a membranei piasmatice.
Modificarile cantitative si calitative ale smaltului care au loc in perioada de maturare presupun implicarea ameloblastilor in indepartarea selectiva a substantei organice. Studii morfologice au evidentiat resturi de matrice a smaltului intre prelungirile marginii striate si in interiorul vacuolstor ameloblastice. Alte cercetari, cu markeri radioactivi, indica patrunderea de matrice organica a smaltului in arnel obla stii maturi.
In interiorul componentei organice a smaltului se produce, in aceasta etapa, influxul ionilor de calciu si fosfat, cu cresterea rapida a cristalelor minerale si indepartarea apei.
S-au observat grupuri largi de ameloblasti maturi care alterneaza fizic, prezentand fie o suprafata distaia neteda fie una striata, aceste modificari morfologice fiind corelate cu schimbarea ciclica a functiilor celulare (indepartarea substratului proteic in influxul de calciu). Smaltul adiacent ameloblastilor cu suprafata striata pare a fi caracterizat printr-un influx crescut de calciu. Aceasta indica ca dezvoltarea marginii striate ("in perie") si cresterea activitatii fosfatazei alcaline la acest nivel sunt corelate cu trecerea rapida a ionilor anorganici prin membrana celulara in cursul maturarii smaltului (Wottgens, 1995).
Cristalele smaltului isi incep cresterea imediat dupa formare, cand au o grosime de 3,1 nm si o lungime de 29 nm si o densitate crescuta (1240 cnstale pe micrometru patrat). Dezvoltarea cristalelor se produce mei ales in inaltime si mult mai lent in grosime, densitatea in smaltul matur fiind de 560 cristalite pe micrometru patrat. Aceasta scadere 3 numarului pe unitate de supraf nta nu e determinata numai de procesul de crestere ci si de fuziunea cristalelor.
5. Stadiul protector
Pe masura ce coroana dintelui se formeaza, pulpa smaltului si papila
conjunctiva se retrag, apoi pulpa smaltului se atrofiaza; cele doua straturi ale organului adamantin, cel intern dar si cel extern, se unesc Adamantoblastii isi pastreaza conuratia pana la formarea completa a smaltului, apoi sufera accentuate modificarii morfologice, reducandu-si inaltimea si devenind cuboidali, apoi aplatizati. in curand, identitatea nemaiputand fi diferentiata de a celulelor supraiacente ale organului smaltului. in acest moment, prin unirea ameloblastilor cu stratul intermediar si epiteliul adamantin extern, se formeaza un strat celular denumit epiteliul adamantin redus.
Cuticula primara a smaltului (stratul intern acelular cu o grosime de 0.2-l u) format preeruptiv, ca un produs de secretie al ameloblastilor, dupa incetarea formarii matricii smaltului, si epiteliul adamantin redus, alcatuiesc ceea ce era cunoscut de autorii clasici sub numele de membrana lui Nasmyth.
Cuticula secundara, cu o grosime cuprinsa intre 2-l0 microni, ia
nastere in cursul eruptiei dentare, ca o cuticula eprteliala, la care participa epiteliul gingival fuzionat cu epiteliul adamantin redus. Acest epiteliu combinat, ia denumirea de insertia epiteliala.
Cuticula tertiara, care apare posteruptiv, este de origine exogena si se formeaza prin absorbtia bacteriilor, celulelor epiteliale, detrisurilor alimentare, proteinelor s.a. pe suprafata smaltului, motipentru care poarta denumirea de pelicula dobandita.