口腔生物學：第二章 口腔生物化學

1、第二章 口腔生物化學 Oral Biochemistry 學習內容第一節(jié) 牙體、牙周組織的化學組成和代謝第二節(jié) 口腔粘膜組織的組成和代謝第三節(jié) 唾液腺、唾液和齦溝液第四節(jié) 牙菌斑的生物化學第五節(jié) 牙齒硬組織的礦化 學習內容第一節(jié) 牙體、牙周組織的化學組成和代謝第二節(jié) 口腔粘膜組織的組成和代謝第三節(jié) 唾液腺、唾液和齦溝液牙菌斑的生物化學牙齒硬組織的礦化掌握牙髓代謝的特點牙周膜代謝的特點口腔粘膜上皮代謝特點口腔粘膜上皮更新及其影響因素學習內容第一節(jié) 牙體、牙周組織化學組成和代謝 一、牙體硬組織化學組成 （一）牙體硬組織無機化學組成 （二）牙體硬組織有機化學組成 二、牙髓的代謝 三、牙周膜化學組成和

2、代謝第二節(jié) 口腔粘膜組織的形成和代謝第三節(jié) 唾液腺、唾液和齦溝液牙菌斑的生物化學牙齒硬組織的礦化一、牙體硬組織化學組成 無機物+有機物+水（一）無機物組成 鈣、磷、碳酸、鈉、鎂、鉀、氯和微量元素 1. 鈣、磷 存在形式： 羥基磷灰石 Ca10(PO4)6(OH)2 (Na+ Mg 2+) (CO32-) (F- Cl-) 磷酸鈣、碳酸鈣、磷酸鎂 鈣磷比值：羥基磷灰石 1.67 釉質 1.62-1.65 晶體結構和大?。?六角棱柱，釉質 牙本質 2.碳酸鹽 碳化磷酸鈣 含量：釉質 牙本質骨 提高溶解性 存在：晶體離子吸附層，置換磷酸根離子 分布：外低內高，與代謝活性有關 3. 鈉、鉀 存在：晶體

3、離子吸附層，可取代鈣離子 鈉與水結合，存在于基質中，作用不清4. 鎂 存在：晶體離子吸附層 作用：抑制晶體生長、置換鈣離子提高溶解性5.氯 取代羥基，降低穩(wěn)定性6.微量元素 60種 氟、鍶、鋅、鉛、銅、銀、鐵、鋁、錳 存在于晶體內部或離子吸附層 可能影響牙齒溶解性，對齲活性產生不同影響 氟：含量：50-5000ppm 分布：外高內低 作用：取代羥基，增強穩(wěn)定性 氟化羥基磷灰石 （二）有機成分 蛋白質、糖類、脂類和有機酸鹽 釉原蛋白(amelogenin Am) 非釉原蛋白： 釉蛋白(enamelin En) 釉叢蛋白 鞘蛋白 成釉蛋白(ameloblastin AMBN)釉質蛋白質蛋白質1.釉

4、原蛋白 牙齒發(fā)育期 （1）生化特性 基因位點：X染色體短臂，Y染色體中心粒 氨基酸組成：脯、谷、亮、組氨酸 易降解：金屬蛋白酶、絲氨酸蛋白酶 （2）生物學作用： 誘導晶體成核 絲氨酸+P+Ca 調控晶體生長 降解 （3）降解異常 氟抑制蛋白酶-氟斑牙2. 釉蛋白 成熟釉質 氨基酸組成：絲、谷、甘、天門冬氨酸 溶解性差 氨基酸殘基上磷酸位點結合礦物離子 參與成核、啟動礦化調控晶體大小形態(tài)和方向 蛋白分解酶降解3. 釉叢蛋白 釉質形成早期分泌 酸性，高度不溶 分子中含有磷酸化和糖基化位點 對釉質發(fā)育和礦化有作用4.鞘蛋白 分布于釉柱周圍 隨釉質發(fā)育分解為片段 對釉柱形成和柱間質中晶體生長方向有調控

5、5.成釉蛋白 釉質深層釉柱周圍，啟動礦化牙本質、牙骨質和骨的蛋白質： 膠原蛋白 非膠原蛋白 牙本質特異性蛋白 礦化組織特異性蛋白1.膠原蛋白（1）生化特性 主要是型膠原 兩條1和一條2肽鏈右手螺旋 甘氨酸、脯氨酸和羥脯氨酸 G-X-Y（2）生物學作用 提供礦化框架 與非膠原蛋白結合 2.非膠原蛋白（1）牙本質特異蛋白：成牙本質細胞合成分泌 1） 牙本質磷蛋白（DPP） 占50% 絲氨酸、天門冬氨酸 高度磷酸化、易被蛋白酶降解 雙重作用：膠原磷酸化位點+DPP+Ca2+ 誘導晶體形成 DPP+晶體 調控晶體生長 游離DPP抑制礦化 2）牙本質涎蛋白 (DSP) 谷、絲、天門冬、甘氨酸 促進晶體生

6、長 (2)礦化組織特異性蛋白 1）骨鈣素： -羧基谷氨酸+Ca 2+ 調控骨和牙骨質的礦化 2）牙本質基質蛋白-1 ：成牙本質細胞、牙本質 絲、天門冬氨酸 骨涎蛋白：骨基質 谷、天門冬氨酸 與鈣結合，調節(jié)礦化 3）骨橋素：牙骨質和骨基質 精-甘-天門冬氨酸 調節(jié)細胞功能和晶體生長糖1. 糖原 成釉細胞、成牙本質細胞、成牙骨質細胞和成骨細胞 提供能量2. 蛋白聚糖 基質成分 組成：糖胺聚糖（氨基己糖-己糖醛酸）+蛋白質 種類：4-硫酸軟骨素（前期牙本質）、6-硫酸軟骨素（骨 和牙本質） 作用：構成基質：蛋白聚糖+膠原纖維+非膠原纖維 調控膠原纖維的聚合、組成 調節(jié)礦化: 羧基、硫酸基+Ca 2+

7、脂類：存在于基質、胞膜、胞內 磷脂和中性脂 酶 分解 能量+ 磷酸根，促進礦化有機酸鹽： 檸檬酸鹽、乳酸鹽（細胞代謝產物） 學習內容第一節(jié) 牙體、牙周組織化學組成和代謝 一、牙體硬組織化學組成 二、牙髓的化學組成和代謝 三、牙周組織化學組成和代謝第二節(jié) 口腔粘膜組織的形成和代謝第三節(jié) 唾液腺、唾液和齦溝液牙菌斑的生物化學牙齒硬組織的礦化二、牙髓的化學組成和代謝成牙本質細胞層無細胞層多細胞層牙髓中心區(qū)前期牙本質（一） 牙髓的化學組成 1.牙髓細胞： 成牙本質細胞 成纖維細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞、肥大細胞、 淋巴 細胞、 未分化間充質 功能： 合成蛋白 轉運Ca2+ 成牙本質細胞1）核糖核酸 R

8、NA水平與蛋白合成 牙本質發(fā)育期、受刺激、修復性牙本質形成期升高 2）核苷酸 代謝活動能量 AMP ADP ATP UMP 發(fā)育中的、炎癥早期增高，壞死牙髓下降 3）牙本質特異性蛋白 牙本質磷蛋白、牙本質涎蛋白 合成、修飾，細胞突基底分泌 4）酶 堿性磷酸酶、ATP酶、焦磷酸酶、蛋白酶 堿性磷酸酶： 水解磷酸酯，提供磷酸根，促進礦化 反應性牙本質 和修復性牙本質形成時，活性明顯增高 ATP酶： 水解ATP提供能量，轉運Ca 2+ 焦磷酸酶: 水解焦磷酸鹽，促進礦化 蛋白酶：特異性分解膠原，促進牙髓物質代謝5）糖類 含有大量糖原，酵解作用提供能量，促進磷酸酯的形 成，促進礦化6）脂類 中性脂和磷

9、脂 分解提供磷酸根，促進礦化 2.牙髓細胞外基質 1）蛋白質 膠原纖維：膠原纖維 、型 含量最多的蛋白 在根尖孔處分布密集 支持牙髓的形態(tài)、前期牙本質礦化支架，炎癥時明顯減少 糖蛋白：纖連蛋白、層粘連蛋白 介導細胞間、細胞與基質間的結合 粘連、固定作用，呈細纖維網狀 彈性蛋白：維持牙髓和血管的彈性 2）蛋白聚糖 蛋白+糖胺聚糖 （硫酸軟骨素、透明質酸） 強吸水性使牙髓形成凝膠狀 3）無機成分 水、鈣、磷、氟和其他無機離子 來源于血、牙髓代謝產物 （二） 牙髓的代謝 1. 牙髓細胞內代謝 1）有氧呼吸 主要方式 作用：提供能量，提供合成基質的前體物質，炎癥時減少 影響因素：齒齡、牙髓部位、溫度、

10、藥物 2）無氧代謝 缺氧情況下，糖酵解和磷酸戊糖途徑產生能量 能夠耐受短暫的外傷或正畸移位、麻醉、冷凍 3）成牙本質細胞的合成代謝活動 形成牙本質、修復牙髓功能 合成基質：型膠原、蛋白聚糖和非膠原蛋白 轉運Ca 2+到礦化前沿，促進礦化作用 2.牙髓基質的代謝1）膠原的代謝 膠原的合成：成牙本質細胞和成纖維細胞 前膠原 羥化 糖化 細胞外加工 影響因素： 牙齒發(fā)育階段 （牙齒萌出、發(fā)育期高） 部位 （切牙高于磨牙） 生理病理狀態(tài) （牙本質淺齲高于深齲部位） 損傷、感染 （治療后高于治療前） 臨床治療制劑 （皮質類固醇抑制合成）膠原的分解： 細胞外膠原酶分解途徑（牙髓細胞產生） 牙髓炎時，降解增

11、加 （病原菌、炎癥細胞、炎癥因子）2）蛋白聚糖的代謝 合成：牙髓細胞 核心蛋白鏈和糖胺聚糖鏈的合成 隨牙齒發(fā)生、發(fā)育、萌出、成熟而遞減 降解：溶酶體酶：透明質酸酶、硫酸軟骨素酶 牙髓炎時，細菌本身產生，菌體抗原誘導牙髓細 細胞產生 牙髓代謝的特點： 牙髓位于狹窄的腔隙中，血、氧供給受限，牙髓細胞不僅可進行有氧代謝，缺血條件下，還可進行無氧酵解。有氧代謝易受多種因素的影響，無氧代謝對牙髓損傷的修復具有重要意義。 牙髓基質內膠原的代謝遠遠高于牙齦和牙周膜的代謝，牙髓內蛋白聚糖含量高于其他結締組織，并不斷合成和分解，代謝活性受牙齒發(fā)育和病理狀態(tài)的影響學習內容第一節(jié) 牙體、牙周組織化學組成和代謝 一、

12、牙體硬組織化學組成 二、牙髓的化學組成和代謝 三、牙周組織化學組成和代謝第二節(jié) 口腔粘膜組織的形成和代謝第三節(jié) 唾液腺、唾液和齦溝液牙菌斑的生物化學牙齒硬組織的礦化三、牙周膜的代謝（一） 牙周膜的組成和結構 細胞：纖維母細胞、造牙骨質細胞、破牙骨質細胞、 成骨細胞、破骨細胞、白細胞、未分化間充質細胞 纖維： 占干重55.8% 型膠原：80% 構成主纖維束和穿通纖維 膠原分子間羥賴氨酰正亮氨酸交聯(lián)鍵，強化膠原 微纖維的聚合，穩(wěn)固牙齒，并保持活動性 型：20% 彈性纖維，主纖維和血管周圍 基質： 蛋白聚糖： 高度親水，水分再吸收，形成凝膠狀，緩沖外力 與細胞和膠原結合，促進牙周膜的穩(wěn)定 糖蛋白：

13、位于細胞和膠原表面 有助于牙周膜結構的穩(wěn)定厚度：0.15-0.38mm牙本質牙骨質牙周膜纖維牙周膜血管 6000 60000（二）牙周膜的功能 形成、支持、感覺、營養(yǎng)和穩(wěn)定（三）牙周膜的代謝 1. 膠原纖維的合成和降解 細胞：纖維母細胞、間充質細胞 合成過程： 合成前膠原1和2肽鏈 修飾：脯氨酸和賴氨酸殘基羥化 鏈糖化 前膠原間形成二硫鍵 轉移至細胞外 形成原膠原、聚合、共價交聯(lián)成膠原纖維膠原纖維的降解 細胞：纖維母細胞、間充質細胞 膠原酶：特異作用位點733-734的甘氨酸和異亮氨酸 組織損傷和愈合時大量產生2. 彈性纖維的合成和降解 細胞：纖維母細胞 合成：原彈性蛋白和微纖維蛋白前體 脯氨

14、酸殘基羥化 前體糖化 轉運到細胞外 共價交聯(lián)、聚合 降解：嗜中性粒細胞中彈性蛋白酶牙周膜的代謝特點： 牙周膜是由多種細胞、大量膠原和基質組成的致密結締組織，除了正常的能量代謝，還有膠原纖維和彈力纖維的代謝。纖維母細胞合成穩(wěn)定的膠原纖維，其半衰期長，更新慢，主要在細胞分泌的膠原酶作用下發(fā)生降解，隨后再被其他蛋白酶降解。 學習內容第一節(jié) 牙體、牙周組織的形成和代謝第二節(jié) 口腔粘膜組織的化學成分和代謝 一、口腔黏膜上皮的化學成分和代謝 二、口腔黏膜結締組織的化學成分和代謝 三、口腔黏膜更新和影響因素第三節(jié) 唾液腺、唾液和齦溝液牙菌斑的生物化學牙齒硬組織的礦化棘層表層基底層固有層粘膜下組織一、口腔黏膜

15、上皮的化學成分和代謝（一）口腔粘膜上皮的化學組成 1. 蛋白質 1）角蛋白：角質形成細胞 主要的非膠原蛋白，構成細胞骨架 分布具有高度細胞特異性，細胞分層和增殖分化的標志 2）橋粒蛋白： 介導細胞間粘附， 維持粘膜上皮的完整性 2. 蛋白聚糖 纖維細胞產生混入上皮中 細胞與基底膜的連接 3. 脂類 代謝提供能量，參與角化作用（二）口腔粘膜上皮的代謝 特點： 代謝活躍，速度快，細胞生長周期短， 更新速度快。1.糖代謝： 無氧酵解為主，有氧代謝為輔 從深層到表層，乳酸脫氫酶活性逐漸降低2. 蛋白代謝 蛋白質合成活躍，脂質、糖蛋白合成活躍 蛋白的分解：細胞溶酶體產生溶酶體酶3. 代謝異常與粘膜病 角

16、蛋白基因突變或轉錄異常：白斑、單純大泡性表皮松解癥、口腔癌 橋粒蛋白合成突變：天皰瘡 （三）、 口腔粘膜結締組織化學組成和代謝1. 纖維母細胞 合成更新纖維和基質 膠原纖維和彈性纖維代謝旺盛 型膠原2. 膠原纖維 （咀嚼粘膜含量多） 糖蛋白： 己糖、半乳糖、葡萄糖 甘氨酸、羥脯氨酸、羥賴氨酸 結構穩(wěn)定，支持和連接作用 3. 彈性纖維 （被覆粘膜含量多） 糖蛋白： 己糖、己糖胺 甘氨酸、脯氨酸、賴氨酸 使組織具有伸縮性4.蛋白聚糖 糖胺聚糖 與膠原、彈力纖維相連，構成細胞間基質5.膠原纖維代謝異常 膠原酶活性增高，膠原纖維破壞-惡性腫瘤 膠原纖維增生、水腫和變性-口腔黏膜下纖維化三、口腔粘膜上皮

17、更新和影響因素1. 口腔粘膜上皮的更新 上皮：生發(fā)相、成熟相、表層功能相 生發(fā)相：基底層及其上2-3層細胞 干細胞：維持更新和增殖 上皮更新細胞：增殖分化遷移2. 更新的影響因素 全身和局部代謝狀態(tài) 激素水平： 腎上腺素、皮質類固醇激素抑制有絲分裂，上皮變薄 上皮分化細胞產生的抑素 學習內容第一節(jié) 牙體、牙周組織的形成和代謝第二節(jié) 口腔粘膜組織的形成和代謝第三節(jié) 唾液腺、唾液和齦溝液 一、唾液腺及其功能 二、唾液的化學成分 三、齦溝液的生物化學牙菌斑的生物化學牙齒硬組織的礦化一、 唾液腺及其功能 三大唾液腺：腮腺、頜下腺、舌下腺 小唾液腺：唇、鄂、頰和磨牙后腺 功能： 消化食物 潤滑保護 抗菌

18、 清潔 緩沖 二、唾液的化學組成 全唾：唾液腺分泌液、齦溝液、微生物、食物碎屑 1000-1500ml/天 pH: 5.6-8.0 比重：1.002-1.008 刺激性唾液 非刺激性唾液 唾液流率 ml/min 化學組成 ： 水 99% 固體成分： 0.5-0.6% 無機成分 有機成分 （一）唾液無機物 1.鈣、磷 含量： 鈣：1.45 mM 磷：5.42 mM 過飽和溶液 存在形式： 鈣 游離：90% Ca 2+ 無機復合物：二水磷酸鈣、磷酸鈣、羥基磷酸鈣 有機結合：與唾液蛋白結合 磷 無機磷酸鈣鹽 90% 有機磷 10% pH降低，結合形式轉化為游離形式 作用： 維持唾液為鈣磷過飽和溶液，

19、維持牙體完整性 鈣橋作用：促進細菌粘附 牙齒表面- Ca 2+ -唾液糖蛋白-Ca 2+ -細菌2.重碳酸鹽 （碳酸氫鹽） 來源：腮腺和頜下腺 隨唾液流率增加而升高，1mM-60mM 刺激性唾液緩沖能力的決定因素（64-69%） 可擴散到菌斑中，中和酸，提高菌斑pH值3.微量電解質： 氟：0.01-0.05 mg/L 含量與用氟有關 （二）有機成分 蛋白質、唾液酶、其它有機物1. 蛋白質 組成：糖蛋白：糖基+肽鏈 作用： 潤滑保護 參與獲得性膜形成、細菌集聚 維持牙齒完整性 (1) 粘蛋白(mucins) 占20-30% 氨基己糖4% MG1: 糖含量較高，疏水結構，與牙面、粘膜結合 參與獲得

20、性膜的形成，使粘膜保持濕滑 MG2：蛋白含量較高，與細菌結合，促進凝集 利于細菌的清除(2)富脯蛋白（proline-rich proteins） 含量：70-80% 組成：脯、甘、谷氨酸、谷氨酰胺 來源：腮腺、頜下腺 分類：酸性富脯蛋白、堿性富脯蛋白、糖性富脯蛋白 作用： 調節(jié)唾液Ca 2+ 濃度，維持唾液的超飽和狀態(tài) 磷酸絲氨酸殘基 + Ca 2+ 結合、釋放受唾液pH 、Ca 2+濃度的影響 參與獲得性膜的形成 促進細菌的粘附 (3)富酪蛋白(statherin) 組成：酪、脯氨酸 來源：腮腺、頜下腺 作用：結構與功能與富脯蛋白相似 抑制自發(fā)性沉積： 與釉表結合，阻止鈣磷酸鹽在釉表沉積

21、與早期鈣磷酸鹽晶表結合，抑制其生長 參與獲得性膜的形成 促進放線菌的粘附 (4)富組蛋白 陽離子蛋白 組成：組、精、賴氨酸 作用： 緩沖中和菌斑中的酸（分解產氨） 抗微生物： 抑制變鏈、白念生長繁殖 參與獲得性膜形成 阻止唾液鈣磷繼發(fā)性沉積 磷酸絲氨酸殘基 + Ca 2+ 封閉晶體增長的晶核2.唾液酶 溶菌酶：水解胞壁肽聚糖的糖苷鍵使胞膜破裂，溶菌 淀粉酶：-淀粉酶 水解多糖為單糖 蔗糖酶：來自細菌 水解蔗糖為葡萄糖和果糖 葡糖基轉移酶（GTF）： 促進細菌粘附和菌斑形成 特性：細菌固有酶 底物高度專一 寬泛的pH5.27,保持活性 3.唾液其它有機成分 尿素：0.15-1.8mM 降解快 氨

22、基酸：18種氨基酸 精氨酸 唾液堿性底物，分解產氨，發(fā)揮中和菌斑酸作用 少量游離葡萄糖、中性脂、糖脂、磷脂、水溶性維生素 目前對唾液的研究基本組分的構成和功能唾液對于口腔和全身疾病的診斷和預測研究 變鏈、乳酸桿菌數(shù)量預測齲易感程度 粘膜脫落細胞基因分析診斷粘膜病 HIV抗體檢測艾滋病 肝炎抗體水平篩選和診斷肝炎 唾液中藥物濃度估測血漿中的濃度 癌癥的唾液生物標記： 口腔癌、乳腺癌、肺癌、胰腺癌、卵巢癌 糖尿病和舍格林綜合征診斷 學習內容第一節(jié) 牙體、牙周組織的形成和代謝第二節(jié) 口腔粘膜組織的形成和代謝第三節(jié) 唾液腺、唾液和齦溝液 一、唾液腺及其功能 二、唾液的化學成分 三、齦溝液的生物化學牙菌

23、斑的生物化學牙齒硬組織的礦化三、齦溝液的生物化學（一）齦溝液的化學組成1.細胞成分 白細胞（中性粒）、細菌、脫落上皮2. 電解質 鈉、鉀、鈣、鐵離子，炎癥時增加3.有機成分 葡萄糖、葡萄糖己糖胺、 糖醛酸 蛋白質：IgGIgAIgMC3C4血漿蛋白4. 特殊成分 內毒素：G-菌胞壁脂多糖 （LPS） 引起牙周組織的免疫反應膠原酶：活性與牙齦炎、牙周袋深度、骨喪失 破壞結締組織、附著喪失、降解骨膠原組織蛋白酶（cathepsin） 分解細胞外間質成分 與牙周袋深度和骨喪失相關堿性磷酸酶 （alkaline phosphatase） 與病變活性顯著相關葡萄糖苷酸酶和芳基硫酸酯酶 參與非膠原成分的降

24、解 與炎癥程度、牙周袋深度、骨喪失顯著相關天門冬氨酸氨基轉移酶 與牙齦炎癥牙周病變活動性相關花生四烯酸 前列腺素PGE2與局部附著喪失、牙周出血指數(shù)很強的相關關系抗體、骨結合蛋白、細胞外間質酶 與牙齦炎癥、牙周病的發(fā)生發(fā)展有關（二）齦溝液的生理功能1. 抗菌防御功能 沖刷、白細胞作用、抗體、溶菌酶2. 診斷牙周病活動性 堿性磷酸酶、 葡萄糖苷酸酶、天門冬氨酸氨基轉移酶 前列腺素PGE2、免疫球蛋白IgG4目前齦溝液的研究方向齦溝液的量和成分與牙周病變程度 齦溝液的量，敏感指標 成分：細菌成分 細菌產物 炎癥細胞酶 免疫細胞和基質細胞產生的細胞因子掌握牙髓代謝的特點牙周膜代謝的特點口腔粘膜上皮代謝特點口腔粘膜上皮更新及其影響因素謝謝！一、菌斑的化學成分菌斑的主要成分和含量（濕重）水：80% 細胞內水 50% 細胞外水 30%固體物質：20% 細菌 10% 細胞外蛋白質 6% 細胞外多糖 無