牙齿周围软组织
牙周组织又称牙周支持组织,由牙龈(gingiva)、牙周膜(periodontal membrane)、牙槽骨(alveolar bone)和牙骨质组成,可将牙齿固定在牙槽骨内,承担咬合功能,使口腔黏膜与牙体硬组织间呈良好的封闭状态。牙齿周围软组织可分为两个部分:一部分为保护深部结缔组织的牙龈组织;另一部分为牙槽骨、牙骨质及两者间的牙周膜。
(一)牙龈
1.概念
牙龈是指覆盖于牙槽突表面和牙颈部周围的口腔黏膜,包括上皮及其下方的结缔组织。牙龈质地致密,富有弹性,颜色存在个体差异,色泽与局部血供、上皮厚度及角化程度、色素细胞的多少有关。健康牙龈通常为粉红色,少数正常人尤其是黑种人附着龈可有色素沉着。牙周组织出现炎症时,牙龈往往表现为鲜红色或暗红色。
2.牙龈的临床解剖特点
解剖学上牙龈由游离龈(free gingiva)、附着龈(attached gingiva)和龈乳头(gingival papilla)三部分组成(图1-1)。游离龈是牙龈的边缘非附着部分,宽1~2 mm,呈圆领状包绕牙颈部。游离龈边缘通常位于釉牙骨质界(cemento-enamel junction,CEJ)的冠方,它与牙面间可形成一定的间隙,称为龈沟,游离龈及牙面分别构成龈沟的两个侧壁,龈沟底位于釉牙骨质界(图1-2)。龈沟底的根方为结合上皮(junctional epithelium)。该上皮呈领圈样通过基底板和半桥粒附着于牙冠或牙根,随着牙齿的主动和被动萌出,该上皮可位于牙冠、釉牙骨质界或牙根面上(图1-3)。结合上皮是人体唯一无血管、无淋巴附着于硬组织上的上皮组织,其由非角化复层鳞状上皮构成,无角化、无上皮钉突。游离龈朝向龈沟一侧的上皮称为龈沟上皮或沟内上皮(sulcular epithelium)。该上皮可由结合上皮冠方延伸到游离龈的顶部,为薄的非角化复层鳞状上皮,上皮内有钉突,但缺乏颗粒层和角化层,常有许多呈水样变性的细胞(图1-3)。沟内上皮具有半透膜的作用,牙菌斑中的细菌代谢产物可通过沟内上皮进入牙龈。同样,牙龈结缔组织中的组织液及防御细胞也可借由沟内上皮进入牙龈。
图1-1 牙龈组织结构(骆凯医师提供)
图1-2 牙龈的解剖结构(许雄程医师提供)
图1-3 结合上皮的结构特点(许雄程医师提供)
组织学上健康的牙龈龈沟深度平均为1.8 mm,临床上采用牙周探针进行探查时,健康牙龈龈沟深度即探诊深度在3 mm以内。牙周组织有炎症时,龈沟内壁首先出现炎性改变,持续的炎症可导致牙龈组织内出现水肿和炎症细胞浸润,继而相邻牙龈结缔组织出现破坏,结合上皮下方的胶原纤维变形、消失,随着结合上皮根向增殖,冠方将与牙面分离即可形成牙周袋。组织学研究证实,对炎症牙龈进行牙周探查时,由于炎症导致结缔组织内胶原纤维被破坏,使得结缔组织对机械力的抵抗减弱,探针的尖端会穿透结合上皮,进入炎症结缔组织内,终止于炎症区下方的正常结缔组织纤维冠方,因此临床检查时牙周探诊的深度要大于组织学上的龈沟深度(图1-4)。
图1-4 牙周健康(左)及炎症(右)状态下牙周探诊情况(许雄程医师提供)
与游离龈相连的致密而富有弹性的牙龈组织为附着龈。两者在牙龈表面的交界处表现为朝向牙面的线性凹陷即游离龈沟(free gingival groove)(图1-2),游离龈沟的存在可能与釉牙骨质界处的牙周膜纤维伸入根面有关。附着龈由富含胶原纤维的固有层直接与下方牙槽骨的骨膜紧密结合,无黏膜下层,因此呈粉红色,坚韧不能移动。附着龈的表面为角化或不全角化的复层鳞状上皮,因此对局部刺激具有较强的抵抗力,附着龈的丧失将使牙周组织对局部刺激的抵抗力减弱而使局部出现或加重炎症。
约40%的成人的附着龈表面存在橘皮样点状凹陷,被称为点彩(stippling)。点彩是由于牙龈结缔组织乳头凸向牙龈表面上皮,结缔组织乳头之间的上皮钉突相互融合,并在牙龈表面形成凹陷所致。牙龈上皮角化程度越高,点彩越明显。点彩在牙龈表面干燥时明显,唇颊侧多于舌侧,可因年龄、部位而异,以成年人多见。点彩可反映牙龈的健康状态,牙龈有炎症时,点彩减少或消失;当牙龈组织恢复健康时,点彩又可重新出现。
在唇颊侧,附着龈与相对松弛、可以活动的牙槽黏膜(alveolar mucosa)交界,该交界处被称为膜龈联合(mucogingival junction)(图1-2),在上颌腭侧附着龈与紧密的硬腭黏膜相连,没有明确的界限,在下颌舌侧附着龈则延续至口底黏膜。牙槽黏膜上皮无角化、无钉突,下方结缔组织较为疏松,富含血管,因此颜色较深,移动度大。牵动唇、颊观察黏膜的移动度,即可确定膜龈联合的位置,测量附着龈宽度。膜龈联合至龈沟底的距离为附着龈宽度,一般为1~9 mm不等。有研究发现,汉族青年前牙区角化龈宽度因人和牙位而异,以切牙区最宽,尖牙、第一前磨牙区宽度依次变窄,第二前磨牙区开始增宽,上颌附着龈最宽可为5.1±1.4 mm,下颌附着龈最宽可为3.9±1.2 mm,男女间没有显著差异。
龈乳头是位于两牙接触区根方楔状隙内的锥形牙龈组织,又称为牙间乳头(gingival papilla)。相邻两牙游离龈延续形成其侧缘和顶缘,中央部分在邻面的接触区下方略为凹下的为龈谷(gingival col)。龈乳头外形取决于邻牙表面的外形及相邻牙之间楔状隙的位置和外形。磨牙区龈乳头高度低于前牙区。龈谷由附着龈构成,上皮无角化、无钉突,对局部刺激物的抵抗力较差,牙周病易始发于此。
Ochsenbein等人在1969年提出牙龈生物型(gingival biotype)的概念,根据牙龈的厚度将牙龈分为厚平型牙龈(flat-thick gingiva)和薄扇型牙龈(scalloped-thin gingiva)。厚平型牙龈对应的附着龈牙齿形态为方圆形,颈部凸起明显,接触区较大,靠近根方,附着龈相对量大,牙槽骨较厚,能抵抗急性创伤和炎症,但容易形成牙周袋(图1-5)。薄扇型牙龈对应的附着龈牙齿形态为锥形牙冠,颈部凸起不明显,邻面接触区小且靠近牙齿切端,附着龈相对量小,牙槽骨薄,炎症时常发生快速骨丧失和牙龈退缩(图1-6)。由于牙龈生物型与口内诸多治疗尤其是前牙美学修复密切相关,临床医生应根据患者牙龈的不同特点采取与之相应的治疗策略,才能获得最佳的治疗效果及预后。
图1-5 厚平型牙龈(骆凯医师提供)
图1-6 薄扇型牙龈(骆凯医师提供)
3.牙龈的组织学特点
牙龈组织没有黏膜下层,仅由上皮和结缔组织组成。牙龈结缔组织又称为固有层(lamina propria),由乳头层(papillary layer)和网状层(reticular layer)组成。乳头层近上皮,为位于上皮钉突间的乳头状突起;网状层与牙槽骨骨膜相邻。牙龈结缔组织主要由胶原纤维束构成,胶原纤维间浸润着结缔组织基质、血管、淋巴管、神经组织、成纤维细胞和其他细胞(包括巨噬细胞、中性粒细胞、浆细胞和未分化的间充质细胞等)。胶原以Ⅰ型胶原为主,使牙龈组织具有一定的张力强度。Ⅰ型胶原间分布着Ⅳ型胶原和弹性纤维系统,弹性纤维系统由耐酸水解性纤维(oxytalan纤维)、弹力蛋白纤维和弹力纤维(elaunin纤维)组成。牙龈胶原纤维可束紧游离龈,使游离龈与牙体及邻近附着龈相连紧贴牙面,并使牙龈可以承受一定的咀嚼压力。根据牙龈胶原纤维的方向可分为4组(图1-7)。
图1-7 牙龈胶原纤维示意图(许雄程医师提供)
(1)龈牙纤维(dentogingival fibers):包括颊舌侧及邻面的牙龈纤维。起自结合上皮根方的牙骨质,呈扇形散开,止于颊舌和邻面游离龈和附着龈的固有层。(https://www.daowen.com)
(2)牙骨膜纤维(dentoperiosteal fibers):起自牙颈部的牙骨质,在颊舌面向根方走行,连接并融入牙槽骨骨膜外侧,或止于附着龈。
(3)环形纤维(circular fibers):位于游离龈和牙龈乳头的结缔组织内,呈环形围绕牙颈部。
(4)越隔纤维(transseptal fibers):水平向分布的纤维。起自龈牙组根方的牙骨质,穿过牙槽间隔,止于邻牙相应部位。该纤维仅存在于牙齿的邻面。
牙龈结缔组织的正常功能如细胞间的水、电解质、营养成分及代谢产物的传送均发生于基质中。组成基质的大分子包括蛋白多糖(proteoglycans)和糖蛋白(glycoproteins)。蛋白多糖是基质的主要成分,是蛋白质与大量多糖结合而成的大分子复合物,多糖主要为透明质酸(hyaluronic acid)和硫酸软骨素(chondroitin sulfate)。糖蛋白是另一类重要的生物大分子,成分主要是蛋白质,包括纤维粘连蛋白(fibronectin)和层粘连蛋白(laminin)。这些基质大分子不仅参与基质分子筛的构成,还通过基质的连接和介导作用影响细胞的附着和迁移,参与调节细胞的增殖和分化。
(二)牙周膜
1.概念
牙周膜又称牙周韧带(periodontal ligament),为围绕牙根周围并连接牙根与骨组织的结缔组织,是牙龈结缔组织的延续部分,在影像学上表现为围绕牙根的窄黑线。牙周膜厚度一般为0.15~0.38 mm,在牙根中部支点附近最窄,而在牙槽嵴顶及根尖孔附近较宽。牙周膜的厚度随着年龄的增加可逐渐变薄,且随着牙齿生理性的近中移位,近中侧牙周韧带较远中侧薄。牙周膜可连接牙齿和牙槽骨,维持牙龈和牙齿间适当的位置关系,对咀嚼过程中产生的
力起到缓冲作用。此外,牙周膜还是牙周组织修复再生的主要细胞来源。
2.牙周膜纤维
牙周膜最主要的成分是束状排列的胶原主纤维,包括Ⅰ型、Ⅲ型和Ⅻ型胶原。胶原纤维的分子结构保证了牙周膜具有异常强大的张力,因此具有非常强的韧性和强度。主纤维的一端埋入牙骨质中,另一端埋入牙槽骨中,将牙齿固定在牙槽窝内。主纤维埋入牙槽骨及牙骨质的部分被称为sharpey纤维。位于无细胞牙骨质层中的sharpey纤维可完全矿化,而位于牙槽骨和细胞牙骨质层中的则部分矿化。主纤维中还有一类耐酸水解性纤维被称为oxytalan纤维,该纤维分布于胶原纤维间,较少与牙骨质垂直,可围绕血管形成网状,被认为具有调节血液流量的作用,对在咀嚼压力下保持血液的通畅也具有重要的作用。
牙周膜主纤维在静止状态下呈波纹状,保证牙齿有微小的生理性动度。根据主纤维的位置和排列方向可分为5组(图1-8)。
图1-8 牙周膜纤维示意图(许雄程医师提供)
(1)牙槽嵴纤维(alveolar crest fibers):起自结合上皮根方牙骨质,斜行走向,止于牙槽嵴,可对抗侧方力,将牙向牙槽窝内牵引。
(2)横纤维(horizontal fibers):位于牙槽嵴纤维根方,起自牙骨质,呈水平走向,止于牙槽骨。
(3)斜纤维(oblique fibers):起自牙骨质,斜向冠方进入牙槽骨。该纤维是牙周膜中数量最多、力量最强的一组纤维,可将咀嚼压力转变为牵引力均匀传递到牙槽骨。
(4)根尖纤维(apical fibers):位于根尖区,从牙骨质呈放射状进入牙槽窝底部的牙槽骨内,具有固定根尖、保护根尖孔的血管和神经的作用。根尖未形成的牙无此纤维。
(5)根间纤维(interradicular fibers):存在于多根牙的各根之间,可防止多根牙向冠方移动。
虽然不同位置上主纤维的排列方向不同,但是可相互协调,共同支持和稳固牙齿,发挥咀嚼功能。当牙受到垂直压力时,几乎全部纤维呈紧张状态,将压力传递给牙槽骨,因此可负担较大的咬合力。根尖区的牙周膜具有缓冲压力的作用,避免牙槽骨受到过大的冲击力,对进出根尖孔的血管和神经起到保护作用。
3.牙周膜的基质和细胞
牙周膜中除了胶原基质,还存在一些非胶原基质的蛋白,包括碱性磷酸酶、蛋白多糖和糖蛋白,如粗纤维调节素(undulin)、细胞粘合素(tenascin)和纤连蛋白(fibronectin)。基质在维持牙周膜的代谢、保持细胞形态、运动和分化方面起重要的作用。牙周膜内富含血管和神经,多种来源的血管在牙周膜内相互吻合,丰富的感觉神经末梢可通过三叉神经传递触觉、压觉及痛觉,感受和判断牙齿所受
力的大小和方向。
牙周膜中含有多种类型的细胞,包括结缔组织细胞、Malassez上皮剩余细胞、免疫系统细胞(巨噬细胞、肥大细胞和嗜酸性粒细胞)及与神经、血管相关的细胞。其中,最常见的细胞是成纤维细胞,又称牙周韧带细胞(periodontal ligament cells,PDLCs),具有合成胶原和吞噬降解陈旧胶原纤维的能力。研究表明,PDLCs中碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)表达阳性的细胞可高表达某些牙骨质特异性蛋白,提示ALP阳性的PDLCs更具分化成为成牙骨质细胞的能力。2004年,Seo等人报道,从牙周膜中可分离出具有多向分化能力的间充质干细胞——牙周韧带干细胞(periodontal ligament stem cells,PDLSCs)。体内外实验证实,PDLSCs在体内可分化为成骨细胞、成牙骨质细胞,具有形成新骨的能力,对牙周组织再生修复十分重要,是牙周再生治疗尤其是牙周组织工程研究的首选种子细胞。采用内源性再生策略通过在再生区域内置入可提供适宜微环境的移植物,将PDLSCs募集至病损区域,通过这些细胞的存活、自我更新和多向分化实现牙周再生修复,由于不涉及细胞的体外培养、扩增和外源性植入,更容易向临床转化。