К образованию зубного камня приводят прежде всего отложение минералов в зубном налете . Кристаллы фосфата кальция откладываются внутри зубного налёта и тесно связываются с поверхностью эмали. Процесс отложения неорганических веществ в зубном налёте занимает около 12 сут и после минерализации камень уже не так легко удаляется механическим воздействием или током слюны. Бактерии продолжают накапливаться на поверхности образующегося зубного камня, способствуя его росту.

В зависимости от расположения на поверхности зуба различают над- и поддесневой зубной камень. По своему составу над- и поддесневой зубные камни сходны, однако они различаются по источникам поступления фосфорно-кальциевых соединений. В наддесневой зубной камень они поступают из слюны, а в поддесневой зубной камень - из десневой жидкости.

Химический состав зубного камня. Большая часть зубного камня (70-90% сухого остатка) представлена неорганическими веществами. В зубном камне определяется 29-57% кальция и 16-29% неорганического фосфата и около 0,5% магния. В следовых количествах присутствует свинец, молибден, кремний, алюминий, стронций, кадмий, фтор и других химические элементы.

Кальций и фосфор осаждаются на органической матрице в виде солей. На начальных этапах в основном образуется брушит [СаНРО₄?2Н₂О], который составляет до 50% от всех видов кристаллов. Кристаллы брушита имеют клиновидную форму. Их накопление приводит к формированию слабоминерализованного, легко удаляемого зубного камня. Помимо брушита образуются другие виды кристаллов. Это витлокит, монетит, октокальций фосфат, гидроксиапатит и другие апатиты. Витлокит представляет собой кристаллы, имеющие форму ромба. В их структуре определяются безводный фосфат кальция [Ca₃ PO₄]₂ и ионы Mg²⁺, Mn²⁺, Fe³⁺. Монетит - вторичная соль фосфорной кислоты [CaHPO₄], которая кристаллизуется в виде треугольных пластинок. Растворимость кристаллов монетита быстро увеличивается при кислых значениях рН-среды. Промежуточным связующим звеном между кислыми солями - монетитом и брушитом и основной солью - гидроксиапатитом является октокальций фосфат - [Ca₈(HPO₄)₂(PO₄)₄?5H₂O]. Он напоминает кристаллы гидроксиапатита, но имеет слоистую структуру с чередованием слоёв соли толщиной 1,1 нм и слоёв воды толщиной 0,8 нм. Кристаллы октакальция фосфата растут в форме тонких пластинок длиной до 250 мкм. Они содержат кислый фосфатный ион и не имеют гидроксильных групп. Октакальций фосфат играет важную роль в нуклеации апатитных солей и подобно монетиту и брушиту при щелочных значениях рНсреды превращается в гидроксиапатит.

В составе зубного камня фтор присутствует в виде фторапатита, фторида кальция [СаF₂] и комплекса с органическими соединениями в составе бактерий. Низкие концентрации фтора (20-100 мкг/л) в зубном камне ускоряют скорость образования апатитов. Применение фторсодержащих паст для чистки зубов уже в первые 10 сут приводит к накоплению фтора в составе зубного камня.

Неорганические вещества в зубном камне связываются с белками, количество которых составляет 0,1-2,5% и зависит от вида зубного камня. Наибольшее количество белка (2,5%) присутствует в светлом наддесневом зубном камне. В тёмном наддесневом камне содержание белка снижается до 0,5%, а в поддесневом зубном камне оно составляет всего 0,1-0,3%. Помимо белков в зубном камне обнаруживают различные аминокислоты. В наибольшем количестве выявляются остатки аланина, лейцина, глицина, глутаминовой и аспарагиновой кислот, а также пролина, лизина, серина и треонина. Глутамат и аспартат способны связывать ионы Ca²⁺, а остатки серина, треонина и лизина - PO₄^3-, что очень важно для инициации минерализации зубного налёта и дальнейшего образования зубного камня.

В зубном камне также присутствуют до 10% углеводов, в том числе гликозаминогликаны, галактоза, фруктоза, манноза и аминосахара. Гликозаминогликаны в основном встречаются в поддесневом зубном камне, и их источником, по всей вероятности, является деградированные протеогликаны межклеточного вещества тканей пародонта.

Содержание липидов в зубном камне невелико. Присутствующие глицерофосфолипиды, освобождаемые при распаде клеточных мемб- ран микроорганизмов, связывают ионы Ca²⁺ и инициируют образование фосфорно-кальциевых солей, а в дальнейшем гидроксиапатитов.

В образовании зубного камня участвуют молекулы АТФ, которые, с одной стороны, необходимы для фосфорилирования органических соединений, а с другой - при гидролизе АТФ освобождается ортофос- форная кислота, являющаяся компонентом различных минеральных кристаллов.

Механизм образования зубного камня. Для формирования зубного камня необходимы:

• образование органической матрицы (зубного налёта) микроорганизмами ротовой полости;

• отложение минеральных соединений на органической матрице с образованием центров кристаллизации;

• рост кристаллов в центрах минерализации.

Первичный слой бактерий, фиксированных на поверхности зуба, представлен в основном Str. sanguis, а на поверхности эпителиальных клеток слизистой оболочки десны Str. salivarium. На них оседают другие бактерии, образуется связь между множеством клеток, то есть возникают микробные ассоциации. По мере увеличения анаэробных бактерий освобождается большое количество молочной кислоты, которая поглощается и метаболизируется вейлонеллами. В этих участках происходит повышение значения рН-среды. Увеличение рН также способствует уменьшение количества молекул СО₂ и накопление в зубном налёте аммиака. Аммиак освобождается из мочевины при участии уреолитических бактерий, обладающих уреазной активностью. Кроме того, микоплазмы гидролизуют аргинин, что также увеличивает количество аммиака. В реакциях трансаминирования α-кетокислоты превращаются в аспартат и глутамат. Выделившийся аммиак и образующиеся дикарбоновые кислоты активно соединяются с ионами PO₄^3- , Mg²⁺, Ca²⁺ и формируются центры кристаллизации. Отложению фосфата способствует и изменение мицеллярной структуры слюны, когда фосфат кальция выпадает в осадок. Это возможно при изменении количества специфических белков слюны, а также количества пирофосфата. Статерины и пирофосфат являются ингибиторами образования зубного камня.

Таким образом, на поверхности и внутри бактерий образуется первичный преципитат, состоящий из брушита, невберита и струвита. Первичный преципитат затем трансформируется в пластинчатый гидроксиапатит, а в дальнейшем в гексагональный гидроксиапатит. Накопление фосфорно-кальциевых соединений и их трансформация протекает при участии щелочной фосфатазы и использовании молекул АТФ. Кристаллы зубного камня продолжают расти при послойном отложении минеральных солей и в тёмном зубном камне образуются сферолиты.