Die Entwicklung des sekundären Gaumens (Abb. 3.2b)geht von den beiden Gaumenfortsätzen aus. Diese sindan der Innenseite der beiden Oberkieferwülste anfangsnach kaudal gerichtet und liegen mit ihren freien Endenbeidseits des Zungenwulstes. Eine Vereinigung der beidenGaumenfortsätze zu einer einheitlichen Gaumenplatte istmit einer Schwenkbewegung der Fortsätze in die Hori-zontalebene und einem Absenken der Zungenanlage ver-bunden. Die treibende Kraft für die Aufrichtung der Gau-menfortsätze ist der Gewebeturgor des Mesenchyms derGaumenfortsätze, bedingt durch die vermehrte Produk-tion von Hyaluronsäure und die damit verbundene Zu-nahme der Hydratation des Gewebes.Im Folgenden wachsen beide Fortsätze aufeinander zuund fusionieren schließlich. Dabei entsteht zuerst eineepitheliale Naht, die später durch eine mesenchymaleBrücke ersetzt wird. Die Auflösung der Naht erfolgt durchApoptose bzw. epitheliomesenchymale Transformation(EMT) der Epithelzellen.Der Fusionsprozess der Gaumenfortsätze, in den auch dasNasenseptum einbezogen wird, vollzieht sich in rachen-wärtiger Richtung. Erst die Verwachsung der Gaumen-fortsätze mit dem primären Gaumen teilt schließlich diedefinitive Mundhöhle von der Nasenhöhle vollständig ab.Abschließend verknöchert der harte Gaumen (Abb. 3.2c).Durch einen Knochenkern entsteht der von Goethe (1784)beschriebene Zwischenkiefer (Os intermaxillare s. incisi-vum). Dessen Grenze markiert die zuweilen noch sicht-bare Sutura incisiva.
Entwicklung der Zunge
Im Bereich des primitiven Mundbodens entstehen durchMesenchymproliferationen 2 an der Innenseite des1. Schlundbogens gelegene laterale Zungenwülste sowiedas median gelegene Tuberculum impar. Die Verschmel-zung dieser 3 Anteile liefert die Schleimhaut für die vor-deren 2 Drittel der Zunge.
Die Schleimhaut für den Zungengrund (hinteres Drittelder Zunge) leitet sich von 2 weiteren medianen Höckern,der Kopula (2. Schlundbogen) und der Eminentia hypo-branchialis (3. und 4. Schlundbogen) ab, wobei die Kopulavom Hypobranchialhöcker schließlich überwuchert wird.Die Grenze von Zungenrücken und Zungengrund markiertder Sulcus terminalis mit dem Foramen caecum, von demdie Entwicklung der Schilddrüse ihren Ausgang nimmt.Die Zungenmuskulatur entsteht aus Myoblasten, die ausokzipitalen Somiten eingewandert sind. Somit erklärt sichauch deren spätere Innervation durch den N. hypoglossus.
Zahnentwicklung
Morphogenese des Zahnkeims
In der 4.–6. Entwicklungswoche proliferiert das ektoder-male Epithel der primären Mundbucht und bildet im Be-reich der Oberkiefer- und Unterkieferbögen eine örtlichbegrenzte und in der Aufsicht U-förmige Verdickung(odontogenes Epithel). Weiteres proliferatives Wachstumdieses Epithelbandes in das Mesenchym führt zur Bildungder Zahnleiste.An der vestibulären Seite jeder Zahnleiste entstehen 10knotenförmige Zahnknospen (Anlagen der Schmelzorganeder Milchzähne). Durch das Mesenchym werden derenbasale Flächen eingestülpt. Zellproliferationen im Bereichder seitlichen Knospenränder verstärken schließlich dieInvagination, sodass aus den Zahnknospen die Zahnkap-pen und schließlich die Zahnglocken werden. Die epithe-liale Verbindung jeder Zahnglocke mit der generellenZahnleiste wird als laterale Zahnleiste bezeichnet (Abb.3.3a–c).
Komponenten des Zahnkeims vor Beginn derHartgewebebildungSchmelzorgan. Das Schmelzorgan besteht aus 4 mor-phologisch und funktionell unterscheidbaren Anteilen(Abb. 3.4):• Die soliden Epithelstränge des inneren Schmelzepithels(ISE) und des äußeren Schmelzepithels (ÄSE) bilden dieäußere Schicht des Schmelzorgans. Inneres und äußeresSchmelzepithel gehen im Bereich der zervikalenSchlinge ineinander über. Das Schmelzorgan ist voll-ständig von einer Basalmembran umgeben. Gegenüberder Zahnpapille wird die Basalmembran durch den Ein-bau radiär ausgerichteter aperiodischer Fibrillen vorü-bergehend zur Membrana praeformativa verdickt.
• Im Inneren der Zahnglocke ist das 2- bis mehrschichtigeStratum intermedium dem inneren Schmelzepithel auf-gelagert.
• Den größten Raum nimmt das Reticulum stellatum ein(Schmelzpulpa), das aus einem Verband sternförmigerEpithelzellen und glykoproteinhaltiger Interzellular-substanz besteht.
Zahnpapille. Das von der konkaven Unterseite der Zahn-glocke umfasste verdichtete Mesenchym wird als Zahn-papille bezeichnet. Die Mesenchymzellen der Zahnpapille(Ektomesenchym) entstammen der Neuralleiste und ge-hören dem Mesektoderm an.Zahnsäckchen. Das Zahnsäckchen (Syn.: Zahnfollikel) isteine mesenchymale Verdichtung, die Zahnglocke undZahnpapille umgibt.
70 3 Orofaziales System
Mundhöhlen- epithel
a
c
b
Zahnleiste
rudimentäres Schmelzorgan
Hertwig-Epithelscheide
Schmelz
Dentin
Papille(Pulpa)
Knospenstadium Kappenstadium Glockenstadium Schmelzorgan mit Dentinbildung
Schmelzpulpa
Stratum intermediumZahn-säckchen
Reticulum stellatum
Zahnpapille
äußeresSchmelzepithel
Serres-Körper
Ersatzzahn-knospe
inneresSchmelzepithel
äußeresSchmelzepithel
inneresSchmelzepithel
Odontoblasten
Abb. 3.3a–c Dentinogenese und Amelogenese im Bereich derZahnkrone.a Entwicklungsstadien des Zahnkeims (Knospen-, Kappen- undGlockenstadium).
b Schmelzorgan eines Milch- und eines Zuwachszahnes und diedazugehörigen Zahnleisten (Erklärung siehe Text).
Das Schmelzorgan liefert die Ameloblasten (Schmelz-bildner, Syn.: Adamantoblasten, Enameloblasten). DieZahnpapille ist der Vorläufer der Odontoblasten (Den-tinbildner) sowie des Grundgewebes der Zahnpulpa.Aus dem Zahnsäckchen entwickeln sich Komponen-ten des Zahnhalteapparates.
Labiogingivalleiste, Ersatz- und ZuwachszahnleisteDie Labiogingivalleiste entsteht durch Proliferationen vonBasalzellen des Mundhöhlenepithels. Sie wächst labialbzw. bukkal der Zahnanlagen in das Mesenchym undbildet nach Aufspaltung in 2 Blätter die Grundlage fürden Mundvorhof (Vestibulum oris).Die Zahnleiste für die Ersatzzähne des bleibenden Gebis-ses (Ersatzzahnleiste) entsteht durch linguales bzw. pala-tinales Auswachsen der generellen Zahnleiste über dasNiveau der Zahnglocken der Milchzahnkeime.
Die Leiste der Zuwachszähne des bleibenden Gebisses ent-steht durch distale Aussprossung des blinden Endes dergenerellen Zahnleiste unter dem Mundhöhlenepithel.Die Auflösung der Zahnleisten setzt im Glockenstadiumder Zahnkeime ein. Epitheliale Überreste (Serres-Epithel-reste) werden vor oder nach der Geburt ausgestoßen undkönnen sich bei Verbleib im Gewebe zu Mikrozysten ent-wickeln.
Steuerung der Morphogenese und derZelldifferenzierung
MERKE
Wechselseitige epitheliomesenchymale Interaktionensteuern die Morphogenese des Zahnkeims sowie dieDifferenzierung zu reifen sekretorischen Ameloblas-ten und Odontoblasten.
Induzierende Signalstoffe sind:• Wachstumsfaktoren (growth factors) aus den Familiender– Fibroblastenwachstumsfaktoren (FGF)– Knochenmorphogeneseproteine (BMP, bone morpho-genetic proteins)
– Activine• das Protein Sonic Hegdehog (Shh).
Diese Faktoren gelangen entweder durch Diffusion zuihren Zielzellen oder werden an Komponenten der Extra-zellulärmatrix gebunden und in dieser Form ihren Ziel-zellen präsentiert. Nach Bindung an spezifische Rezep-toren an der Zellmembran werden in der Folge Transkrip-tionsfaktoren aktiviert, die im Zellkern die Expression vonGenen regulieren.Die Induktionskette beginnt im Epithel der Zahnleistemit der Produktion von BMP (BMP-2, BMP-4, BMP-7) so-wie FGF-8, die im darunter liegenden Mesenchym ver-schiedene Transkriptionsfaktoren (u. a. Msx-1) aktivieren.Durch Wachstumsfaktoren aus dem Mesenchym derZahnpapille (BMP-4) entsteht ebenfalls im Knospensta-dium des Schmelzorgans der primäre Schmelzknoten alsein Signalzentrum, dessen Signalstoffe Epithelzellprolife-rationen im Bereich der zervikalen Schlinge steuern. Se-kundäre Schmelzknoten im Bereich der späteren Höckersteuern die Morphogenese der Molaren bzw. Prämolarenund induzieren Differenzierungsvorgänge in der Zahnpa-pille. Schmelzknoten sind temporär vorhanden und dege-nerieren durch Apoptose.Unter dem Einfluss des inneren Schmelzepithels und sei-ner Basalmembran differenzieren sich die dem innerenSchmelzepithel benachbarten Zellen der Zahnpapille überdas Stadium der Präodontoblasten zu Odontoblasten. DieOdontoblasten beginnen daraufhin mit der Ablagerungvon Prädentin (s.u.) entlang der Grenzfläche zum innerenSchmelzepithel. Danach setzt die Differenzierung der ausdem inneren Schmelzepithel entstandenen Präameloblas-ten zu sekretorischen Ameloblasten ein. Ameloblastenund Odontoblasten sind hoch differenziert und nicht
71Entwicklung und Morphologie
Abb. 3.4 Zahnkeim im frühen Glockenstadium (Kurspräparat, Ori-ginalvergrößerung 25fach).ÄSE äußeres SchmelzepithelISE inneres SchmelzepithelRS Reticulum stellatumSI Stratum intermediumZS ZahnfollikelZP ZahnpapilleZL Zahnleiste
mehr teilungsfähig. Sie bilden jeweils eine palisadenartigeReihe hoch prismatischer Zellen.Gleichzeitig mit der beginnenden Zelldifferenzierung, dieim Bereich der Zahnhöcker bzw. Inzisalkanten beginnt,wächst das Schmelzorgan durch Proliferationen der zer-vikalen Schlinge, bis die endgültige Größe der zukünfti-gen Zahnkrone erreicht ist.
Hartgewebebildung – Dentinogenese undAmelogenese im Bereich der Zahnkrone
DentinogeneseDie Bildung des Dentins (Zahnbein) beginnt etwas früherals die Schmelzbildung. Die Odontoblasten beginnen anihrem apikalen Zellpol, der dem inneren Schmelzepithelzugewandt ist, mit der Bildung von unverkalktem Präden-tin. Dieses mineralisiert durch die Einlagerung von Hyd-roxylapatitkristallen (Ca10[PO4]6[OH]2) zu Dentin. Der Mi-neralisierung geht eine Reifung des Prädentins voraus,sodass sich die Mineralisierungsfront stets in einem Ab-stand zwischen 5 und 20 µm von der Odontoblastenreihebefindet (Abb. 3.5).Die organische Matrix des Dentins besteht zu 90% ausKollagenfibrillen (Kollagen Typ I). Nichtkollagene Be-standteile sind z. B. Proteoglykane (u. a. Decorin) sowiedentinspezifische Proteine wie Dentinsialoprotein undDentinphosphoprotein.Mit zunehmender Dentinbildung entfernen sich dieOdontoblasten in zentripetaler Richtung von derSchmelz-Dentin-Grenze und bilden schließlich die äußereSchicht der Zahnpulpa. Die variabel verzweigten apikalenZytoplasmafortsätze der Odontoblasten (Tomes-Faser)durchziehen dagegen in Dentinkanälchen (Dentintubuli)das Dentin (1 Fortsatz pro Odontoblast).Die Dentinogenese verläuft rhythmisch und besteht ausaktiven Phasen und Ruhephasen. Die sich daraus erge-benden Dichteunterschiede sind lichtmikroskopisch alsvon Ebner-Linien sichtbar.Manteldentin wird zuerst gebildet und liegt direkt unterdem Schmelz. Zirkumpulpales Dentin bildet die Haupt-masse des Dentins zwischen Manteldentin und Zahn-pulpa. Intertubuläres Dentin füllt den Raum zwischenden Dentintubuli aus. Das Lumen der Dentintubuli wirddurch die Auflagerung von hoch mineralisiertem peritu-bulären Dentin eingeengt.
AmelogeneseDie Bildung des Zahnschmelzes (Syn.: Substantia adaman-tina, Enamelum) ist eine Leistung der Ameloblasten undvollzieht sich als 3-stufiger Prozess:• Bildung einer organischen Matrix• Mineralisierung der Schmelzmatrix• Schmelzreifung.
Die organische Schmelzmatrix besteht größtenteils ausden ekkrin sezernierten Proteinen Amelogenin, Amelo-blastin und Enamelin. Unmittelbar nach Abscheidung
der Schmelzmatrix beginnt die extrazelluläre Minerali-sierung durch Einlagerung von Hydroxylapatitkristallen.Mithilfe des apikalen keilförmigen Fortsatzes (Tomes-Fortsatz) der Ameloblasten werden die Schmelzkristallezu Schmelzprismen zusammengefasst.In der Phase der präeruptiven Schmelzreifung nimmt dieKristallinität und der Mineralisationsgrad des Schmelzeszu. Der für das Kristallwachstum benötigte Raum wirddurch Abbau und Rückresorption der organischen Matrixdurch die Ameloblasten geschaffen. Der Anteil der organi-schen Matrix im reifen Schmelz beträgt 1–2 Volumenpro-zent. An der Proteolyse der Schmelzmatrixproteine sindextrazelluläre Proteinasen (Enamelysin / Matrixmetallo-proteinase MMP-20) beteiligt.Mit dem Dickenwachstum des Schmelzes entfernen sichdie Ameloblasten in zentrifugaler Richtung von derSchmelz-Dentin-Grenze. Das Reticulum stellatum wirddabei verdrängt, während das Stratum intermedium bisan das äußere Schmelzepithel reicht (Abb. 3.5). Nach Be-ginn der Hartsubstanzbildung wird das Schmelzorgan
