background image

ORAL HISTOLOGY and

EMBRYOLOGY COURSE


background image

ORAL HISTOLOGY AND EMBRYOLOGY 
COURSES

• Oral Histology and Embryology Practical lectures 

will be every Monday at 01:30 in Biology and 
Histology lab. 

• Oral Histology and Embryology Theoretical Lectures 

will be every Monday at 09:00 in Dentistry Hall. 

• Lecturer: Dr. Duran Kala
• Lab assistant: Rojan Arif


background image

Exams and Grades:

• In Histology and Embryology courses There will be:
• - Midterm practical exams  = 10%
• - Lab Manuals                     = 10 %
• - Theoretical Midterm exams = 30%
• - Final Practical exam = 10%
• - Final Theoretical exam = 40%
• - Total = 100%


background image

CHAPTERS

• 1-TOOTH DEVELOPMENT AND GROWTH
• 2-ENAMEL
• 3-DENTIN
• 4-CEMENTUM
• 5-PULP
• 6-PDL
• 7-EMBRYOLOGY
• 8-MANDIBLE
• 9-MAXILLA
• 10-BONE TISSUE TYPES
• 11-ALVEOLAR PROCESS
• 12-ORAL MUCOSA-SALIVARY GLANDS


background image

•Histology is the study of anatomy 

that deals with the minute 
structure, composition, and 
functions of tissues. Oral histology 
describes in detail the tissues of the 
teeth, periodontium, and the 
surrounding oral mucosa. 


background image

TOOTH & RELATED TISSUES: Developmental goal

PULP

DENTINE

ENAMEL

CEMENTUM

PERIODONTAL 
LIGAMENT/ PDL

ALVEOLAR  BONE

GINGIVA

WABeresford

Tooth and Associated Structures


background image

Tooth Development

A. Bud Stage
B. Cap Stage
C. Bell Stage
D and E. Dentinogenesis and

amelogenesis

F.

Crown formation

G. Root Formation and

eruption

H.  Function  

Essentials of Oral Histology and Embryology,
Ed: James Avery, 2

nd

edition. 2000.


background image

Initiation of Tooth Development

The initiation of tooth development begins at 37 days of development
with formation of a continuous horseshoe-band of thickened epithelium
in the location of upper and lower jaws – Primary Epithelial Band

Each band of epithelium will give
rise to 2 sub divisions:
1. Dental lamina and
2. Vestibular lamina 

Responsible for 

the formation of the vestibule (the 
space bordered by the junction of the 
gingiva and the tissue of the inner 
cheek)

Figure from Ten Cate’s Oral Histology, Ed., Antonio Nanci, 6

th

edition


background image

At  5-6 w.i.u. Embryo

Head 

Stomodeum 

Heart

Front view

Lateral view


background image

Stomodeum 

Stomodeum 

Ectoderm 

Dental 
lamina

Future dental 
papilla

Neural Crest Cells

A

Flat cells

Columnar cells

Basement 
membrane

MESODERM 
Connective 
tissue

ECTODERM

( S.SQ.E. )


background image

Stomodeum

Developing Tongue

Dental lamina

Maxillary Process

Mandibular process

http://www.usc.edu/hsc/dental/ohisto/


background image

Dental Lamina

• Dental lamina appears as a thickening

of the oral epithelium adjacent to
condensation of ectomesenchyme

• 20 areas of enlargement or knobs

appear, which will form tooth buds
for the 20 primary teeth

• Not all will appear at the same time.

The first to develop are those of the

anterior mandible region

• At this early stage the tooth buds

have already determined their crown
morphology

• Successional lamina: lamina from

which permanent teeth develop 

• The dental lamina begins to function

at 6

th

prenatal week and continues to

15

th

year of birth (3

rd

molar) 

Primary epithelial

band

Ectomesenchyme

Figures from: http://www.usc.edu/hsc/dental/ohisto/


background image

Vestibular Lamina

Figure from Ten Cate’s Oral Histology, Ed., Antonio Nanci, 6

th

edition


background image

Ectomesenchyme (ek´tōmez´ nkīm), 
a mass of tissue consisting of neurocrest cells present 
in the early formation of an embryo. It eventually forms 
the hard and soft tissues of the neck and cranium.

Tooth development is a continuous process, however 
can be divided into 3 stages:

1.  Bud Stage
2.  Cap Stage
3.  Bell Stage 


background image

1.  Bud Stage

Bud stage is characterized by rounded, localized growth of  

epithelium surrounded by proliferating(reproducing rapidly ) 
mesenchymal cells which are packed closely beneath and 
around the epithelial buds

Meckel’s
cartilage

Intramembranous
ossification


background image

1.  Bud Stage

In the bud stage, the enamel organ consists of 
peripherally located low columnar cells and centrally 
located polygonal cells

http://www.usc.edu/hsc/dental/ohisto/


background image

2.  Cap Stage

Vestibular lamina


background image

2.  Cap Stage

Condensation of the ectomesenchyme immediately subjacent to the tooth 
bud caused by lack of extracellular matrix secretion by the cells thus 
preventing separation.  Histodifferentiation begins at the end of cap 
stage.
Epithelial outgrowth called Enamel Organ because it will eventually 
form the enamel
Dental Papilla: Ball of condensed ectomesenchymal cells (it will form 
dentin and pulp).  The peripheral cells adjacent to the inner dental 
epithelium  will enlarge and later differentiate into odontoblasts

Enamel Organ

Dental Papilla

http://www.usc.edu/hsc/dental/ohisto/


background image

2.  Cap Stage

Enamel organ

Dental papilla

Dental follicle or sac

Dental follicle or dental sac is the condensed ectomesenchymal tissue
surrounding the enamel organ and dental papilla.  This gives rise to
cementum and the periodontal ligament 

(support structures for tooth)

Enamel knot


background image

2.  Cap Stage

Lateral Lamina: extension from the dental lamina that is connected
to the enamel organ

Enamel niche: It is an artifact produced during sectioning of the tissue.
It occurs because the enamel organ is a sheet of proliferating cells rather
than a single strand and contains a concavity filled with ectomesenchyme

Lateral lamina


background image

Dental organ or tooth germ is a term used to constitute the structure that has
enamel organ, dental papilla and dental follicle

Enamel Knot: Densely packed accumulation of cells projecting from the inner
enamel epithelium into dental papilla.  Exact role not known, but currently
believed to be the organizational center for cusp development (a pointed 
structure on a cuspid, premolar, or molar ). 


background image

CA
P  

TA
GE

Cell Free Zone

Inner Enamel Epithelium

Enamel cord


background image

3.  Bell Stage

• Continued growth leads to bell stage, where the enamel organ resembles a

bell with deepening of the epithelium over the dental papilla

• Continuation of histodifferentiation (ameloblasts and odontoblasts are defined)

and beginning of morphodifferentiation (tooth crown assumes its final shape)

Dental lamina

Outer dental
epithelium

Inner dental
epithelium

Dental papilla

Dental follicle
Cervical loop

http://www.usc.edu/hsc/dental/ohisto/


background image

TOOTH PRIMORDIUM/GERM

DENTAL  LAMINA

DENTAL PAPILLA

DENTAL SAC/FOLLICLE

DENTAL ORGAN

MESENCHYME

ALVEOLAR  BONE


background image

TOOTH TISSUES: Sources

DENTAL  LAMINA

DENTAL PAPILLA

DENTAL SAC/FOLLICLE

DENTAL ORGAN

MESENCHYME

ALVEOLAR  BONE

PULP

DENTINE

ENAMEL

CEMENTUM

PDL

A BONE


background image

TOOTH TISSUES: Cell Sources

DENTAL  LAMINA

DENTAL PAPILLA

DENTAL SAC/FOLLICLE

DENTAL ORGAN

ALVEOLAR  BONE

PULP

DENTINE

ENAMEL

CEMENTUM

PDL

A BONE

TOOTH

Crest

Ameloblasts

Odontoblasts

CT cells

Cementoblasts

Fibroblasts

Osteoblasts & ‘clasts


background image

3.  Bell Stage (Early)

Inner dental epithelium: Short columnar cells bordering the dental papilla.
These will eventually become ameloblasts that will form the enamel of the 
tooth crown by differentiating into tall columnar cells.  The cells of inner dental
epithelium exert an organizing influence on the underlying mesenchymal cells
in the dental papilla, which later differentiate into odontoblasts. 

Outer dental epithelium: Cuboidal cells that cover the enamel organ. Their function is
to organize a network of capillaries that will bring nutrition to the ameloblasts.  In
preparation to formation of enamel, at the end of bell stage, the formerly smooth surface
of the  outer dental epithelium is laid in folds.  

Stellate reticulum

Inner dental epithelium

Stratum intermedium

Dental papilla

Outer dental epithelium

http://www.usc.edu/hsc/dental/ohisto/


background image

3.  Bell Stage (Early)

Stellate reticulum

Inner dental epithelium

Stratum intermedium

Dental papilla

Stellate reticulum: Star-shaped cells with processes, present between the outer
and the inner dental epithelium.  These cells secrete glycosaminoglycans,
which attract water, thereby swelling the cells and pushing them apart.
However, they still maintain contact with each other, thus becoming star-shaped.
They have a cushion-like consistency that may support and protect the delicate
enamel organ.  It is absent in the portion that outlines the root portions. 

Stratum intermedium: Cell layer between the inner dental epithelium and
stellate reticulum which have high alkaline phosphatase activity.  They assist
inner dental epithelium  (ameloblasts) to form enamel.

Outer dental epithelium

http://www.usc.edu/hsc/dental/ohisto/


background image

Stellate reticulum

Inner dental epithelium

Stratum intermedium

Dental papilla

Outer dental epithelium

Dental Papilla: Before the inner dental epithelium begins to produce enamel,
the peripheral cells of the mesenchymal dental papilla differentiate into
odontoblasts under the organizing influence of the epithelium. First, they assume
a cuboidal shape and then a columnar form and acquire the specific potential to
produce dentin.  

http://www.usc.edu/hsc/dental/ohisto/


background image

3.  Bell Stage 

Higher power view

http://www.usc.edu/hsc/dental/ohisto/


background image

Inner dental epithelium

Outer dental epithelium

Cervical loop

Cervical loop: Area where the inner and the outer dental epithelium meet at
the edge of the enamel organ.  This point is where the cells will continue to
divide until the tooth crown attains its full size and which after crown
formation will give rise to the epithelium for root formation.  Is also called
“Zone of Reflexion”.

3.  Bell Stage 

http://www.usc.edu/hsc/dental/ohisto/


background image

Enamel cord

Enamel cord: Pattern of enamel knot that extends between the inner and
outer dental epithelium

Enamel knot

3.  Bell Stage 

http://www.usc.edu/hsc/dental/ohisto/


background image

SUCCESSIONAL LAMINA:

lamina from which permanent teeth develop

DENTAL LAMINA 
PROPER

LATERAL 

DENTAL

LAMINA

SUCCESSIONAL 
LAMINA

DO

SUCCESSOR 
PRIMORDIUM


background image

Neural Crest Cells

Ectoderm 

Dental 
lamina

Future dental 
papilla

Dental organ

Dental papilla 

Dental papilla 

Ameloblasts

Differentiating 
odontoblasts

Odontoblasts

New ameloblasts

New enamel

Denti
n

5-6 w.i.u. 
embryo

Head 

Stomodeu

A

Stomodeu


background image

3.  Bell Stage 

Dental lamina (and the lateral lamina) will disintegrate and loose contact
with oral epithelium. Sometimes, these epithelial cells will persist when
they are called “epithelial pearls” or “cell rests of Serre”

Clinical significance:  Cysts will develop in these (eruption cysts) and prevent
eruption, or they may form odontomas (tumors) or may form supernumery
teeth

http://www.usc.edu/hsc/dental/ohisto/


background image

Eruption Cyst


background image

Future crown patterning also occurs in the bell stage, by folding of the
inner dental epithelium.  Cessation(stopping) of mitotic activity within the inner
dental epithelium determines the shape of a tooth.    

Crown Pattern Determination


background image

Vascular and Nerve Supply during Tooth Development 

Vascular Supply:  Clusters of blood vessels in dental follicle and papilla

Clustering of vessels in papilla coincide with position
of root formation

Enamel organ is avascular, however vessels seen in

close association in the follicle

Nerve Supply:  Initially noted in the dental follicle during bud to cap stage

However after start of dentinogenesis, seen in dental papilla

Nerve fibers do not enter enamel organ 


background image

Clinical Correlation.  Several odontogenic cysts and tumors can arise
from developing tooth structures.  Two such conditions are:

1.

Ameloblastoma – which are tumors of odontogenic epithelium that
may arise from cell rests of enamel organ or from the developing
enamel organ among other things 


background image

Histology resembles enamel organ epithelium with peripheral columnar
ameloblast-like cells surrounding loosely arranged stellate-reticulum-like cells

Ameloblastoma

Enamel Organ


background image

2.

Odontogenic Myxoma:  Tumor of the jaw that arise from odontogenic
ectomesenchyme.  Histologically, looks similar to mesenchymal portion
of a developing tooth (dental papilla).  

Odontogenic myxoma

Developing tooth


background image

Formation of Permanent Dentition

Successional tooth bud

The tooth germs that give rise to permanent incisors, canines and premolars form
as a result of further proliferative activity within the dental lamina, lingual to the
deciduous tooth germ

The developing permanent molars have no deciduous predecessor and their tooth
germs originate from the dental lamina that extends posteriorly beneath the oral
epithelium after the jaws have grown 

http://www.usc.edu/hsc/dental/ohisto/


background image

Essentials of Oral Histology and Embryology,
Ed: James Avery, 2

nd

edition. 2000.


background image

Bell Stage

Essentials of Oral Histology and Embryology,
Ed: James Avery, 2

nd

edition. 2000.


background image

Hard Tissue Formation

Deposition of dental hard tissues is
called “apposition”

After the crown attains its final
shape during cap to early bell stage,
the inner dental epithelial cells stop
to proliferate, except the cells at the
cervical loop 

First layer of dentin appears at the
cusp tips and progresses cervically,
and the columnar cells of the inner
dental epithelium become elongated
and show reverse polarization,
with the nuclei adjacent to stratum
intermediate (ameloblasts)

The boundary between the odontoblasts
and inner dental epithelium defines the
future dentino-enamel junction 

http://www.usc.edu/hsc/dental/ohisto/


background image

For dentinogenesis and amelogenesis to take place normally,
the differentiating odontoblasts and ameloblasts will receive
signals form each other – “reciprocal induction”

Stages of Apposition

1. Elongation of inner dental epithelium
2. Differentiation of odontoblasts
3. Formation of dentin
4. Formation of enamel


background image

At the same time or soon after the first layer of dentin (mantle dentin) is formed,
the inner dental epithelial cells differentiate into ameloblasts and secrete enamel
proteins.  These proteins further will help in the terminal differentiation of
odontoblasts.  The ameloblasts will then start laying down organic matrix of
enamel against the newly formed dentinal surface.  The enamel matrix will
mineralize immediately and form the first layer of enamel.  The formation of
enamel is called amelogenesis. 

Ameloblasts

First layer of enamel

Dentin

Odontoblasts

http://www.usc.edu/hsc/dental/ohisto/


background image

Apposition

At the same time when the inner
dental epithelium is differentiating,
the undifferentiated ectomesenchymal
cells increase rapidly in size and
ultimately differentiate into odontoblasts

Differentiation of odontoblasts from
ectomesenchymal cells are induced by
influence from the inner dental epithelium

Experiments have shown that if there is
no inner dental epithelium, there is no
dentin formed

Odontoblasts Dentin

Enamel

Ameloblasts

http://www.usc.edu/hsc/dental/ohisto/


background image

Structures at Appositional Stage

Dental follicle

Outer Dental Epith.

Stellate reticulum

Inner Dental Epith.

Pulp

Odontoblasts

Stratum intermedium

©Copyright 2007, Thomas G. Hollinger, Gainesville, Fl


background image

Essentials of Oral Histology and Embryology,
Ed: James Avery, 2

nd

edition. 2000.


background image

Dentinogenesis

Dentin is formed by odontoblasts that differentiate from ectomesenchymal
cells of dental papilla with influence from the inner dental epithelium 

Differentiation of odontoblasts is mediated by expression of signaling
molecules and growth factors in the inner dental epithelial cells

http://www.usc.edu/hsc/dental/ohisto/


background image

Odontoblasts are highly polarized with the nuclei away from inner dental epith.

Following differentiation of odontoblasts, first layer of dentin is produced,
characterized by appearance of large-diameter type III collagen fibrils (0.1
to 0.2 

m in dia) called von Korff’s fibers, followed by type I collagen fibers

– MANTLE DENTINE

At the same time as initial dentin deposition, the odontoblasts will develop stubby
Processes (short and thick extensions) at the side close to the inner dental 
epithelium which extend into forming extracellular matrix

As the odontoblasts move pulpward, the odontoblast process (Tomes´ fiber) will
elongate and become active in dentine matrix formation

It is initially called predentin and following mineralization is called dentin 


background image

Dentinogenesis

Oral Histology, 5

th

edition, A R Ten Cate

©Copyright 2007, Thomas G. Hollinger, Gainesville, Fl


background image

The odontoblasts as they differentiate will start elaborating organic matrix
of dentin, which will mineralize.  As the organic matrix of dentin is deposited,
the odontoblasts move towards the center of the dental papilla, leaving behind
cytoplasmic extensions which will soon be surrounded by dentin.  Therefore,
a tubular structure of dentin is formed. 

odontoblasts

dentin

ameloblasts

http://www.usc.edu/hsc/dental/ohisto/


background image

Odontoblasts with cytoplasmic processes forming dentinal tubules

http://www.usc.edu/hsc/dental/ohisto/

2 steps of dentinogenesis:

1.  Formation of collagen matrix
2.  Deposition of calcium and phosphate

(hydroxyapatite) crystals in the matrix


background image

Odontoblast 

like squamous 
epithelium

DENTIN:Composition

Collagen fibrils matriks, mineral 
Crystalls, 

glycoproteins & proteoglycans

Processes (fibers) of Odontoblast are lining 
through the dentine tubules but cell bodies 
are located in pulp region.


background image

Odontoblasts and process

Odontoblast cells

Odontoblast extensions

Dentin

Pulp


background image

background image

background image

Dentin

Cementum

Granular layer 

of Tomes

Hyaline layer


background image

Amelogenesis is also a two-step process:

1.

First step produces a partially mineralized matrix (~ 30%)

2.

Second step involves influx of additional mineral coincident
with removal of organic material and water to attain greater
than 96% mineral content


background image

Amelogenesis

Essentials of Oral Histology and Embryology,
Ed: James Avery, 2

nd

edition. 2000.


background image

Amelogenesis

Amelogenesis begins after a few 

m of dentin deposition at the

dentinoenamel junction

Ameloblasts goes through following functional stages:
1.

Morphogenetic. During this stage the shape of the crown is determined.

2.

Histodifferentiation. The cells of the inner dental epithelium is

differentiating into ameloblasts.  The above two stages are the presecretory
stages, where the  cells differentiate, acquire phenotype,  change polarity,
develop an extensive protein synthesis machinery, and prepare to secrete  an
organic matrix of enamel.

3.  Secretory stage: Ameloblasts elaborate and organize the entire enamel
thickness.  Short conical processes called Tomes´ processes develop at the
apical end of the ameloblasts.  The main protein that accumulates is
amelogenin.   


background image

Essentials of Oral Histology and Embryology,
Ed: James Avery, 2

nd

edition. 2000.


background image

4.  Maturation stage: Ameloblasts modulate and transport specific ions 

required for the concurrent accretion of mineral.  At this stage, 
ameloblast becomes more active in absorption of the organic matrix 
and water, which allows mineralization to proceed.  After the 
ameloblasts have completed their contributions to the mineralization 
phase, they secrete an organic cuticle on the surface of the enamel, 
which is called developmental or primary cuticle

5.

Protection: The ameloblast are shorter and contact the stratum 
intermedium and outer dental epithelium and fuse to form the 
reduced dental (enamel) epithelium.  The reduced enamel epithelium 
remains until the tooth erupts. As the tooth erupts and passes 
through the oral epithelium, the incisal part of the reduced dental 
epithelium is destroyed but the epithelium present cervically 
interacts with oral epithelium to become the junctional epithelium   

Amelogenesis


background image

Amelogenesis Imperfecta

Hypomaturation

Hypoplastic

Hypocalcified


background image

Summary of Tooth Development

(So Far)

1.

The epithelium is separated from the
dental papilla by an acellular zone

2.

Inner dental epithelial cells are elongated,
and the acellular zone is lost by
differentiation of odontoblasts

3.

Odontoblasts retreat toward the center
of the pulp, leaving behind dentin

4.

Ameloblasts begin to migrate outward and
leave behind formed enamel


background image

Time Line of Human Tooth Development

(Table 5-2 in Text book)

Age

Developmental Characteristics

42 to 48 days

Dental lamina formation

55 to 56 days

Bud stage; deciduous incisors;
canines and molars

14 weeks

Bell stage for deciduous teeth; bud
stage for permanent teeth

18 weeks

Dentin and functional ameloblasts
in deciduous teeth

32 weeks

Dentin and functional ameloblasts
in permanent first molars


background image

Incremental pattern of dentin
and enamel formation from
initiation to completion

Growth areas of developing crown.
Growth at cusp tip, intercuspal region,
and cervical region

Essentials of Oral Histology and Embryology,
Ed: James Avery, 2

nd

edition. 2000.


background image

Root Formation

Development of root begins after the enamel and dentin formation has
reached the future cementoenamel junction

Epithelial cells of the inner and outer dental epithelium proliferate from the
cervical loop of the enamel organ to form the Hertwig’s epithelial root sheath.
The root sheath determines if a tooth has single or multiple roots, is short or
long, or is curved ir straight

Hertwig’s epithelial
root sheath

http://www.usc.edu/hsc/dental/ohisto/


background image

Hertwig’s epithelial
root sheath

Inner dental epithelium

Outer dental epithelium

Stratum intermedium

Eventually the root sheath will fragment to form several discrete clusters
of epithelial cells known as epithelial cell rests of malassez.  These will persist in
adults within the periodontal ligament

http://www.usc.edu/hsc/dental/ohisto/


background image

The epithelial rests appear as small clusters of epithelial cells which 
are located in the periodontal ligament adjacent to the surface of 
cementum. They are cellular residues of the embryonic structure 
known as Hertwig's epithelial root sheath. 

Epithelial Cell Rests of Malassez

http://www.usc.edu/hsc/dental/ohisto/


background image

Primary apical formen

Epithelial diaphragm:  the proliferating
end of the root sheath bends at a near
45-degree angle.  The epithelial
diaphragm will encircle the apical
opening of the dental pulp during root
development

http://www.usc.edu/hsc/dental/ohisto/


background image

Secondary apical foramen form as a result of two or three tongues of 
epithelium growing inward toward each other resulting in multirooted teeth

Essentials of Oral Histology and Embryology,
Ed: James Avery, 2

nd

edition. 2000


background image

Direction of root growth versus eruptive movement of tooth

Essentials of Oral Histology and Embryology,
Ed: James Avery, 2

nd

edition. 2000.


background image

Soon after root formation begins, tooth begins to erupt until it reaches
its final position

While roots are forming, the supporting structures of tooth also
develop – periodontal ligament and cementum

As the root sheath fragments, the dental follicle cells will penetrate between
the epithelial cells and lie close to the newly formed root dentin

These cells will differentiate into cementoblasts, which will make cementum

Fibers of the periodontal ligament, which will also form from the cells of the
dental follicle will get anchored in the organic matrix of the cementum which
will later get mineralized

Tooth eruption and Development of

supporting structures


background image

Figure :Average periods for emergence and exfoliation of primary teeth


background image

Figure: Average periods of emergence of permanent teeth.




رفعت المحاضرة من قبل: Younis saad
المشاهدات: لقد قام 15 عضواً و 671 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل