Исследование структуры минерального компонента эмали зубов при дисплазии соединительной ткани методами денситометрии и атомно-силовой микроскопии в раннем постнатальном периоде онтогенеза

Эмаль зуба человека обладает сложной ультраструктурной организацией [1—17], механические свойства которой определяются микроструктурой, тканевой организацией, составом органических, минеральных субстанций, воды, содержание которых варьируется в зависимости от степени ее зрелости [2—6, 15, 17, 18]. Вариации в количественном соотношении органических и минеральных субстанций осуществляются до прорезывания зуба, изменяются после прорезывания, особенно в раннем постнатальном периоде онтогенеза человека [3—5, 14—17]. Сложные ультраструктурные изменения, происходящие в эмали до прорезывания зуба, определяют дальнейшую его судьбу, влияя на механические свойства эмали после прорезывания, предотвращают от нежелательных механических повреждений [3—5, 14, 15].

В возрасте 7—14 лет в постоянных зубах наблюдается нестабильная, рельефная структура эмали [5, 6]. На большей ее части определяются призменные структуры, головки призм могут выступать на поверхности эмали, лежать на одном с ней уровне или представлять собой углубления, придающие ей ячеистый вид [6]. Эмаль постоянных зубов человека в возрасте 15—30 лет отличается меньшей рельефностью, структура становится более стабильной по сравнению с временными зубами [3, 4, 6]. Для лиц старших возрастных групп в постоянных зубах более характерна гомогенизация структуры [3, 4, 6].

Цель исследования — дать количественную и качественную характеристику структуре минерального компонента эмали ретинированных зубов при дисплазии соединительной ткани и без нее в различные периоды раннего постнатального онтогенеза человека методами денситометрии и атомно-силовой микроскопии.

В исследовании приняли участие 120 человек мужского пола с наличием дисплазии соединительной ткани (ДСТ) и без нее, которые были разделены на три равные подгруппы (60 человек с ДСТ и 60 человек без ДСТ), по 20 человек в каждой, согласно возрасту: 15—20, 21—30, 31—40 лет, у каждого из обследованных удаляли по одному зубу 3.8 или 4.8, не имеющему контакта с ротовой жидкостью, из линии перелома в первые трое суток со дня получения травмы. Комплексная оценка определения ДСТ осуществлялась с использованием диагностических таблиц и коэффициентов, рассчитывалась с помощью критериев Кульбака по методике ОмГМУ. Для исследования неорганического компонента эмали зубов проводилась денситометрическая оценка ее оптической плотности с помощью компьютерной томографии в программе Kodak Dental Systems (Trophy 2000) по методикам ОмГМУ [11, 12]. Цифровое изображение подвергалось компьютерной обработке, где e1b — вершина бугорковой части эмали, e2d — пришеечная область. Подготовка шлифов образцов зубов 3.8 или 4.8 для атомно-силовой микроскопии (АСМ) проводилась по методикам ОмГМУ [9, 10], под контролем глубины сошлифованных тканей эмали зубов с помощью глубиномера стоматологического [13]. Ультраструктура эмали зубов исследовалась с использованием сканирующего зондового микроскопа Solver Pro (NT-MPT, Россия). Компьютерная обработка образцов АСМ-изображения осуществлялась в программе Image Analysis NT-VDT. В результате анализировали форму, плотность упаковки, расстояние между эмалевыми призмами зубов 3.8 или 4.8. Обработка полученных данных проводилась методами вариационной статистики с использованием стандартных пакетов Microsoft Excel 2008, Statistica 12.0.

Изменение оптической плотности эмали зубов 3.8 или 4.8 указывает на различный уровень эмалевого метаболизма и зрелости минерального компонента. По результатам выполненных исследований установлено, что максимальное значение минеральной плотности эмали приходится на 31—40 лет без ДСТ (e1b=827,39±20,21 ед., e2d=879,97±22,14 ед.), минимальное значение — на 15—20 лет (e1b=765,94±22,04 ед., e2d=846,58±19,01 ед.), в 21—30 лет показатели составили: e1b=778,81±17,12 ед., e2d=895,49±19,15 ед. (рис. 1).

Рис. 1. Компьютерная томография зуба 3.8 в 15—20 лет без ДСТ.

а — ориентиры определения оптической плотности зуба 3.8 в 15—20 лет без ДСТ; б — участок КТ-денситометрической плотности минерального компонента 3.8 зуба в 15—20 лет без ДСТ.

При изучении оптической плотности обследованных с ДСТ отмечаются низкие ее показатели в 15—20 лет (e1b=561,94±30,14 ед., e2d=554,99±21,05 ед.) (рис. 2), 21—30 лет (e1b=598,72±27,54 ед., e2d=767,53±20,56 ед.) относительно группы 31—40 лет (e1b=655,11±21,38 ед., e2d=698,52±25,59 ед.) (p<0,05).

Рис. 2. Компьютерная томография зуба 3.8 в 15—20 лет с ДСТ.

а — ориентиры определения оптической плотности зуба 3.8 в 15—20 лет с ДСТ; б — участок КТ-денситометрической плотности минерального компонента 3.8 зуба в 15—20 лет с ДСТ.

Оптическая плотность имеет высокие значения у лиц без ДСТ в 31—40 лет и более низкие показатели в аналогичной возрастной группе с ДСТ (p<0,05).

Снижение данного показателя в группе с ДСТ можно объяснить различным уровнем созревания минерального компонента эмали. С другой стороны, это указывает на недостаточную ее прочность из-за низкой плотности минерального компонента во всех возрастных группах.

С помощью метода АСМ установлено, что с возрастом изменяется форма, упорядоченность и ориентация эмалевых призм. Упорядоченность и ориентация определяется не только плотностью упаковки, но и расстоянием между эмалевыми призмами.

Форма эмалевой призмы является следствием дифференцированного роста в различных направлениях. В 15—20, 21—30, 31—40 лет без ДСТ эмалевые призмы демонстрируют ровную поверхность, лишь в незначительном количестве встречаются неровности в 21—30, 31—40 лет; разветвление на множественные призмы или их слияние не наблюдалось во всех сравниваемых возрастах без ДСТ (рис. 3). Исключение составила группа 15—20 лет без ДСТ, где эмалевые призмы имеют неровности в большом количестве (рис. 3, а).

Рис. 3. Рельефность эмалевых призм в группе без ДСТ. Атомно-силовая микроскопия. 3Д-моделирование.

а — в 15—20 лет; б — в 21—30 лет; в — в 31—40 лет.

В 15—20, 21—30, 31—40 лет при ДСТ призмы демонстрируют значительные неровности, напоминающие выступы, порожки, особенно в 15—20 лет, однако, как и без ДСТ, разветвлений на множественные кристаллы и их слияние не наблюдали (рис. 4). Обозначенные изменения, происходящие в группе без ДСТ, указывают на зрелость и правильный, гармоничный рост эмалевых призм в отличие от группы с ДСТ, где рост эмалевых призм приводит к недостаточному уровню зрелости.

Рис. 4. Рельефность эмалевых призм в группе с ДСТ. Атомно-силовая микроскопия. 3D-моделирование.

а — в 15—20 лет; б — в 21—30 лет; в — в 31—40 лет.

Плотность упаковки и расстояние между эмалевыми призмами являются важными показателями, указывающими на зрелость эмали зубов и определяющими ее качественные показатели после прорезывания зуба. Наименьшие показатели расстояния между эмалевыми призмами в группе без ДСТ наблюдали в 31—40 лет (0,53±0,03 нм). В 15—20 лет (0,65±0,03 нм), 21—30 лет (0,72±0,02 нм) отмечаются высокие показатели, указывающие на значительное расстояние между эмалевыми призмами.

При ДСТ данный показатель в среднем составил: в 15—20 лет — 1,24±0,39 нм, в 21—30 лет — 1,57±0,24 нм, в 31—40 лет — 1,09±0,12 нм. Несмотря на отличимые количественные показатели и большое расстояние в группе с ДСТ, они указывают на активный рост и развитие эмалевых призм, достоверно отличающиеся от возрастных значений группы без ДСТ.

Другим не менее важным показателем, указывающим на зрелость минерального компонента, является плотность упаковки эмалевых призм, имеющая свои возрастные характеристики. Наиболее постоянные и высокие показатели наблюдаются в группе без ДСТ в 31—40 лет с более плотной упаковкой в 6,02±0,25 на срезе площадью 100 мкм². Менее плотную упаковку эмалевых призм наблюдали в 21—30 лет (5,99±0,11 на срезе площадью 100 мкм²) и самую низкую в 15—20 лет (5,98±0,13 на срезе площадью 100 мкм²). При ДСТ наблюдается крайне низкая плотность упаковки эмалевых призм в 15—20 лет — 3,32±0,12 на срезе площадью 100 мкм² и 21—30 лет — 3,57±0,21 на срезе площадью 100 мкм². В 31—40 лет показатель достигает более высоких значений относительно возрастных групп 15—20 и 21—30 лет (4,02±0,16 на срезе площадью 100 мкм²).

При дисплазии соединительной ткани в раннем постнатальном периоде онтогенеза наблюдается картина незавершенного амелогенеза, проявляющаяся более низкими значениями оптической плотности минерального компонента, низкой упаковкой эмалевых призм, большим расстоянием между эмалевыми призмами и неправильной их формой.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.