Сравнительная морфология зубов лабораторных животных и человека в аспекте кариозной болезни

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ УКРАИНЫ

ВЫСШЕЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ УКРАИНЫ

«УКРАИНСКАЯ МЕДИЦИНСКАЯ СТОМАТОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

На правах рукописи

УДК 616.314-002.4-092.9-092.6

Диссертация на соискание ученой степени

кандидата медицинских наук

Сравнительная морфология зубов лабораторных животных и человека в аспекте кариозной болезни

14.03.01 - Нормальная анатомия

САРКИСЯН ЕРВАНД ГРАНТОВИЧ

Научный руководитель

Костиленко Юрий Петрович

доктор медицинских наук, профессор

Полтава - 2016

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРОЕНИИ ПОСТОЯННЫХ ЗУБОВ ЧЕЛОВЕКА И ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ В АСПЕКТЕ ПРОБЛЕМЫ КАРИЕСА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1 Строение постоянных зубов человека

1.2 Анализ представлений об этиопатогенезе кариеса

1.3 Экспериментальное моделирование кариозного процесса

1.4 Особенности строения зубов некоторых лабораторных животных

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Общая характеристика исследованного материала

2.2 Методы исследования

ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ БОЛЬШИХ КОРЕННЫХ ЗУБОВ ЧЕЛОВЕКА И СОБАКИ

3.1 Строение больших коренных зубов человека

3.2 Анатомическая характеристика зубочелюстной системы собаки и особенности строения ее зубов

ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА ЗУБОЧЕЛЮСТНОЙ СИСТЕМЫ ГРЫЗУНОВ

4.1 Общее устройство зубочелюстной системы кролика

4.2 Микроскопическое строение зубов кролика

4.3 Общее устройство зубочелюстной системы и микроскопической строение зубов крысы

ГЛАВА 5. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из аргументов сторонников экзогенной теории кариеса считаются результаты экспериментальных исследований на лабораторных животных, в качестве которых использованы в основном белые крысы, мыши и хомяки. При этом провоцирующим фактором развития кариеса зубов служило искусственное повышение в полости рта животных концентрации углеводов с помощью сахарозо-казеиновой диеты с дальнейшим заселением энтерококками [14, 16, 18, 27, 53, 104, 116, 151, 205, 210, 224, 225, 231]. В процессе исследований авторами отмечено, что у половозрелых крыс кариес не возникает даже при содержании в диете сахарозы почти до 70%. Но введение в рот таким стерильным животным энтерококков приводило к интенсивному развитию у них кариеса зубов в виде появления на коронках меловидных пятен. Очевидно, что в данном случае авторы стремились подтвердить кислотно-паразитарную теорию Миллера [21, 59, 144, 146, 148], которая до сих пор пользуется широкой популярностью среди стоматологов.

Однако данные результаты, цитируемые во многих специальных руководствах, ни в одном случае не подтверждены визуальной документацией. Кроме того, авторы в своих исследованиях игнорировали объективные данные о видовых особенностях строения зубов используемых лабораторных животных [27, 53, 191, 197, 211, 217, 224, 225].

Из данных литературы известно, что, кроме указанных выше лабораторных животных, которые являются представителями разных видов грызунов, в экспериментальном моделировании кариеса в отдельных случаях, использовались также собаки, зубы которых по микроскопическому строению очень сходны с таковыми человека [8, 135, 136, 149]. Тем не менее, далеко не все в этом вопросе является достаточно ясным, чтобы можно было безоговорочно говорить об их предпочтительности по сравнению с другими, более доступными для эксперимента, животными.

Второй аспект работы нам подсказан тем, что у некоторых животных

(к примеру у грызунов) процесс механической обработки пищи в полости рта осуществляется посредством особых, так называемых длиннокоронковых (гипселодонтных), зубов, которые по мере стирания способны к постоянному отрастанию, то есть их износоустойчивость при жизни практически не ограничена. В этом отношении совсем по-другому стоит вопрос о морфологическом обеспечении должной при жизни износоустойчивости другого типа зубов, называющихся короткокоронковыми (брахиодонтными), к которым всецело относятся зубы человека и собаки. Косвенно эти вопросы сводятся к тому, что длиннокоронковые зубы кариесом не поражаются, тогда как короткокоронковые аналоги такими свойствами не обладают. Но хорошо известно, что в местах абразивной альтерации (физиологическое стирание) твердые ткани короткокоронковых зубов становятся кариесрезистентными. К сожалению, в литературе эти вопросы, в прямой их постановке, совсем не затрагиваются [48, 62, 112, 125, 198, 216, 219, 223, 226, 227, 229].

Изложенные выше положения намечают цель и решение ряда задач, которые в совокупности призваны расширить и углубить теоретическую базу современной одонтологии.

Связь работы с научными программами, планами, темами. Диссертационная работа является фрагментом научно-исследовательской темы кафедры анатомии человека Высшего государственного учебного заведения «Украинская медицинская стоматологическая академия» «Изучение закономерностей структурной организации внутренних органов в норме и при патологии» № государственной регистрации 0106U003236.

Цель исследования. Получить данные о степени морфологического сходства и характере различия между зубными системами человека и некоторых лабораторных животных (собаки, кролика и крысы) в плане выяснения наиболее приемлемого вида животных для экспериментального моделирования кариозной болезни.

Задачи исследования:

1. Выяснить наиболее характерные особенности строения и получить основные метрические показатели больших коренных зубов человека.

2. Получить данные об особенностях анатомического устройства зубочелюстной системы собаки, кролика и крысы.

3. Провести дифференциальный анализ микроскопического строения зубов данных видов животных.

4. Выяснить морфологическую основу, обеспечивающую абразивную износоустойчивость коренных зубов человека и соответствующих видов животных.

5. На основе сравнительного анализа полученных данных, установить вид животного, у которого строение зубов, в принципиальном отношении, соответствует таковому человека, а значит является приемлемым в целях экспериментального моделирования кариеса.

Объект исследования. Строение зубов и проблема кариеса.

Предмет исследования. Зубы человека и некоторых лабораторных животных (собак, кроликов, белых крыс).

Методы исследования. Получение черепов животных путем мацерации; анатомические методы препарирования; рентгенографические методы; морфометрические методы и математический анализ данных; заключение зубов человека и отдельных фрагментов зубочелюстной системы животных в эпоксидную смолу и изготовление из полученных эпоксидных блоков полированных шлифов разной толщины, с дальнейшей их окраской метиленовым синим; изучение их в световом микроскопе и микрофотографирование.

Научная новизна полученных результатов. В работе обосновано положение, согласно которому противодействие абразивному изнашиванию зубов обоих типов (короткокоронковых и длиннокоронковых) осуществляется не только за счет исключительной твердости эмали, но и устойчивой упругости дентина, находящихся в составе зубов в определенном композитном отношении, при котором эмаль используется в качестве упрочнителя дентина (принцип армирования материалов).

У короткокоронковых зубов общий запас композитной прочности (износоустойчивости) генетически ограничен высотой коронки и особенностью конфигурации ее окклюзионной поверхности. В таких зубах вовлечение дентина в процесс изнашивания начинается после абразивного стирания самого толстого слоя эмали на возвышениях жевательных бугров. При этом толщина эмали находится в прямой зависимости от продолжительности жизни животных.

В отличие от них, у длиннокоронковых зубов дентин изначально (после их прорезывания) находится в обнаженном состоянии на окклюзионной поверхности, оказываясь подверженным абразивному стиранию. Эти зубы при жизни обладают практически неограниченным запасом износоустойчивости за счет постоянного отрастания. Благодаря перманентному обновлению их твердых тканей полностью исключается возможность стойкого повреждения их кариозным процессом. К этому разряду всецело относятся зубы кролика, а также передние (резцовые) зубы крысы, которые не могут являться морфологическим субстратом при оценке результатов экспериментального моделирования кариеса. В этих целях наиболее приемлемыми объектами могут оказаться коренные (щечные) зубы крысы, но только при условии корректной разработки методов, провоцирующих развитие кариозной болезни.

Практическая значимость полученных результатов. Теоретическое содержание диссертации, прежде всего, представляет собой методологическую основу, призванную обеспечить на практике корректность постановки экспериментальных исследований при решении определенных проблем стоматологии, одной из которых является изучение причин и развития кариозной болезни.

Вместе с тем, нашедшее в работе инновационное обоснование морфологического обеспечения износоустойчивости зубов человека должно помочь врачам-стоматологам модифицировать способы коррекции зубов при различных формах некариозных заболеваний, например, таких как патологическая стираемость, клиновидный дефект и др.

В настоящее время основные результаты исследований внедрены в учебный процесс на кафедре анатомии человека ВГУЗ Украины «Украинская медицинская стоматологическая академия», на кафедре анатомии человека ВГУЗ Украины «Буковинский государственный медицинский университет», на кафедре анатомии человека «Медицинского института Сумского государственного университета», на кафедре анатомии человека ВГУЗ Украины «Харьковский национальный медицинский университет».

Личный вклад соискателя. Диссертация является самостоятельной научной работой. Вместе с научным руководителем определены тема, цель и задачи исследования. Соискатель самостоятельно провёл патентно-информационный поиск и анализ данных литературы. Им собран необходимый анатомический материал и освоены соответствующие методы исследования. Проведён анализ и интерпретация результатов исследования.

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Всеукраинской мультидисциплинарной конференции с международным участием «Клиническая анатомия на современном этапе развития. Задания, возможности и перспективы» посвящённой 130-летию основания кафедры оперативной хирургии и топографической анатомии харьковского национального медицинского университета (Харьков, 2014), научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы стоматологии, челюстно-лицевой хирургии, пластической и реконструктивной хирургии головы и шеи» посвящённой 150-летию со дня рождения основателя кафедры профессора М.Б. Фабриканта и 45-летию Полтавского периода кафедры (Полтава, 2014), научно-практической конференции с международным участием «Международный научный и практический конгресс» (Прага, Чехия, 2014), Всеукраинской научно-практической конференции «Медицинская наука в практику здравоохранения» (Полтава, 2014), VI(68) международной конференции студентов и молодых ученых «Актуальные проблемы современной медицины» (Киев, 2014), Всеукраинской научно-практической конференции «Медицинская наука в практику здравоохранения» (Полтава, 2015 г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 6 научных работ, из них 5 статей в специализированных научных журналах, лицензированных ДАК Украины, 1 статья в зарубежном специализированном научном журнале медицинского направления (Грузия), индексируемом в базе данных Scopus.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРОЕНИИ ПОСТОЯННЫХ ЗУБОВ ЧЕЛОВЕКА И ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ В АСПЕКТЕ ПРОБЛЕМЫ КАРИЕСА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1 Строение постоянных зубов человека

Как известно, основную массу зуба составляет дентин, коронковая часть которого покрыта эмалью. Скрытые в альвеолярных отростках корни зубов консолидированы со слоем менее прочного вещества - цементом, относящимся, согласно гистологической классификации, к первичной незрелой грубоволокнистой костной ткани [22, 30, 36, 38, 47, 64, 66, 101, 115, 118, 130, 178, 181, 184, 195, 196, 208, 220].

Дентин, относясь также к костным тканям, превосходит по прочности компактное вещество костей за счет более плотной структуры и большего содержания минеральных веществ. В прижизненном состоянии дентин, как и кость, состоит из трех основных компонентов: органических веществ, неорганических элементов и воды, но несколько в ином процентном соотношении. Матрикс дентина, на долю которого приходится около 30%, то есть 1/3 его массы, представлен сложной, строго организованной в пространстве, композицией органических веществ: белков (в основном коллаген - около 90%), липидов и гликозаминогликанов в соединении с белками и липидами [28, 39, 63, 88, 169, 194, 196, 204, 208, 213].

Толщина дентина находится в прямой зависимости от размера зуба и места, занимаемого в нем. Будучи самым тонким в апикальном отделе корня, он постепенно утолщается по направлению к коронке, где толщина его колеблется в пределах 2-2,5 мм [20, 21, 28, 32, 39, 42, 57, 63, 95, 142, 143, 147, 200, 222].

Согласно гистологической классификации, а также происхождению и строению, дентин относится к соединительным тканям [22, 35, 46, 130, 160, 218, 222]. Это значит, что он состоит из клеток и межклеточного вещества, являющегося продуктом секреторной деятельности этих клеток. В свою очередь вещество представлено волокнистыми структурами (в данном случае коллагеновыми волокнами) и аморфным коллоидным веществом, которое импрегнированно минеральными элементами (в основном фосфатом кальция в виде кристаллов гидроксиапатита).

В отличие от костей, в дентине имеется только один вид соединительнотканных клеток, известных под названием одонтобластов или, согласно современной классификации, дентинобластов [22, 36, 47, 161, 182, 183, 190, 196, 213, 227]. Эти клетки обеспечивают структурное постоянство и процесс обновления дентина, что подтверждается наличием у них длинных цитоплазматических отростков (томсовых волокон), которые радиально пронизывают всю толщу дентина [35, 38, 161].

Одонтобласты образуют непрерывный слой, расположенный на границе между пульпой и дентином. В этом слое соединения между клетками осуществляется за счет специализированных межклеточных контактов, которые находятся в зоне отхождения от одонтобластов их отростков (томсовых волокон). Данная зона межклеточного контактирования известна в литературе как пограничная мембрана Келликера-Флешмана [22, 55, 56]. Начиная от нее, в дентине выделяют две зоны. Первая зона, околопульпарная, имеет вид тонкого просветленного слоя, называемого предентином. Остальная по толщине часть носит название плащевого дентина, самый наружный слой которого контактирует с эмалью.

Своеобразие дентина состоит в том, что он пронизан большим количеством микроскопических канальцев или дентинных трубочек, которые отходят от пульпарной камеры в радиальном направлении к эмалево-дентинному соединению. Тонкие стенки этих канальцев образованы повышенно минерализованным уплотненным веществом, которое известно под названием перитубулярного дентина, тогда как остальная часть, занимающая промежуточное положение между дентинными канальцами, называется межтубулярным дентином [22, 35, 36, 130, 161, 207, 222].

Согласно данным литературы [22, 35, 36, 81, 130, 161], образование дентина продолжается в зубах взрослого человека. Такой дентин называют вторичным или заместительным, источником которого, естественно являются одонтобласты, продуцирующими в зону предентина определенные доли?органического матрикса, после чего следует соразмерное отложение в нем кристаллов гидроксиапатита. Новообразование дентина может осуществляться в ограниченных пределах и, по существу, рассматривается в качестве защитной реакции на те или иные повреждающие действия. Кроме того, встречаются атипичные формы отложения дентиноподобного вещества в пульпе зуба, которые называются дентиклями [12, 21, 82, 83, 133, 143, 144, 146, 174, 186, 193, 230]. По-видимому, одонтобласты не имеют к ним прямого отношения; причиной их возникновения считаются всевозможные дистрофические изменения в пульпе.

Эмаль, являясь защитным покрытием дентина в коронковой части зуба, неодинакова по толщине. Самой толстой она является в местах подверженных наибольшему трению, к которым относятся режущие края и жевательные бугры. Здесь толщина эмали достигает 1,5-1,7 мм, откуда она, постепенно истончаясь, сходит на нет в области шейки зуба [3, 11, 22, 43, 63, 66, 75, 86, 184, 192, 214, 216]. Эмаль - самая твердая ткань в организме, что объясняется высоким содержанием в ней неорганических веществ (до 97%), главным образом кристаллов гидроксиапатита (75%), а также карбонатапатита, фторапатита, хлорапатита. Полный перечень элементов минеральной фазы составляет не менее 1/3 периодической системы Менделеева, но основными элементами являются кальций и фосфор [2, 3, 24, 29, 32, 37, 40, 68, 75, 99, 137, 138].

Органический матрикс эмали, который, согласно данным литературы, преимущественно находится в ее базальном слое (на границе с дентином), представлен белками: тафтелином, энамелином, амелогенином и амелобластином [22, 29, 37, 40, 75, 137, 138, 179, 180, 221]. В групповом отношении белки эмали сформированных зубов человека принято подразделять на нерастворимую в кислотах и растворимую фракции. Некоторые авторы считают, что белковые вещества первой фракции относятся к кератинам, которые в течение всей жизни не обновляются [36, 81, 195, 221]. Данная точка зрения согласуется с тем фактом, что эмаль является продуктом деятельности энамелобластов, которые происходят из эпителия эктодермального типа [23, 29, 77, 168, 180].

Физические свойства эмали зависят не только от превышающей доли в них минеральных веществ. Во многом эти свойства зависят от особой формы и структурной упорядоченности в ней кристаллов этих минеральных веществ. Известно, что данная упорядоченность воплощена в так называемых эмалевых призмах, которые рассматриваются в качестве элементарных структур эмали [22, 32, 36, 37, 102, 168, 195]. Согласно изначальным представлениям данные структурные единицы являют собой S-образно изогнутые микроскопические образования (толщиной примерно 5 мкм), которые одним концом связаны с дентином, а другим - направлены к наружной поверхности эмали.

Максимальная длина эмалевых призм, например, в области жевательных бугров, соразмерна с толщиной эмали и равна примерно

1,5 - 1,7 мм [22, 32, 37, 168, 195, 212].

Эмалевые призмы сгруппированы в толще эмали в составе отдельных совокупностей, которые на шлифах зубов имеют вид периодически чередующихся темных и светлых полос, получивших название линий Гунтера-Шрегера [37, 63, 74, 80, 90, 96, 102, 124, 145, 148, 153, 155, 162]. В целом они придают эмали на шлифах характерный радиально исчерченный вид. Кроме них на шлифах эмали видны так называемые линии Ретциуса, которые обычно пролегают в тангенциальном направлении к первым. Косо пересекая толщу эмали, они заканчиваются на ее внешней поверхности.

Но, все-таки, полное раскрытие принципов структурной упорядоченности в эмали кристаллических элементов, несмотря на бесчисленное множество работ, еще не достигнуто. Самый существенный недостаток заключается в отсутствии в литературе достаточно наглядной информации об особенностях пространственной упорядоченности в эмали тех матричных структур, которые определяют траекторию отложения кристаллов гидроксиапатитов.

Новые перспективы в изучении данной проблемы открылись при внедрении в практику морфологических исследований нового, относительно простого и эффективного метода, позволяющего всесторонне изучать структуру твердых тканей зуба с помощью световой и электронной оптики (сканирующего и трансмиссионного электронных микроскопов), который разработан и неоднократно опробован на кафедре анатомии человека УМСА [72, 103]. Благодаря ему удалось существенно расширить и углубить современные представления не только о структуре зубной эмали, но и дополнить их новыми данными об особенностях взаимосвязи между дентином и эмалью. Но особо привлекательным является то, что эти данные документированы отчетливо наглядными иллюстрациями в виде микрофотографий и электронограмм. В данном случае речь идет о работах Ю.П. Костиленко и его сотрудников [72, 74, 76, 80], в которых впервые было визуально установлено наличие между дентином и эмалью разграничительной прослойки кальцифицированных волокнистых структур, являющихся производной преформативной мембраны, которая образуется на ранних стадиях одонтогенеза между преэнамелобластами и слоем предентинобластов. Начиная от этой разграничительной пластинки в толще эмали авторы выделяют три зоны: базальную, рассматриваемую в единстве с разграничительной дентиноэмалевой пластинкой (эта зона, благодаря наличию связывающих пучков соединительнотканных волокон, обладает микропористыми свойствами), срединную толщу эмали, соответствующую радиальному и аркадному пролеганию узловых цепей эмалевых призм (по мнению авторов, она должна обладать ультрапористыми свойствами), самый поверхностный, щеточно-каемчатый слой эмали (возможность ультрапористых свойств этого слоя авторы не исключают).

Согласно данным указанных авторов, элементарными структурами эмали являются кристаллические волокна, образующие в ее толще целый ряд изгибов с выпрямлением в поверхностном слое. В своих работах авторы приводят доказательство, что данные образования в формальном понимании сопоставимы с общепринятым понятием об эмалевых призмах, однако, по существу они (по своей форме) не соответствуют данному наименованию [74, 80]. На основе убедительных визуальных данных, авторы приходят к выводу, что конструктивный принцип предельной компактизации эмали достигается за счет последовательного перехода по ее толщине из одного ряда в другой тесно перевитых между собой кристаллических волокон (эмалевых призм), в результате чего в толще эмали образуются радиальные, периодически чередующиеся волокнистые узловые цепи, которые выявляются на обычных шлифах зубов в виде светлых и темных полос, известных под названием полос Гунтера-Шрегера. В области жевательных бугров данные образования превращаются в аркадные цепи в результате переплетения встречно направленных с боковых сторон коронки кристаллических волокон (эмалевых призм), из толщи которых выходят выпрямленные кристаллические волокна, образующие поверхностный, самый плотный слой эмали, выделяемый авторами под названием щеточно-каемчатого слоя. В связи с тем, что самым толстым он является на возвышениях жевательных бугров, подверженных самому сильному механическому воздействию при жевании, его следует рассматривать в качестве защитного слоя эмали. По мнению авторов [70, 71, 81], данный слой заслуживает внимания в контексте проблемы о повышенной стираемости и резистентности эмали по отношению к действию различных неблагоприятных факторов.

Весьма существенными следует считать дополнения, которые внесли авторы в описание базального слоя эмали. Установлено, что в этой зоне, где начинаются от разграничительной дентиноэмалевой пластинки кристаллические волокна (эмалевые призмы), являющиеся гиперкальцифицированными структурами, имеются, упорядоченно расположенные, слабокальцифицированные волокнистые пучки, которые переплетены с первыми. Эти ворсистые жгутообразные волокнистые пучки, начинающиеся широкими основаниями от дентиноэмалевой пластинки, авторы рассматривают в качестве опосредующих структур между дентином и эмалью, которые за счет своих гигроскопических свойств обеспечивают поступление в эмаль мелкодисперсных растворов, равномерно распределяющихся среди совокупностей эмалевых призм.

Характеристика твердых тканей зуба будет неполной, если мы не уделим внимание цементу, который по своему гистологическому строению вполне правомерно относят к первичной, незрелой, грубоволокнистой костной ткани [22, 36, 130, 161].

Покрывая тонким слоем корни зубов, цемент имеет двоякое функциональное значение. С одной стороны он служит защитным покрытием для дентина, осуществляя изоляцию дентинных канальцев, а с другой - выполняет связующую роль в укреплении зуба с костной стенкой альвеол. В отличие от других костных образований, у которых клетки рассредоточены в межклеточном веществе равномерно, в цементе они занимают в основном место вокруг нижней части корней с большей плотностью концентрации в их апикальных отделах - это так называемый клеточный или вторичный цемент [36, 47, 85]. Клетки, которые здесь сосредоточены, аналогичны остеобластам и остеоцитам, но известны под названием цементоцитов. Вся остальная часть цемента относится к его бесклеточной зоне, которая, почему-то, в литературе называется первичным цементом. Это противоречит тому, что обновление и регенерация всего цемента должна осуществляться за счет остеогенной активности клеток вторичного цемента.

Межклеточный компонент цемента представлен обызвествленным основным веществом и коллагеновыми волокнами, одни из которых, по данным литературы, имеют спиральную ориентацию вокруг корня зуба, а другие, начинаясь среди них, направлены от корня радиально в сторону периодонта. Многие из последних, собираясь в пучки, формируют своеобразную периодонтальную связку между корнем зуба и костной стенкой соответствующей альвеолы. Кровеносные сосуды в цементе отсутствуют, ибо его толщина не превышает критического значения для диффузии питательных веществ со стороны периодонта.

Материальная основа зуба, дентин, является живой тканью, требующей надежного обеспечения своей трофики, которая не мыслима без механизмов, регулирующих процессы доставки и оттока крови, лежащих и основе обмена веществ между дентином и кровью. Известно, что к структурам, обеспечивающим эти процессы, относятся кровеносные сосуды и нервные проводники, которые сосредоточены в полости зуба среди рыхлой волокнистой соединительной ткани. Вся совокупность данных структур, как известно, называется пульпой зуба, или зубной мякотью [12, 28, 31, 39, 50, 61, 65, 106, 121, 158, 203].

Стромой зубной пульпы, является рыхлая волокнистая соединительная ткань с долевым преобладанием в ней межклеточного аморфного компонента, пронизанного по всем направлениям тонкими коллагеновыми волокнами. По оценке некоторых авторов, зубная мякоть больше напоминает ретикулярную ткань или мезенхиму. Это сходство придает ей характер формы и ориентации в межклеточном пространстве соединительнотканных клеток. Имея звездчатую форму и удлиненные цитоплазматические отростки, расходящиеся во все стороны и соединяющиеся между собой, эти клетки формируют своеобразную сеть (ретикулум), в петлях которой находятся лимфоциты, плазмоциты и макрофаги. Среди последних нередко встречаются многоядерные клетки [12, 31, 35, 61, 82, 186, 230].

Согласно обстоятельной работе Е.В. Ковалева [60, 61], путями доставки крови в пульпу являются кровеносные микрососуды, диаметром около 100 мкм, что даёт основание относить их к магистральным артериолам. Последние, войдя через верхушечное отверстие корня зуба, проходят в восходящем направлении к коронковой части пульпы, занимая в ней центральное положение. По своему ходу они отдают более мелкие (диаметром около 30 мкм) боковые, дугообразно изогнутые в сторону одонтобластов, ветви, которые образуют между собой аркадоподобные анастомозы.

Отток крови от общего капиллярного русла пульпы осуществляется посткапиллярными венулами в собирательные венулы, которые сосредоточены в центральном отделе рядом с магистральными артериолами. Проникая через верхушечное отверстие и дельтовидные канальцы, данные венулы впадают в более крупные венозные микрососуды, сосредоточенные в апикальном отделе периодонта [12, 22, 31, 33, 60, 61, 87, 117].

Представленная выше общая характеристика пульпы зуба нуждается в некоторых уточнениях. Прежде всего, следует отметить, что соединительнотканная строма в разных частях пульпы сформирована неравномерно, как по плотности сосредоточения клеток, так и по их составу, что послужило основанием к условному выделению в ней нескольких зон [12, 31, 36, 144, 145, 186, 193].

В пульпе принято отличать центральный отдел от зоны, занимающей промежуточное положение между ним и слоем одонтобластов. Та часть промежуточной зоны, которая непосредственно связана со слоем одонтобластов, известна под названием субодонтобластического слоя Вейля. Кнутри от него и в тесном с ним единстве различается по обилию клеток так называемый клеточный слой. Он представляет особый интерес, ибо по имеющимся в литературе данным в нем расположены особые клетки, которые называют дендритными [22, 31, 61, 182, 193, 230], как известно, они относятся к фиксированным макрофагам, которые выполняют важнейшую роль в инициации и регуляции Т- и Б- клеточной реакции в начальной стадии формирования иммунного ответа на тот или иной патогенный фактор. В настоящее время установлено участие этих клеток в патогенезе кариеса [14, 27, 53, 60, 151, 201].

1.2 Анализ представлений об этиопатогенезе кариеса зубов

В недавно опубликованной статье "Фундаментальная одонтология и кариозная болезнь" Окушко В.Р. [115], указывает на давно назревшую необходимость «пересмотра представлений о кариесе, как о чисто локальном патологическом процессе и продвижения в изучении кариеса в качестве болезни - кариозной болезни (caries disease)». При этом автор обращает внимание «на необходимость учитывать весь комплекс сведений по фундаментальной одонтологии, накопившийся в современной палеонтологии, антропологии, эмбриологии, физиологии данного органа и т.п.» Сюда мы добавили бы сравнительную анатомию в связи с тем, что некоторые лабораторные животные используются в качестве объектов для экспериментального моделирования кариеса зубов.

Однако, несмотря на данную вполне обоснованную установку в практической стоматологии всецело господствует упрощенное представление о том, что «кариес возникает в результате каких-то определенных локальных, направленных извне патогенных воздействий, приводящих к сквозному поражению твердых тканей коронковой части зуба» [15, 17, 18, 27, 34, 78, 93, 116, 151, 228].

В отечественной литературе до сих пор наиболее полная антология существующих представлений о природе кариозного процесса приводится в монографиях М. Бушан, Н. Кодола, В. Кулаженко [19, 64] и Е.В. Боровского, П.А. Леус [15, 17, 18, 21, 91, 93, 94]. В той или иной форме авторы говорят, что за последнее столетие создано около четырехсот теорий развития кариеса, отмечая, что нередко они противоположны в своей методологической основе. Важно отметить, что в данном случае одна теория от другой отличается только по тому или иному предпочтительному патогенному фактору. По мнению Ю.П. Костиленко [70, 75, 76, 78] все существующие многочисленные представления следует разделить на две принципиально противоположные позиции. Согласно одной из них причиной кариеса считается тот или иной повреждающий эмаль внешний (экзогенный) фактор. Данное представление выглядит убедительным в связи с кажущейся очевидностью первичности поражения эмали при кариесе [14, 16, 18, 27, 53, 104, 116].

Наряду с этим, совсем немногие авторы пытаются обосновать противоположную точку зрения, согласно которой кариес рассматривается как местное проявление определенных неблагоприятных изменений внутренней среды организма (например, при понижении неспецифической и специфической резистентности), порождающих в пульпе зуба всевозможные дисфункциональные состояния, что отрицательно сказывается на способности одонтобластов выполнять обменные процессы в твердых тканях зуба [21, 53, 71, 75, 78].

Вместе с тем между этими двумя противоположными концепциями (или теориями) в литературе обсуждаются и компромиссные точки зрения. Пожалуй, самой первой, заслуживающей внимания, концепцией, которая получила широкое распространение (оставаясь действенной и по сей день), является химико-паразитарная теория Миллера, которая возникла после того, как во второй половине XIX столетия под микроскопом на зубах были открыты микроорганизмы [21, 74, 104, 114]. В результате этого было выдвинуто предположение, что микроорганизмы, размножаясь на эмали, могут вырабатывать кислоты, которые растворяют неорганические компоненты зуба, в результате чего образуется кариозная полость. Миллер [21, 144, 146, 148], в нескольких сериях исследований показал, что некоторые бактерии полости рта обладают свойствами вырабатывать кислоты, ферментируя пищевые субстраты. Таким образом, кариозный процесс, по мнению автора, является следствием сочетанного воздействия кислот и микроорганизмов: первые растворяют минеральную фракцию твердых тканей зубов, а вторые лизируют деминерализованную (органическую) фракцию. Е.В. Боровский и П.А. Леус [17, 18, 21. 91, 93, 94] отмечают, что теория Миллера в дальнейшем была приведена в более стройную систему и получила экспериментальное, лабораторное и клиническое подтверждение.

Хотя кислотно-бактериальное представление о причине возникновения кариозного поражения зубов получило широкое распространение и имеет в настоящее время много сторонников, однако нельзя сказать, что его разделяли и разделяют все исследователи. Сомнительность однофакторной причины кариеса побудила некоторых исследователей использовать многофакторный подход, расширяющий диапазон исследований. В настоящее время к ним относят теорию Д.А.Энтина, А.З.Шарпенака, И.Г. Лукомского и А.И. Рыбакова [21, 75, 144, 145, 148].

Д.А.Энтин [21, 75, 148] является основоположником нервно-трофической теории кариеса, согласно которой кариозная болезнь, приводящая к разрушению зубов, является результатом условий существования человека, связанных с воздействием на него факторов внешней среды и следовательно, с состоянием центральной нервной системы и ее высшего отдела - коры головного мозга, которая находится в функциональной взаимосвязи с многочисленными центрами подкорковой области.

Для доказательства своей точки зрения автор предпринял эксперименты на собаках, которым наносилось хроническое раздражение на область серого бугра. В результате этого у 13 из 43 животных возникли патологические изменения внутренних органов и полости рта, а также были обнаружены дистрофические расстройства в виде ломкости, стертости, пятнистости, эрозирования и некроза эмали зубов. Абсолютно очевидно, что подобные опыты не могут считаться корректными относительно экспериментального моделирования кариозной болезни человека, ибо в реальной действительности подобные грубые расстройства центральной нервной системы не могут иметь места, если учитывать большую распространенность кариеса, которая, как известно, достигает более 90% населения в мировом масштабе [21, 147, 159, 163].

В основу концепции встречных воздействий на пульпу зуба

Рыбаков А.И. [52] положил потенциальную возможность развития кариозного процесса в зависимости от различного периода жизни человека. Аргументом этого является наибольшая интенсивность развития кариеса в периоды возрастных физиологических перестроек в организме, а также влияние внешних и внутренних факторов на формирование и жизнедеятельность зубочелюстного аппарата. Автор считает, что внешние и внутренние факторы (кариесогенные факторы) могут создавать в организме условия для возникновения патологического процесса только при определенном их взаимодействии и при наличии патологической ситуации. В данной ситуации необходимы также пусковые механизмы, которые могут быть как экзогенными, так и эндогенными факторами.

Следовательно, автор рассматривает патогенез кариеса как процесс встречных воздействий на пульпу зуба, то есть трактует механизм логического процесса с полиэтиологических позиций. Доказательством этого служат исследования согласно которым у больных кариесом обнаружены изменения в зубной пульпе, как при эндогенных, так и экзогенных воздействиях. Данную концепцию следует считать плодотворной, ибо она вынуждает обратить пристальное внимание на характер структурных изменений в пульпе зуба в начальном периоде развития кариозного процесса, а не ограничиваться только его внешней стороной.

Более четкую позицию, противоположную сторонникам экзогенного происхождения кариеса, в свое время занял И.Г.Лукомский [21, 145, 148], который считал, что механизм развития кариеса заключается в нарушении трофической функции одонтобластов, трофика которых в свою очередь нарушена под воздействием многих, в основном эндогенных причин, в том числе сдвигов в состоянии нервной системы. Свою точку зрения автор подтверждает экспериментальными исследованиями, основные результаты которых сводятся к тому, что одонтобласты, кроме дентиногенной функции обладают и трофической функцией по отношению к эмали. Следует особенно подчеркнуть, что главная сущность экспериментов И.Г. Лукомского [75, 148] состояла в поисках доказательств механизма передачи патологических импульсов от поврежденных одонтобластов к эмали зуба, где впервые становится заметным кариозный дефект.

Идею нарушения трофической функции одонтобластов в развитии кариеса разделяют и другие исследователи. Пульпогенный механизм развития его признаёт А.И. Рыбаков [21, 62, 75, 111, 114, 128, 145, 148], который считает, что нормальная пульпа располагает кариесрезистентными свойствами, которые в состоянии нейтрализовать внешние агрессивные факторы, вызывающие кариес. Тем самым обеспечивается иммунность зуба к кариесу. Следует отметить, что в данном случае понятие "иммунность" не соответствует современным представлениям об иммунитете; оно используется только в смысле защитных способностей зубной пульпы. Тем не менее, оно намечает коренной поворот в подходе к рассмотрению данной проблемы. Такая точка зрения находит многочисленные подтверждения, которые базируются на гистологических исследованиях и клинических наблюдениях.

В литературе особняком приводится гипотеза В.Ф. Кусковой и

Л.H. Ребреевой [21, 75, 148] об аллергическом механизме развития кариеса. Придерживаясь концепции пульпогенного пути развития заболевания, они допускают, что в результате дистрофических процессов в пульпе при начальном кариесе в организме образуются аутоантигены и аутоантитела, то есть на ранних стадиях возникновения кариеса развиваются аутоиммунные процессы. Исходя из данного предположения авторы считают перспективным применение цитотоксической антипульповой сыворотки для активного влияния на состояние тканей зуба. К сожалению, к этой неординарной по тому времени идее среди исследователей не было проявлено никакого интереса, хотя её следует отнести к новаторскому подходу.

Касаясь этой проблемы, следует отметить, что в последние годы все больше появляется работ, благодаря которым можно с полным основанием говорить, что в этиопатогенезе кариеса задействован механизм иммунных реакций, который выражается в появлении в субодонтобластической зоне кариозных зубов иммунокомпетентных клеток. Правда, трактуется он, как отмечают Ю.П. Костиленко и И.В. Бойко [70, 73, 157], двояко: одни авторы единодушны во мнении, что развитие кариеса зубов зависит от общего состояния иммунной системы организма, тогда как другие - иммунный компонент в патогенезе кариеса объясняют вирулентным действием патогенных микроорганизмов на эмаль зуба. Конечно, в последнем случае речь идет об общеизвестной (представленной нами выше) инфекционной теории.

Более четкую и принципиально новую концепцию, противоположную экзогенной теории кариеса, предложили и теоретически обосновали

Ю.П. Костиленко и И.В. Бойко [70, 72, 75, 78]. Авторы отмечают, что побудительным мотивом для их исследований послужили данные литературы, согласно которым эмаль рассматривается в качестве "забарьерной" ткани, что позволяет рассматривать проблему с точки зрения хорошо известной в современной иммунологии теории о механизмах срыва иммунной толерантности [129]. Одно из представлений данной теории заключается в том, что тканевые дефинитивные структуры организма, не контактировавшие в эмбриогенезе с иммунокомпетентными клетками, в силу наличия генетически предусмотренного морфологического барьера, способны при определенных условиях становиться источником развития аутоиммунных или аутоагрессивных заболеваний. Если отнести к разряду этих структур эмаль, то кариозный процесс правомерно рассматривать в контексте данной теории. Действительно, по мнению некоторых авторов [73, 75, 111, 128], имеются основания считать, что органические вещества эмали, которые сосредоточены в ее пограничном слое с дентином, обладают иммуногенными свойствами.

В результате многочисленных морфологических исследований

Ю.П. Костиленко и соавторы [70, 71, 73, 75] обращают внимание прежде всего на хорошо известные специалистам фиссурные образования коронок многобугорковых зубов. Показано, что в некоторых местах они выглядят в виде сквозных расщелин в эмали, дном которых, по сути, является дентиноэмалевая пограничная зона, оказывающаяся открытой для прямого контакта с внешним покрытием зуба. Это дало основания авторам предположить, что источником первичной сенсибилизации могут являться не сами по себе первичные, естественные, а приобретенные, вторичные аутоантигены, возникающие в фиссурных зонах зубов под воздействием определенных физико-химических или инфекционных факторов (теория измененных антигенов) [73].

Однако это не исключает возможности развития иммунной реакции на собственные, естественные аутоантигены эмали остальных зубов, ибо приобретенные аутоантигены обладают двойственной детерминантностью.

В качестве обсуждения результатов своих исследований авторы предлагают гипотезу рассмотрения тех событий и звеньев, которые составляют процесс презентации антигенов со стороны эмали иммунокомпетентным клеткам пульпы зубов. По их мнению, опосредующим звеном в этом должны являться дентинные канальцы, калибр которых и структура, вряд ли могут способствовать прямому проникновению каких либо микроорганизмов. Но молекулярные вещества, обладающие антигенными свойствами, благодаря дентинным канальцам, реально могут достигать пограничной с дентином пульпарной зоны, где находятся те клетки, которые выполняют ведущую роль в инициировании иммунных реакций. В настоящее время достоверно установлено, что их представляют дендритные клетки пульпы, расположенные в субодонтобластическом слое. Данные фиксированные макрофаги, как известно, предназначены поглощать и обрабатывать сложные антигены, с дальнейшим представлением их лимфоцитам [75].

С точки зрения авторов, относящихся к последователям инфекционной теории кариеса, эти события являются следствием прямого вирулентного действия на зубную эмаль патогенных микроорганизмов. В работах же

Ю.П. Костиленко и соавторов [73, 75, 76, 78, 177] доказывается обратное: поражение эмали оказывается следствием иммунных реакций в пульпе зуба.

Итак, приведенный нами выше краткий аналитический обзор существующих в настоящее время в литературе представлений о причинах и развитии (этиопатогенезе) кариозного поражения зубов человека демонстрирует широкий спектр различных и довольно противоречивых мнений и гипотез, ни одна из которых до сих пор не является окончательно доказанной или опровергнутой. Стало быть, вопрос о патогенетической сущности кариозного поражения зубов или кариозной болезни человека остается ключевой проблемой стоматологии.

1.3 Экспериментальное моделирование кариозного процесса

Вначале следует отметить, что кариес зубов, или кариозная болезнь (caries disease) является преимущественно видовым заболеванием людей. Если учесть, что поражаемость населения земного шара кариесом достигает почти 100%, то можно говорить о полном отсутствии у человека резистентности (или иммунитета) к данной патологии, то есть людям свойственна генетическая предрасположенность к кариесу зубов. Но эта очевидная истина является слишком общей для того, чтобы ею руководствоваться в решении конкретных вопросов об этиологии и патогенезе кариозной болезни. Во всяком случае, прежде чем планировать определенное по цели экспериментальное исследование направленное на моделирование кариозного процесса, необходимо располагать объективными данными о степени предрасположенности того или иного вида животных к данной патологии, а также, что очень важно, о видовых особенностях строения их зубов. Но прежде чем перейти к знакомству с данными литературы по строению зубочелюстной системы и самих зубов некоторых лабораторных животных, рассмотрим конкретные примеры в литературе по способам моделирования кариеса зубов.

Как свидетельствуют данные литературы, основные результаты по воспроизведению кариеса в лабораторных условиях были получены на белых крысах, хомяках и мышах. Почему именно этим животным отдается предпочтение остается не известным. Во всяком случае, в литературе отсутствуют данные, которые бы позволили судить о степени поражаемости зубов данных животных кариесом в естественных условиях существования. Иными словами, нам не известно о степени генетической предрасположенности этих животных к кариозной болезни по сравнению с человеком.

Вторая сторона вопроса заключается в том, что служило в качестве экспериментального кариесогенного фактора. Можно сказать, что в подавляющем большинстве для этого использовалось искусственное повышение в организме и полости рта концентрации углеводов. Наиболее распространенными формами в этих целях являются, как известно, сахарозо-казеиновые диеты в различной комбинации с другими ингредиентами. Как указывают авторы, кариесогенный эффект диеты в определенных пределах прямо пропорционален количеству содержащейся в диете сахарозы [151, 205, 210, 231]. При этом, что немаловажно учитывать при оценке результатов исследования, сахароза обладает кариесогенным действием только при поступлении в организм молодых животных через рот. Введение ее с помощью зонда, фистулы желудка, а также внутрибрюшинно, внутривенно или подкожно почти исключает кариесогенный эффект [205, 210, 231].

Вместе с тем, у взрослых половозрелых крыс (6-8 мес., весом свыше 100 г.) кариес зубов не возникает даже при содержании сахарозы в кариесогенной диете до 66% [205]. Однако, по данным некоторых авторов, введение в рот стерильным крысам культуры энтерококков, выделенных из кариозных полостей контрольных крыс, приводит к интенсивному развитию у них кариеса зубов.

Наряду с этим в литературе имеются данные, согласно которым действие кариесогенной диеты зависит не только от количества легко ферментируемых в полости рта углеводов, особенно сахарозы, но и от их соотношения с другими ингредиентами. Например, увеличение в диете белков, содержащих незаменимые аминокислоты (особенно лизин), легкоусвояемых жиров, витаминов, минеральных солей (в первую очередь кальция и фосфора) и микроэлементов (фтора, молибдена, меди, ванадия и стронция) может резко снизить кариесогенный эффект. Действенность таких диет зависит, как оказалось, также от физических свойств указанных выше ингредиентов; например, введение сахарозы в водном растворе снижает ее кариесогенный эффект по сравнению с кристаллической формой. Грубая, жесткая диета (с казеином, кукурузой, рисом, пшеницей грубого помола) не способствует быстрому возникновению кариеса зубов, но, интересно отметить, значительно ускоряет стирание коронок зубов [70, 75, 81].

Особое место в литературе имеют сведения о том, что при содержании крыс на кариесогенной диете понижается их иммунная реактивность [73, 205, 210, 231], что, по мнению авторов, находит подтверждение при экспериментальной терапии крыс, в частности с применением фторсодержащих препаратов; при этом показатели иммунологических реакций нормализовались по мере уменьшения поражаемости зубов кариесом. Доказательством участия иммунных механизмов в регуляции кариесрезистентности твердых тканей зубов считаются результаты использования антипульповой цитотоксической сыворотки, вводимой крысам в стимулирующих и угнетающих дозах. К сожалению, остается не понятным, какие показатели в этих исследованиях являлись объективным свидетельством иммунологических реакций в пульпе и твердых тканях зуба, и какой имеют они характер. Кроме того, не совсем понятно, какое отношение к изменению иммунологического статуса имеет фтор. Нам, например, не удалось встретить в литературе данных о прямом или косвенном участии фтора и его соединений в иммунных реакциях организма. Но, как бы то ни было, данный аспект проблемы, если судить по данным литературы, к сожалению, не нашёл дальнейшей разработки.?

Как отмечалось нами в разделе обсуждения причин возникновения кариеса, в свое время была выдвинута концепция о роли нервно-трофических механизмов в его патогенезе, для доказательства которой автор (Д.А.Энтин) [17, 145, 148] предпринял опыты на собаках путем нанесения хронического раздражения на область серого бугра по методу Сперанского. В результате этого отмечено, что у некоторых животных возникли патологические изменения внутренних органов и полости рта, а также были обнаружены дистрофические расстройства в виде ломкости, стертости, пятнистости, эрозирования и некроза эмали зубов. Однако автору не удалось данным способом получить экспериментальную модель кариеса.

Из этого краткого обзора литературы по результатам экспериментального воспроизведения кариеса зубов в опытах над лабораторными животными с очевидностью вытекает, что данная патология никак не может рассматриваться односторонне, как результат местного, внешнего повреждения твердых тканей зуба, ибо в основе своего патогенеза содержит и целый ряд различных внутренних факторов, связанных с расстройством обмена веществ, реакцией иммунной системы, гормональным дисбалансом и другими нарушениями внутренней среды организма.

1.4 Особенности строения зубов некоторых лабораторных животных

Известно, что для зубов человека, приматов и большинства млекопитающих животных общим является то, что они в процессе развития проходят две последовательные смены, при которой молочные предшественники замещаются постоянными зубами. Такая система называется дифиодонтизмом [1, 58, 126, 141, 164, 165, 167, 175].

Кроме того, для всех них присуща отчетливая дифференцировка по форме, отражающая их разделение по функциональной специализации, что относится к гетеродонтной зубной системе. Вместе с тем, по форме соединения с челюстными костями, они являются текодонтными зубами, ибо их корни находятся в костных ячейках или альвеолах [1, 58, 119, 165, 175].