Сравнительная морфология зубов лабораторных животных и человека в аспекте кариозной болезни

Следует также иметь в виду, что в дифиодонтной системе, то есть при однократной смене, подлежат замещению не все зубы, ибо истинные коренные (моляры) не имеют молочных предшественников [1, 51, 120, 139, 165, 175].

Однако, при данных общих основных чертах, для разных представителей млекопитающих животных свойственны свои специфические, видовые различия по количеству зубов, размерам, форме и способу поддержания продолжительности функционирования, что продиктовано способом их питания и характером пищи. Так, например, у грызунов и некоторых копытных животных высокодифференцированные (гетеродонтные), сильно стирающиеся, зубы обладают способностью к длительному росту. В этом случае у них не образуется корней как таковых, и зубной сосочек, являющийся аналогом пульпы зуба, проникает в широко раскрытое, постоянно растущее основание зуба [1, 136, 175, 215]. Но нас, как следует из плана диссертации, интересуют далеко не все виды млекопитающих, а только те, которые чаще всего используются в экспериментальной медицине. Поэтому, исходя из практических соображений, мы ограничимся только сведениями о зубочелюстной системе двух видов грызунов (белые крысы и кролики) и одного вида плотоядных животных (собаки).

Согласно данным литературы у грызунов развивается лишь пара средних резцов (небольшой второй, латеральный, резец имеется в верхней челюсти заячьих), которые имеют крупные размеры и обладают постоянным ростом, причем эмалевый покров развивается только спереди. Между резцами и коренными зубами находится широкая диастема. Коронка коренных зубов имеет складчатую форму. Благодаря особенностям функционирования зубы грызунов обладают длительным, обновляющимся, ростом. Поэтому у них корня, как такового, не образуется, и зубной сосочек проникает в широко раскрытое, постоянно растущее основание зуба [1, 136, 175, 215].

В сравнительной анатомии по особенностям строения и развития зубы млекопитающих подразделяются на два типа - короткокоронковые и длиннокоронковые. У первого типа, к которому относятся и зубы человека, отчетливо выделяется коронка (выступающая из челюсти в полость рта), шейка и корни зуба. У этих зубов только коронка покрыта эмалью [51, 58, 110, 119, 141, 150, 166, 167].

В отличие от них длиннокоронковые зубы характеризуются очень длинной коронкой, которая из ротовой полости продолжается в зубную лунку, выполняя функцию корня. Такие зубы обеспечивают тщательное перетирание корма. У них эмаль покрывает весь зуб, включая ту часть, которая находится в зубной лунке. Но складки эмали образуются не только по краям жевательной поверхности, но и в центре ее, в результате чего такие зубы становятся складчатыми.

Более подробную информацию представляют данные литературы о строении зубов собаки. Можно сказать, что по объему и обстоятельности эта информация не уступает таковой о зубах человека. Прежде всего следует отметить, что собакам всецело свойственны короткокоронковые зубы, коронка которых у старых особей может стираться без восполнения до самой шейки. При стирании зуба зубная полость зарастает дентином, при этом новый дентин имеет более темную окраску и называется зубной звездой [5, 6, 51, 105, 109, 120, 139, 164, 167].

Зубная система у собак дифференцирована на три группы - резцы, клыки и коренные зубы. Последние в свою очередь делятся на ложнокоренные (премоляры) и настоящие коренные, или моляры. Свою классификацию имеют резцы, которые делятся на зацепы (находящиеся в центре), средние, располагавшиеся между зацепами и третьими резцами, называющимися окрайками. Последние, соприкасаются апроксимальными поверхностями с клыками. Резцы у собак от зацепа к окрайку увеличиваются в размере.

Клыки крупные, конической формы. Коренные зубы хорошо развиты. Первый нижний премоляр характеризуется маленькой коронкой с одним зубцом и называется волчьим зубом. Кзади коренные зубы увеличиваются; самые крупные из них - верхний четвертый премоляр и нижний первый моляр. Они называются секущими зубами. Премоляры (исключая первый нижний с одним зубцом) трехзубчатые. Моляры, напротив, широкие, многобугорчатые.

Таким образом, постоянный прикус собаки состоит из 42 зубов и выражается следующей зубной формулой:

2.4.1.3 | 3.1.4.2

3.4.1.3 | 3.1.4.3

То есть в каждой челюсти, справа и слева, имеется по три резца, по одному клыку, по четыре премоляра и по два (верхних) - три (нижних) моляра. У коронки каждого зуба принято различать высоту, ширину и толщину. Высота коронки - расстояние от бугра жевательной поверхности до уровня шейки. Ширина зуба - расстояние между апроксимальными поверхностями. Жевательная поверхность зубов уже, чем их пришеечная часть. Толщина зуба - это его вестибуло-оральный размер.

Примечательной особенностью зубного прикуса у собак является то, что зубы-антагонисты (за исключением последних коренных зубов) не соприкасаются между собой своими коронками. Промежутки между ними представлены в виде треугольников, вершина которых обращена к десневому краю, а основание - к режущей части коронки [7, 51, 109, 119, 134, 141, 150, 165, 167].

При внимательном знакомстве с описанием строения зубов собаки, нас заинтересовали данные о толщине эмалевого покрытия их коронок. Согласно им, толщина эмали у постоянных зубов собаки варьирует от 1,3-1,6 мм. на резцах, 1,9-3,2 мм. на клыках и до 3,2-3,6 мм. на коренных зубах в зависимости от различных пород, что существенно превышает соответствующие показатели для зубов человека, где максимальная толщина эмали не превышает 2,0 мм. [6, 165, 167, 175].

Некоторая особенность отмечается в микроскопическом строении дентина зубов собаки. В литературе указано, что в нем дентинные канальцы имеют вид тонких трубочек диаметром порядка 1-4 мкм, что близко к значению аналогичных образований зубов человека. Но у крупных пород собак встречаются гигантские трубочки диаметром от 5 до 40 мкм. В остальном же строение дентина у собак, если судить по данным литературы, полностью совпадает с таковым у человека [5, 141, 165, 167].

Обобщая, приведенный выше, краткий обзор литературы, можно сказать, что зубы грызунов и хищных относятся к дифио-гетеро-текодонтной системе, то есть в своем развитии они проходят две последовательные смены (молочные и постоянные), имеют отчетливую дифференцировку по форме (подразделяются на группы) и находятся в ячейках челюстей. Но в количественном отношении, а также по форме и размерам они очень разнообразны. Однако более существенным морфологическим различием между зубами данных видов животных является отношение эмалевого покрытия к дентину, что продиктовано характером их функционального предназначения. Те зубы, которые испытывают большое усилие при перетирании грубой пищи наделены способностью к постоянному росту по мере стирания коронки. Данная особенность связана с тем, что эмалевое покрытие имеется по всей длине таких зубов, отчего они получили название длиннокоронковых (Hypselodontes). В противоположность им другой тип зубов имеет эмалевое покрытие только на выступающей в полость рта части зубов. Такие зубы называются короткокоронковыми (Brachiodontes).

Исходя из этого, все зубы грызунов относятся к длиннокоронковому типу, тогда как у хищных животных (собаки), отчетливо выраженная гетеродонтная система, всецело представлена короткокоронковыми зубами [4, 5, 9, 10]. Следовательно, по относительным морфологическим признакам зубы собаки имеют большее сходство с зубами человека. Хотя они и сильно отличаются между собой по внешней форме, зато, судя по данным литературы, являются принципиально идентичными по микроскопическому строению твердых тканей.

Важно отметить, что если микроскопическому строению короткокоронковых зубов в литературе уделено всестороннее внимание, то длиннокоронковые зубы в этом отношении остаются совсем не изученными. В связи с этим вызывает удивление то, что в литературе отсутствуют какие-либо данные о цитофизиологическом механизме их непрерывного отрастания по мере стираемости при жевательном акте.

Эти вопросы, по нашему мнению, имеют первостепенное значение при выяснении того, какие из этих двух типов зубов более предрасположены к кариозному поражению.

В этом отношении в литературе имеются данные несколько противоречащие той характеристике зубной системы грызунов, которая приведена выше. Например, Н.В. Косолапова [1, 58, 150] пишет, что у таких видов как крысы и хомяки щечные зубы, то есть коренные, короткокоронковые, у которых развиты корни, жующая поверхность уменьшена, рост остановлен, потому что они привыкли к малоабразивному, высококалорийному корму. У кроликов же в связи с потреблением низкокалорийного и абразивного корма зубы длиннокоронковые. Автор отмечает, что этим функциональным группам соответствуют и специфические заболевания. Так, у грызунов с короткокоронковым строением зубов нередко наблюдается кариес. Стало быть, такие зубы являются объектом для развития кариесогенной микрофлоры, что свидетельствует в пользу теории Миллера [21, 45, 54, 97, 120, 164].

Из этого можно предположительно считать, что кариозному процессу подвержены только короткокоронковые зубы, тогда как длиннокоронковым аналогам это не свойственно. Однако, в существующих в настоящее время руководствах по ветеринарной стоматологии вопрос о преимущественной предрасположенности или резистентности того и другого типа зубов не обсуждается.

По масштабу распространенности кариозная болезнь может с полным основанием считаться видовой принадлежностью человека. Согласно современным данным этой болезнью охвачено практически все население земного шара. Несмотря на предпринимаемые усилия со стороны ученых и врачей-стоматологов, каких-либо впечатляющих результатов лечения и, тем более, профилактики кариозной болезни до сих пор не достигнуто, что объясняется отсутствием в настоящее время достаточно обоснованных, с позиций современной медико-биологической науки, представлений о причинах и патогенезе данного заболевания.

Среди стоматологов принято считать, что в настоящее время насчитывается около четырехсот теорий развития кариеса. Однако при глубоком анализе оказывается, что все их можно свести к двум концепциям [21, 27, 75, 91, 145]. К одной из них относится представление, согласно которому причиной кариеса зубов являются те или иные, повреждающие эмаль, внешние факторы физического или химического происхождения; отсюда следует и множество мнимых теорий. Если же их обобщить, то все они составят теорию об экзогенном происхождении кариозного повреждения зубов.

Наряду с этим, некоторые авторы пытаются обосновать противоположную точку зрения, согласно которой кариес рассматривается как местное проявление определенных неблагоприятных изменений внутренней среды организма, порождающих в пульпе зуба дисфункциональные состояния, отрицательно сказывающиеся на состоянии твердых тканей зубов. Такое представление обосновывает теорию об эндогенном происхождении кариеса, и позволяет классифицировать его как кариозную болезнь (caries disease).

Решение вопроса о том, какая из этих теорий в настоящее время лучшим образом объясняет клинические и патоморфологические факты кариозного процесса зависит от результатов дальнейшей научной разработки данной проблемы. В настоящее время сильным аргументом сторонников экзогенной теории являются результаты экспериментальных исследований на животных, в качестве которых использовались белые крысы, мыши и хомяки. Исходным условием экспериментального моделирования кариеса зубов служило искусственное повышение в полости рта животных концентрации углеводов с помощью сахарозо-казеиновой диеты. При этом отмечено, что у взрослых половозрелых животных кариес зубов не возникает даже при содержании в кариесогенной диете сахарозы до 66%. Однако, введение в рот стерильным крысам культуры энтерококков, выделенных из кариозных полостей контрольных крыс, приводит к интенсивному развитию у них кариеса зубов.

Однако результаты соответствующих экспериментальных исследований, подтверждающих это, приводятся авторами в основном в описательном виде без надлежащих, объективно убедительных иллюстраций.

Но, важнее всего то, что прежде чем планировать определенное экспериментальное исследование, направленное на моделирование кариозного процесса, необходимо располагать объективными данными о видовых особенностях строения их зубов и степени предрасположенности данного вида животных к кариесу. К сожалению, авторы, судя по данным литературы, в своих исследованиях эту сторону вопроса не учитывали.

При изучении литературы по сравнительной морфологии животных было установлено, что у разных видов млекопитающих зубные системы отличаются в основном от наличия в них двух типов зубов, что продиктовано характером потребляемой пищи. Те зубы, которые испытывают большое усилие при перетирании пищи наделены способностью к постоянному росту по мере стирания коронки. У таких зубов эмалевое покрытие имеется по всей их длине, отчего они получили название длиннокоронковых (Hypselodontes). В противоположность им другой тип зубов имеет эмалевое покрытие только на выступающей в полость рта части зуба. Поэтому они получили название короткокоронковых (Braohiodontes).

Согласно фундаментальным данным по сравнительной анатомии зубы грызунов относятся к длиннокоронковому типу. Однако имеются указания, что это справедливо не для всех видов. Например, у крыс и хомяков коренные зубы представлены короткокоронковыми, тогда как у кроликов все зубы относятся к длиннокоронковым. При этом отмечается, что этим функциональным группам соответствуют и специфические заболевания. Так у грызунов с короткокоронковым строением зубов нередко наблюдается кариес.

Абсолютно однозначные сведения имеются о зубах собаки, которые всецело представлены короткокоронковым типом, что характерно и для зубов человека, несмотря на то, что они сильно отличаются между собой по количеству, расположению и форме коронки.

Если микроскопическому строению короткокоронковых зубов (в основном человека и собаки) в литературе уделено всестороннее внимание, то длиннокоронковые зубы в этом отношении остаются совсем не изученными. Кроме того, в литературе отсутствуют какие-либо данные о цитофизиологическом механизме их непрерывного отрастания по мере стираемости при жевании.

Эти вопросы, по логике, имеют решающее значение при выяснении того, какие из этих двух типов зубов более предрасположены к кариозному поражению. Принимая во внимание указание Косолаповой Н.В. [58, 150] о том, что у некоторых грызунов (крысы и хомяки) с короткокоронковым типом строения коренных зубов нередко наблюдается кариес, можно предположить ту же склонность к кариесу и у других видов животных, у которых имеются короткокоронковые зубы, то есть такие зубы, которые в процессе эволюции потеряли способность к непрерывному отрастанию.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Общая характеристика исследованного материала

Необходимые данные о строении зубов человека получены при изучении 40 больших нижних корневых зубов (нижних моляров) с полностью интактной коронкой (без явных признаков стираемости) и 10 аналогичных зубов с выраженными признаками физиологической стираемости, которые получены после удаления (по клинически обоснованным показаниям) на кафедре хирургической стоматологии и челюстно-лицевой хирургии ВГУЗ Украины “Украинская медицинская стоматологическая академия”.

Для изучения зубов грызунов использованы головы (после декапитации под тиопенталовым наркозом) 10 белых крыс самцов, массой от 255 до 350 грамм и 5 кроликов породы Шиншила, массой от 2,5 до 3 килограмм. Кроме того, 5 беспородных собак-самцов, возрастом от 3 до 4 лет и массой около 20 килограмм, служили для изучения зубочелюстной системы и отдельных зубов. До эвтаназии животные содержались в стандартных условиях экспериментально-биологической клиники ВДНЗУ “УМСА”.

Все оперативные манипуляции при заборе материала у животных осуществлены с соблюдением принципов «Европейской конвенции о защите позвоночных животных, которые используются для экспериментальных и других научных целей» (Страсбург, 1986), согласно требований Токийской декларации Всемирной медицинской ассоциации, Хельсинской декларации (1964), а также решений «Первого национального конгресса про биоэтику» (Киев, 2001).

2.2 Методы исследования

Головы грызунов, после снятия кожного покрова, подвергали полной мацерации путем вываривания с последующей отмывкой и очисткой от оставшихся мягких тканей. Полученные черепа после отбеливания, промывки и высушивания, фотографировали в нужных ракурсах. В дальнейшем из некоторых из них извлекали отдельные зубы в целях детального обследования их формы и получения фотоснимков. У других препаратов нижние челюсти подвергали расчленению на отдельные зубочелюстные сегменты, которые помещали в кюветы соответствующего размера и заливали эпоксидной смолой, в качестве которой служил эпоксидный клей “Химконтакт-Эпокси”. После полимеризации из них были изготовлены шлифы в продольном и поперечном сечении зубов. Завершающий этап заключался в поверностном протравливании шлифов в хелатообразующем агенте (Трилон-Б) и окраске их 1% раствором метиленового синего на 1% растворе буры. Изучение их и фотодокументация осуществлены с помощью световых микроскопов МБС-9 и «Конус», оснащенных цифровой фотоприставкой. Таким же способом были подготовлены к исследованию и зубы человека.

Самая сложная, задача заключалась в получении отдельных зубочелюстных сегментов (выборочно по отдельным группам зубов) 5-ти собак, что достигалось путем выпиливания их с помощью тонкого ножовочного полотна. В целях технического упрощения мы во всех случаях ограничивались препаратами нижней челюсти. Следует отметить, что к этой работе мы приступали после проведения необходимых морфометрических измерений коронок нижних и верхних секущих зубов мацерированных черепов собаки. Следовательно, в реестр морфометрических исследований вошло 20 зубов собаки, которые в количественном соотношении сопоставимы с вариантной выборкой моляров человека (табл. 2.1).

Таблица 2.1.

Распределение материала по методам исследования

Для процесса пластинации полученных зубочелюстных сегментов собаки мы, впервые в практике подобных исследований, вместо дорогостоящей эпоксидной смоли Эпон-812, использовали эпоксидный клей “Химконтакт-Эпокси”, впрочем, для этого пригодны и другие его промышленные марки. В данном случае вся процедура заключалась в следующем.

1. Зубочелюстные сегменты, после фиксации в 10% растворе нейтрального формалина и отмывки от него, подвергали дегидратации в спирте возрастающей концентрации с плавным переходом в чистый ацетон, как это принято в трансмиссионной электронной микроскопии.

2. Затем приступали к процедуре постепенной пропитки данных препаратов в поочередных растворах возрастающей концентрации эпоксидной смолы в ацетоне, доводя ее до чистого состояния. После этого препараты помещали в соразмерные им кюветы для полимеризации. Следует отметить, что данная техническая смола в отличие от эпон-812 подвергается более быстрой полимеризации, в связи с чем мы не прибегали к использованию повышенных температурных режимов в термостате.

3. Завершающим этапом данной методике является изготовление из полученных эпоксидных блоков пластинчатых шлифов разной толщины, готовых к изучению не только в световом, но и в сканирующем электронном микроскопе.

Достоинство данного метода заключается в том, что в получаемом эпоксидном шлифе эмаль оказывается ограниченной с одной стороны дентином, а с другой - внешним слоем эпоксидной смолы. Благодаря этому, она становится (на лицевой стороне шлифа) доступной для направленного и контролируемого травления в декальцинирующем агенте, чего нельзя получить на обычных шлифа зубов, ибо, находящаяся в них, внешне открытая эмаль подвергается при декальцинации полному разрушению. Опыт показал, что наиболее щадящим для биологических тканей декальцинирующим реагентом является динатриевая соль ЭДТА (Трилон-Б). Под его воздействием происходит постепенное послойное вытравливание эмали из того замкнутого объема, в котором она находится. В результате этого между дентином и внешним слоем эпоксидной смолы, являющимся конформным внешней поверхности зубной коронки, образуется постепенно растущее углубление, легко контролируемое временем пребывания шлифа в декальцинирующем растворе. При этом дном данного углубления становится слой протравленной эмали, рельеф которого будет отражать ее внутреннюю структуру, доступную для изучения не только с помощью светового и сканирующего электронного микроскопов, но и для снятия угольных реплик в целях изучения в трансмиссионном электронном микроскопе.

Поверхностное протравливание в хелатообразующем агенте необходимо не только для более отчетливого выявления структурного рельефа эмали, но и в целях демаскирования органических структур в дентине и в костной ткани альвеолярных отростков, которые, благодаря этому, легко поддаются окраске метиленовым синим. Как показал опыт, самым простым, недорогостоящим и эффективным красителем является 1% раствор метиленового синего на 1% растворе буры. При этом, предварительно протравленые шлифы, нет необходимости целиком погружать в раствор красителя. Вместо этого мы использовали контактный способ окрашивания, для чего эпоксидный шлиф зуба, удерживаемый пинцетом, приводится к кратковременному (около 2-3 секунд) поверхностному соприкосновению с красителем, который в небольшом количестве находится в чашке Петри. После отмывки от избытка красителя и высушивания шлифы полностью готовы для изучения с помощью световой оптики в отраженном и проходящем свете. В первом случае нам служил микроскоп МБС-9, а во втором - микроскоп “Конус”. Следует отметить, что при изучении в проходящем свете с относительно большим увеличением необходимы шлифы толщиной около 0.5 мм. Мы их монтировали на предметные стекла и покрывали, как принято в гистологической практике, покрывными стеклами с помощью полистирола.

Все микрофотографии стандартизировано получены с помощью цифровой фотоприставки, за исключениям обзорных снимков, которые сделаны на градуированном цифровом штативе цифровым фотоаппаратом.

Для математической характеристики морфологических отличий зубов животных и человека использованы метрические показатели толщины эмали и высоты коронки, которая определялась дистанцией от возвышенности бугра до пришеечного истончения эмали. Однако, в отдельности данные признаки (толщина эмали и высота коронки) не являются достаточно показательными, особенно если учитывать большую изменчивость толщины эмали от формы зубов, а также неравномерности ее покрытия в зависимости от кривизны окклюзионной поверхности коронки, ибо самой толстой она является на возвышениях бугров или конусов и минимально тонкой в углублениях между ними.

В связи с тем, что ведущей функцией зубочелюстной системы человека является жевание, мы сосредоточили свое внимание на молярах и тех зубах собаки, которые им аналогичны по функции. Эти зубы, как известно, отличаются самой большой неравномерностью толщины эмалевого покрытия на окклюзионных поверхностях коронки, которою мы, для емкости формулировки характеризуем скалярностью (лат. Scalaris - лестничный, ступенчатый) эмалевого покрытия или просто, скалярностью эмали. Выразить ее в единицах меры по всей окклюзионной кривизне крайне затруднительно, да и насущной необходимости в этом нет, если учитывать, что у моляров самую большую жевательную нагрузку испытывают соответствующие бугры, где толщина эмали самая максимальная. Отсюда она, постепенно истончаясь, переходит по скату на боковые поверхности коронки, исходя на нет возле шейки зуба. Стало быть, здесь толщина эмали имеет нулевое значение, что послужило нам ориентиром для определения высоты зубной коронки, которая, таким образом, будет равна дистанции между самой возвышенной точкой жевательного бугра до шейки зуба (рис. 2.1).

Однако, данные абсолютные величины максимальной толщины эмали и высоты коронки, сами по себе еще не дают обобщающих критериев для удобного сопоставления с их аналогами. Поэтому мы прибегли к получению относительных показателей путем вычисления толстотно-высотного индекса эмали (ТВИ), как отношения максимальной толщины ее (мТЭ) к высоте коронки (ВК), выраженного в процентах по формуле:

.

Однако, само название “толстотно-высотный индекс эмали” является несколько громоздким и недостаточно точным, поэтому мы решили изменить его на “индекс скалярности эмали”.

При этом высоту коронки мы измеряли с помощью штангенциркуля на интактных зубах (20 единиц) до заключения их в эпоксидную смолу. Вместе с этим мы определяли толстотные размеры этих зубов, как диаметр их коронок по апроксимальным поверхностям.

Рис. 2.1. Принцип определения индекса скалярности зубной эмали.

1 - пульпарная камера; 2 - дентин; 3 - эмаль; 4 - толщина эмали на возвышении жевательного бугра; 5 - высота коронки.

Измерение толщины эмали становится возможным только на срединных шлифах зубов, которое достигалось в световом микроскопе с помощью окуляр-микрометра МОВ-1-16. Таким же способом были получены метрические данные о толщине дентина. Соответствующие метрические параметры зубов собаки получены в том же алгоритме измерений.

Математическая обработка морфометрической информации проведена согласно общепринятым методам вариационной статистики, с использованием соответствующего программного обеспечения Microsoft Office Excel 2007 [89, 127].

ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ БОЛЬШИХ КОРЕННЫХ ЗУБОВ ЧЕЛОВЕКА И СОБАКИ

3.1 Строение больших коренных зубов человека

В качестве предисловия напомним, что большие коренные зубы (в дальнейшем - моляры) в целом, особенно нижние, отличаются массивностью, широкой площадью жевательной (окклюзионной) поверхности, наличием на ней нескольких бугров и прочными корневыми опорами в челюстях. Данная форма как нельзя лучше приспособлена к измельчению и растиранию пищи в процессе жевания, которое осуществляется жерновыми движениями нижнего зубного ряда по жевательной поверхности верхних зубов с должным приложением усилия жевательных мышц. При этом верхние зубы испытывают механическое воздействие, вектор силы которого попеременно меняется по всем направлениям окклюзионной плоскости. Этому противодействуют имеющиеся у верхних моляров три опоры, которыми являются их корни.

Если верхние моляры в зубном ряду имеют тенденцию к уменьшению в размере, начиная от первого к третьему, то у нижних больших коренных зубов это выражено в значительно меньшей мере (рис. 3.1). Коронка нижних моляров имеет более прямоугольную форму, чем у верхних гомологов, благодаря чему она сравнима в целом с кубом. При внимательном изучении ее внешних очертаний складывается впечатление, что она является как бы результатом сращения нескольких (4 или 5) однобугорковых (тупоконечных) зубов. Это впечатление создается за счет наличия мужбугорковых борозд на жевательной поверхности, переходящих на щечную и язычную поверхности коронки (рис. 3.2, 3.3).

Рис. 3.1. Ортопантомограмма зубо-челюстной системы 27-летней женщины. А - общий вид; В - правые большие коренные зубы; кривыми линиями обозначены цервикальные плоскости.

Рис. 3.2. Индивидуальные формы окклюзионной (жевательной) поверхности первых нижних моляров.

1 - жевательные бугры; 2 - добавочный бугорок (протостилид);

3 - межбугорные фиссуры; 4 - эмалевые ямки.

По тем соображениям, что постоянный прикус начинает формироваться с прорезывания первых моляров, а также учитывая их ведущую роль в процессе жевания, мы посчитали возможным ограничиться в своих исследованиях изучением только этих зубов.

Рис. 3.3. Продольное сечение первого нижнего моляра человека. Эпоксидный шлиф; поверхностное травление в Трилоне-Б; окраска метиленовым синим. Объектив 2х.

1 - корневой канал; 2 - корневой дентин; 3 - цемент; 4 - пульпарная камера; 5 - коронковый дентин; 6 - эмаль протостилида; 7 - физиологическая стертость эмали; 8 - широтный диаметр коронки (цервикальная плоскость); 9 - максимальная толщина коронкового дентина; 10 - максимальная толщина эмали.

Таблица 3.1.

Сводные данные об основных метрических параметрах коронок нижних больших коренных зубов человека

Напомним, что в качестве основных наиболее показательных, метрических параметров коронок больших коренных зубов человека мы избрали такие постоянные характеристики как: 1 - высота коронки, которая измерялась как прямая линейная дистанция от шейки зуба (место краевой зоны эмалевого покрытия) до вершины интактного жевательного бугра;

2 - ширина коронки или мезио-дистальный диаметр; 3 - максимальная толщина эмали на вершине жевательных бугров и 4 - усредненная толщина дентина со стороны окклюзионной поверхности коронки. Результаты этих исследований и их статистический анализ представлены в табл. 3.1.

Как видно, в случайной выборке, состоящей из 20 нижних моляров (первых и вторых), высота их коронки колебалась от 5,73 до 7,23 мм (среднее значение 6,3 ± 0,09 мм), тогда как разброс широтного размера по мезио-дистальному диаметру находился в пределах от 10,85 до 12,3 мм (среднее статистическое значение равно 11,74 ± 0,1 мм). Исходя из этого индекс отношения между ними (высотно-широтный индекс) равен 53,6%, то есть ширина их коронки почти в два раза превышает высоту, из-за чего нижние моляры человека можно охарактеризовать приземисто-толстыми зубами (этим они отличаются от остальных зубов).

Как известно, коронкой зуба называется та его часть, которая, выступая в полость рта, покрыта эмалью - самой твердой тканью в организме. Согласно существующим представлениям основная ее роль заключается в защите дентина и пульпы зуба от различных по природе неблагоприятных воздействий окружающей среды; кроме того она способна противостоять относительно большим механическим нагрузкам при разжевывании разных по плотности пищевых продуктов. Стало быть, в норме она обладает износоустойчивостью, которая все-таки не рассчитана на пожизненное сохранение своей целостности; в процессе длительного функционирования она подвергается физиологическому стиранию, которое обычно появляется на рабочих частях окклюзионных поверхностей коронок (режущие края и жевательные бугры). Поэтому у людей зрелого возраста трудно бывает отыскать зубы с абсолютно интактной коронкой. Тем не менее, нам удалось получить несколько препаратов без заметных признаков дефекта жевательной поверхности больших коренных зубов человека. На рис 3.2 представлены снимки окклюзионных поверхностей трех, индивидуально разных, первых нижних моляров. Обращает на себя внимание то, что они отличаются между собой по внешнему очертанию жевательных бугров и конфигурации разделяющих их фиссурных образований, с наличием в отдельных случаях, локальных углублений и других неровностей, которые придают зубам индивидуальную неповторимость, что, как известно, относиться к разделу одонтоглифики.

Вполне понятно, что данные особенности внешнего рельефа жевательной поверхности зубов будут налагать отпечаток на форму эмалевого покрытия, толщина которого всецело зависит от степени выраженности данной поверхности. Но какими бы ни были индивидуальные особенности этой неровности, от нее не зависит общий характер изменения толщины эмалевого покрытия; всегда в углублениях эмаль будет тоньше, а на возвышениях - толще. В области фиссур и ямок эмаль истончается до того, что в некоторых случаях в глубине щели происходит ограниченное обнажение поверхностного слоя дентина (рис.3.8, 3.10). Отсюда эмаль, переходя на подъем соответствующего жевательного бугра, постепенно утолщается, достигая максимума на его вершине, откуда по скату, переходя на апроксимальные и боковые поверхности коронки, она плавно истончается, сходя на нет по периметру коронки в пришеечной области.

Такая топологическая изменчивость эмалевого покрытия в значительной степени затрудняет дать полную метрическую характеристику его толщины. Но задачу можно упростить, если допустить что по внешней форме коронка нижних моляров представляет собой результат сращения четырех тупоконечных однобугорных зубов. В этом случае анализ формы эмалевого покрытия можно свести к рассмотрению его в пределах одного, отдельно взятого жевательного бугра, который имеет форму покатого, округленно конического возвышения (рис. 3.3, 3.10). В основе его находится отрог дентина в виде остроконечного рога, а покрывающая его эмаль с внешней поверхности имеет равномерно округлую форму, отличаясь максимальной толщиной. Из этого следует, что толщина эмали, начиная от нулевого значения в основании жевательного бугра (в пришеечной области коронки) плавно по экспоненте возрастает, достигая максимума на его вершине, что может найти определенное математическое выражение, как отношение максимальной толщины эмали к высоте коронки (толстотно-высотный индекс эмали), которое является универсальным показателем при оценке различия между разными зубами, относящимися к, так называемому, короткокоронковому типу. Описанный выше характер изменения толщины эмали на жевательных буграх нижних коренных зубов мы предлагаем называть скалярностью зубной эмали, а название толстотно-высотный индекс, из-за его смысловой недостаточной точности, заменить на индекс скалярности эмали. Как известно слово скалярный происходит от латинского слова scalaris (лестничный, ступенчатый), являясь математической величиной, которая выражается числовым значением меры. Использование данного термина оправдано не только его числовым смыслом, но и выразительной наглядностью структуры эмали, которая выявляется в отчетливой форме на продольных шлифах зубной коронки, частично протравленных в Трилоне-Б в виде веерообразно ориентированных полос Гунтера-Шрегера (рис. 3.4). Видно, что длина их, начиная от пришеечной области до вершины бугра, неуклонно нарастает в арифметической прогрессии, образуя по периметру коронки многоярусную ступенчатость, известную под названием перикиматий [12,21,22].

Измерения, результаты которых представлены в табл. 3.1, показывают, что максимальная толщина эмали на вершине жевательных бугров находится в интервале от 2,53 до 2,91 мм. Если соотнести её среднее значение (2,74±0,02 мм.) с известным нам показателем высоты коронки (6,3 ± 0,09 мм), то мы получим индекс скалярности эмали, который у нижних моляров будет равен 43,5%, то есть, в приблизительном значении, можно сказать, что максимальная толщина эмали у них равна почти половине высоты коронки. Интересно, что если округлить эти метрические данные до целых чисел, то отношения между максимальной толщиной эмали, высотой коронки и ее шириной будут находиться в геометрической пропорции 3:6:12.

Казалось бы, что высота коронки будет представлять собой простую сумму, состоящую из толщины эмали и подлежащего дентина, среднестатистическое значение толщины которого со стороны окклюзионной поверхности равно 2,84 ± 0,8 мм. Следует отметить, что близко к этому значению является и толщина корневого дентина. Если его сложить с максимальной толщиной эмали, то общая толщина твердых тканей на возвышенных частях коронки будет примерно равна 5,6 мм, что на 0,7 мм меньше высоты коронки.

Это объясняется тем, что данная разница приходится на часть свода пульповой камеры, который несколько возвышается над уровнем плоскости, являющейся условной границей между коронкой и корневым отделом зуба. Эту плоскость мы будем называть цервикальной плоскостью зуба.

Рис. 3.4 Боковая часть коронки первого нижнего моляра. Эпоксидный шлиф; поверхностное травление в Трилоне-Б; окраска метиленовым синим. Объектив в 4х.

1 - дентин; 2 - жевательный бугор; 3 - узловые жгутообразные цепи кристаллических волокон (полосы Гунтера-Шрегера), демонстрирующие ступенчатое (скалярное) строение эмали.

В одномерном выражении на продольных шлифах зубов она является горизонтальной линией (параллельной окклюзионной поверхности зубов), соединяющей противоположные точки, которые находятся на границе контакта между эмалью и цементом (рис. 3.3).

Рис. 3.5 Коронка нижнего моляра человека. Эпоксидный шлиф; сквозное вытравливание эмали; окраска метиленовым синим. Объектив 2х.

1 - дентин; 2 - отроги (рога) дентина; 3 - сквозной проем вытравленной эмали; 4 - прилипшие остатки поверхностного слоя эмали к эпоксидной смоле.

Принимая во внимание, сказанное выше, в зубной коронке (конкретно нижних моляров) имеется три разграничительных поверхности: между пульпой и дентинной, дентином и эмалью, а также ее внешняя поверхность. При тщательном рассмотрении строения коронки нижних моляров на шлифах в различных плоскостях сечения установлено, что поверхности имеют сильно искривлённую, но отображенно соответствующую в общих чертах форму; можно говорить, что эти поверхности конгруэнтны между собой по кривизне, но не по площади. Самой обширной из них является внешняя поверхность эмали, а самой ограниченной дентино-пульпарная. Сама же искривленность возникает за счет относительно высоких заостренных отрогов пульповой камеры и дентина, направленных в сторону жевательных бугров, которые называются рогами. В целях их более отчетливой визуализации мы провели сквозное вытравливание эмали в пластинчатом эпоксидном шлифе нижнего моляра, толщиной 1,5 мм (рис. 3.5).

Обращает на себя внимание, что толщина эмалевого покрытия только в малом уступает толщине дентина, который образует заостренные рога конической формы, составляющие основу жевательных бугров. Каждое их острие направлено к самой возвышенной точке эмалевого покрытия, имеющего закругленную форму. Отсюда, эмаль, постепенно истончающимся слоем, достигает межбугорковых фиссур, где она имеет или самую минимальную толщину или прерывается. В последнем случае в глубине фиссуры дентин оказывается частично обнаженным, становясь уязвимым для патогенной микрофлоры, что может инициировать кариозный процесс (рис. 3.7, 3.8).

Таким образом, формализованный подход к анализу геометрической формы коронок нижних моляров приводит к выводу, что в конечном итоге, их метрическую характеристику можно выразить на основании измерений одного из четырех жевательных бугров, расположенных попарно с вестибулярной и язычной сторон, введя при этом такое понятие как скалярность эмали, которое в математическом виде означает отношение максимальной ее толщины к высоте коронки, а с морфологической точки зрения указывает возрастающую в арифметической прогрессии ступенчатость ее структуры от цервикальной плоскости к вершине жевательного бугра. Данный метод анализа является универсальным в том понимании, что он приложим к изучению любых зубов человека и животных, у которых они относятся к короткокоронковому типу.

Рис. 3.6 Пограничные зоны коронкового дентина нижнего моляра. Эпоксидный шлиф; поверхностное травление в Трилоне-Б; окраска метиленовым синим. Объектив 7х. А - поверхностный слой плащевого дентина; Б - околопульпарный дентин. 1 - пульпарная камера; 2 - дентин; 3 - эмаль

Рис. 3.7. Третьи нижние моляры, заключенные в общий эпоксидный блок. Продольный шлиф; поверхностное травление в Трилоне-Б; окраска метиленовым синим. Объектив 2х. А - зуб со скрытым кариозным повреждением; Б - зуб с полной стертостью дистального жевательного бугра.

1 - корни зубов; 2 - корневые каналы; 3 - пульпарная камера; 4 - цервикальная плоскость; 5 - интактный корневой дентин; 6 - кариозная альтерация дентина; 7 - склерозированный дентин; 8 - эмаль.

Квадратными рамками очерчены участки, которые при большем увеличении представлены на рис. 3.8 и 3.9 соответственно.

Рис. 3.8 Зона кариозного поражения, очерченная квадратом на рис. 3.7А. Объектив 7х.

1 - пульпарная камера; 2 - интактный дентин; 3 - эмаль; 4 - детрит подэмалевой кариозной полости; 5 - кариозная альтерация дентина; 6 - межбугорная фиссура; 7 - кариозная альтерация эмали.

Дальше в нашем исследовании в целях получения сравнимых данных он будет использован при изучении зубов собаки. Как будет показано в 4 главе нашей диссертации, он совершенно не применим по отношению к длиннокоронковым зубам.

В целях получения достоверных данных при сравнительной оценке особенностей строения твердых тканей зубов разных животных необходимо располагать определенными критериями, которые служили бы в качестве исходных, наиболее показательных и достаточно очевидных, морфологических признаков. Таким эталоном в нашем исследовании будет служить строение нижних больших коренных зубов человека.

Прежде всего рассмотрим микроскопическое строение твердой тканевой основы зуба, которой является дентин, относящийся, как известно, к разновидности костных тканей. Было бы излишним вдаваться в детальные подробности его структурной организации, которая основательно изучена в ряде работ на кафедре анатомии человека УМСА под руководством

проф. Костиленко Ю.П. [69, 70, 71, 72, 74, 76, 80] и представлена в нашем обзоре литературы. К ней мы не можем добавить ничего существенно нового. Отметим только те характерные морфологические черты, которые являются наиболее выразительными при изучении зубов на светооптическом уровне. В любом продольном сечении зуба на произвольном эпоксидном шлифе, подвергнутом поверхностному травлению в Трилоне-Б, коронковый дентин имеет в основном однообразную графически отчетливую, радиально ориентированную от стенки пульпарной камеры до дентиноэмалевой границы, исчерченность, которая состоит из параллельного между собой чередования тончайших темных и светлых прожилок (рис. 3.6). При этом темные прожилки представляют собой стенки дентинных трубок, внутри которых находятся в виде узких просветов (диаметр 3-5 мкм) дентинные канальцы, являющиеся вместилищем одонтобластических отростков и циркулирующего по ним зубного ликвора.

Но в своих исследованиях мы должны принимать во внимание, что дентин отличается еще и в своем слоевом строении. Как известно, в дентине зубов человека принято выделять три, неравных по толщине, слоя - это предентин, околопульпарный дентин и плащевой слой. Последний, занимая периферический отдел, является самым толстым, а первый, примыкающий к пульпе, самым тонким. Он является тем слоем, где наиболее выражено проявление пластической функции одонтобластов, которые обладают на всем протяжении функционирования зуба свойством вырабатывать органический матрикс (процесс оссификации) и осуществлять его импрегнацию солями кальция (процесс кальцификации). Но у сформировавшихся зубов эти процессы крайне ограничены; можно сказать, что они сохраняют к этому потенциальные возможности, которые реализуются только при различных повреждениях эмали и плащевого дентина, о чем будет сказано ниже.

Остальные два слоя (околопульпарный и плащевой) относятся к собственно дентину, отличаясь между собой в основном ориентацией коллагеновых волокон, которые пролегают в межтубулярном веществе дентина. Так, в плащевом дентине преобладают радиальные корфовские волокна, а в околопульпарном расположены преимущественно тангенциальные волокна Эбнера. Наибольшей концентрацией коллагеновых волокон отличается самый поверхностный слой плащевого дентина, который непосредственно примыкает к эмали. В связи с этим тинкториальные свойства дентина будут прямо пропорциональны плотности распределения в межтубулярном дентине соответсвующих коллагеновых волокон, что выражается в интенсивности окраски его метиленовым синим (рис. 3.6).

Важным будет еще одно замечание, касающееся биологических свойств дентина, которые характеризуют его, в отличие от эмали, как ткань, обладающую способностью к приспособительной перестройке в ответ на те или иные повреждающие факторы. Как было сказано выше, этой способностью он обязан специализированным клеткам, одонтобластам, отростки которых находятся в дентинных канальцах, что позволяет им непосредственно реагировать на внешние воздействия, исходящие со стороны эмалевого покрытия. В своем крайнем проявлении они приводят к альтерации дентина в основном в двух формах, одна из которых возникает при кариозном процессе в виде образования так называемых «мертвых трактов», а другая - при окклюзионном стирании коронки в виде склерозирования его и образования вторичного, защитного дентина со стороны абразивного дефекта, наглядной иллюстрацией чего служит рис. 3.9. На нем представлены, на шлифах два третьих нижних моляра, один из которых имеет явные признаки фиссурного кариеса, а другой демонстрирует сильную истертость со стороны одного жевательного бугра.

Рис. 3.9. Зона функциональной стертости жевательного бугра, очерченная квадратом на рис. 3.7Б. Объектив 7х.

1 - пульпарная камера; 2 - вторичный, защитный дентин;

3 - микротрещины; 4 - склеротическая альтерация дентина; 5 - эмаль;

6 - функциональная стертость жевательного бугра.

Внимания заслуживает сама архитектоника всей толщины коронкового дентина в проекции истертого жевательного бугра (рис. 3.9). По сравнению с нормальным дентином данная зона отличается графически отчетливой радиальной исчерченностью, форма которой в общих чертах подобна мертвым трактам при кариозной альтерации дентина, однако по ряду признаков между ними имеются существенные различия, природа которых изучена с помощью трансмиссионной электронной микроскопии в работах Ю.П. Костиленко и А.И. Петренко, показавшими, что, если при кариесе в основе альтерации находятся дистрофические изменения, то стирание твердых тканей приводит к склеротическому уплотнению органического матрикса дентина и повышению его кальцификации. В целом это придает повышенную прочность дентину, что послужит нам в дальнейшем аргументом в обосновании некоторых биомеханических свойств зубов человека.

При изучении микроскопического строения эмали с помощью частичного протравливания эпоксидных шлифов нижних моляров, мы убедились в объективной достоверности тех данных, которые изложены в работах Костиленко Ю.П. и соавторов [69, 70, 76, 80, 81], задействовавших в своих исследованиях методы световой и электронной микроскопии (сканирующей и трансмиссионной), согласно которым степень минерализации эмали по глубине не одинакова. Самой минимальной она является в пограничной зоне с дентином. Начиная от этого базального слоя концентрация солей кальция плавно по экспоненте возрастает к поверхности, где в самом наружном слое достигает максимального значения. Таким образом, твердость эмали плавно возрастает из ее глубины к поверхности. Интересно то, что и сама структура эмали изменяется в таком же порядке, а именно: в базальном слое (на границе с дентином) плотность компоновки слагаемых ее элементарных структур в значительной степени уступает поверхностному слою, что достаточно выразительно видно на шлифе зуба при его поверхностном протравливании в Трилоне-Б (рис. 3.4, 3.10).

При сравнительной оценке зубной эмали человека с таковой других животных необходимо знать принцип упорядоченности в ней элементарных, слагающихся в трехмерном объеме, структур, которые известны под названием эмалевых призм. На самом деле они по форме не оправдывают этого названия, так как в действительности представляют собой тонкие волокнистые образования, по которым осуществляют трассированная укладка кристаллов гидроксиаппатитов. На наших препаратах отчетливо видно, что в преобладающей массе эти кристаллические волокна, тесно переплетаясь между собой, образуют узловые совокупности, которые, начинаясь от дентиноэмалевой границы, радиально ориентированы к поверхностному слою эмали (рис. 3.4). Мы предпочитаем называть их узловыми жгутообразными цепями кристаллических волокон. Следует отметить, что в толщине эмали, в каком бы месте эти образования не находились, они всегда направлены к ее внешней поверхности под тупым углом.

Таким образом, механическая прочность (крепость) эмали, а стало быть, и ее изноустойчивость, зависят не только от большой концентрации в ней кристаллов гидроксиапатитов, но и от характера пространственной упорядоченности тех, первоначально синтезируемых энамелобластами, органических волокнистых структур, которые определяют порядок их кальцификации. Но, какой бы прочностью и устойчивостью ни обладала эмаль, она не рассчитана природой на пожизненное сохранение своей целостности: в процессе жевания она подвергается естественному (физиологическому) стиранию, приводящему к постепенной альтерации дентина. Стало быть, ее защитная функция для дентина (как это принято считать) является относительной, что побудило нас подойти несколько иначе к рассмотрению известных фактов об особенностях формы самой коронки и ее эмалевого покрытия. В особенности это относиться к жевательным зубам, среди которых наиболее выраженными чертами отличаются моляры.

Рис. 3.10 Коронка первого нижнего моляра. Эпоксидный шлиф; поверхностное травление в Трилоне-Б; окраска метиленовым синим.

А - объектив 2х; Б - объектив 4х.

1 - пульпарная камера; 2 - дентин; 3 - эмаль; 4 - жевательный бугор; 5 - протостилид; 6 - щель между ними; 7 - базальный слой эмали;

8 - срединная толщина эмали; 9 - поверхностный слой эмали.

Рис. 3.11. Эмаль боковой поверхности коронки нижнего моляра. Эпоксидный шлиф; поверхностное травление в Трилоне-Б; окраска метиленовым синим. Объектив 7х.

1 - базальная эмаль; 2 - узловые жгутообразные цепи кристаллических волокон; 3 - зона пролегания аркадных цепей кристаллических волокон;

4 - поверхностный слой щеточно-каемчатых кристаллических волокон.

В связи с этим, по ходу исследования, мы внесли дополнения в план нашей работы, которое заключается в изучении изменения конфигурационного соотношения между эмалью и дентином по мере горизонтальной стираемости коронок нижних больших коренных зубов.

К сожалению, по известным причинам, проследить этот процесс, занимающий длительное время, не представляется возможным. Поэтому мы вынуждены были прибегнуть к искусственной абразивной сошлифовке зубной коронки, что, по нашему мнению, может служить в качестве допустимой модели стирания ее в процессе длительного прижизненного функционирования. Для этого нам служили 5 эпоксидных блоков с интактными зубами. Горизонтальная сошлифовка их проводилась через каждые 0,5 мм. При этом, на каждой ступени сошлифовки, обнаженные ткани зубов протравливали в Трилоне-Б, после чего их окрашивали 1% раствором метиленового синего на 1% растворе буры и изучали, документируя в световом микроскопе, оснаённом цифровой фотоприставкой. Кроме того, в этой серии исследования, для сравнения конечного результата искусственной сошлифовки с естественным видом глубокого физиологического стирания, нами использованы 3 нижних моляра людей преклонного возраста.