CC BY
26
http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2226-7425-2018-20-3-66-70
УДК 616.12+616.314.13]:611.018.2-007.17+575
ДИСПЛАСТИЧЕСКИЕ ФЕНОМЕНЫ В СЕРДЦЕ И ЭМАЛИ ЗУБОВ
Коршунов А.С., Конев В.П., Московский С.Н., Серов Д.О., Фирсова В.О., Кунгуров В.В., Вавакин В.Ю.
ФГБОУ ВО «Омский государственный медицинский университет», г. Омск, Российская Федерация
Аннотация. По результатам исследования ультраструктуры эмали зубов методом атомно - силовой микроскопии можно говорить о разной степени минерализации и организации эмалевых призм у лиц с дифференцированной дисплазией соединительной ткани (ДСТ), с преобладанием кардиальных изменений. Метод атомно-силовой микроскопии позволяет детально изучить внутренние структуры эмали зубов при ДСТ и без нее, которые имеют конкретное содержание и определенные принципы формообразования их индивидуальных особенностей, при этом полученные изменения в эмали зубов могут быть использованы для оценки качественных изменений в сердце при дисплазии соединительной ткани. Метод атомно-силовой микроскопии позволяет визуализировать важные структуры эмали, наличие которых отвергают многие авторы, в частности призматическую оболочку, которая в возрасте 21-30 лет представлена в виде незначительного ободка. При дисплазии соединительной ткани призматическая оболочка представлена широким ободком. Важным аспектом морфологического строения эмали постоянных зубов является уменьшение органической материи и увеличение доли неорганического компонента, при этом минимальный пик органической материи наблюдается в группе без ДСТ при максимальном пике неорганического компонента в данной группе.
Ключевые слова: атомно - силовая микроскопия, дисплазия соединительной ткани, кардиальные изменения, эмаль зуба.
Введение. Доступность исследования эмали зубов позволяет получить определенные параллели с соединительно-тканными образованиями сердца и крупных суставов. Это позволит в качестве дополнительного метода уточнить происхождение тех или иных стигм в сердце, а также увидеть динамику развития незрелой эмали и в дальнейшем разработанные принципы использовать в уточненной морфологической диагностике ДСТ (прикладная цель), давать оценку качества эмали незрелых зубов при ДСТ и других системных состояниях [1, 2].
Исходя из изложенного, нами была поставлена задача поиска параллелей в строении эмали зубов у лиц с кардиальными признаками ДСТ и без таковых методом атомно-силовой микроскопии в корреляции с обычными микроскопическими методами.
Материалы и методы исследования. У 120 человек (60 человек с ДСТ, 60 человек без ДСТ) извлекали по 1 ретинированному зубу (38,48) для исследования в возрасте 21-30 лет. Группу включения с ДСТ составили лица с дифференцированной ДСТ, с преобладанием кардиальных стигм (поражение клапанного аппарата сердца и аорты, сосудистого аппарата, наличием тех или иных вариантов торакодиафрагмального сердца и др.) ДСТ устанавливали по методике Яковлева-Нечаевой [3]. Полученные образцы подвергали
обработке методом шлифования с последующим исследованием в АСМ-микроскопе SolverPro (NT-MRT, Россия) [4]. Анализ образцов АСМ-изображения осуществлялся с помощью программного модуля обработки изображения Image Analysis NT-VDT. В результате были получены цифровые снимки зубов у обследованных лиц, по которым анализировали степень упаковки и формы эмалевых призм, размер эмалевых призм, размер межпризменного промежутка и его высоту, размер оболочки эмалевых призм у групп с ДСТ и без ДСТ.
Математическая обработка данных проводилась с помощью статистического пакета STATISTICA 10.0 (StatSoftInc. USA).
Результаты исследования и их обсуждения. Подготовленные шлифы образцов эмали зубов нижней челюсти группы сравнения без ДСТ изучали на первом этапе с помощью электронно-микроскопического исследования, при котором эмалевые призмы состоят из изолированных кристаллов, ориентированных перпендикулярно у эмалево-дентинной границы (рис.1). Отличительной особенностью в группе без ДСТ было поперечное сечение эмалевых призм от 5 до 8 мк, однако достоверных данных не получено (p >0,05).
Рис.1. Ориентация эмалевых призм у обследованных группы без ДСТ (электронная микроскопия) Ув.х1000
Рис.2. Ориентация эмалевых призм у обследованных группы с ДСТ (электронная микроскопия) Ув.х 1000
Необходимо отметить, что форма эмалевых призм в группе без ДСТ имеет правильную, упорядоченную форму в виде шестигранных или семигранных форм
эмалевых призм [5] (рис.1). Пространства между эмалевыми призмами имеют небольшой размер во всей группе от 1 до 3 мк.
Таблица 1
Качественные характеристики эмалевых призм (оптическая микроскопия)
Группы обследованных / Показатели Общая характеристика Форма эмалевых призм
Группа пациентов без ДСТ (п=60) Постоянство Аркообразные (полукруглые) шестигранные семигранные
Группа пациентов с ДСТ (п=60) Вариабильность Аркообразные квадратные прямоугольные остроконечные пятигранные шестигранные семиграннные
Детальное изучение ультраструктуры эмали группы сравнения без ДСТ, показало, что призмы в поперечном сечении имеют аркообразную и многогранную форму с такой же их формой у основания [6]. Противоположный конец призм клиновидный, которым она вклинивается в нижележащие призмы. Таким образом, в группе сравнения без ДСТ широкие концы эмалевых призм разделены суженными концами вышележащего слоя призм.
Путем микрофотографирования эмалевых призм при помощи АСМ в группе сравнения поперечного сечения эмалевых призм воспроизведены отдельно эмалевые призмы. При детальном исследовании эмалевой призмы видно, что она имеет не гладкую, а волнообразную форму. На представленном снимке видно, что для данных призм характерно сужение и варикозное расширение (рис.3).
Таблица 2
Количественные характеристики эмалевых призм (зондовая микроскопия)
Группы обследованных / Показатели Размер эмалевых призм в горизонтальной плоскости (dx), микрон Размер эмалевых призм в вертикальной плоскости (dx), микрон Количество эмалевых призм в единице объема (10 * 10 микрон)
Группа пациентов без ДСТ (п=60) 5,96 ± 0,5 5,82 ± 0,5 5,98 ± 0,1
Группа пациентов с ДСТ (п=60) 4,43 ± 0,35* 4,91 ± 0,3* 4,65 ± 0,1*
Примечание. Степень достоверности различия рассчитана по отношению к группе без ДСТ*- Р <0,05.
Журнал включен в Перечень рецензируемых научных изданий ВАК
~ 67 ~
По данным рис. 1,3 видно, что основу эмали состав- эмали, неподатливость и трудную растворимость [6,7]. ляет неорганическая основа, которая составляет основ- Особый научный интерес представляет изучение ную массу эмали зуба без ДСТ. Эмаль человека без призматической оболочки, которая многими авторами ДСТ содержит крупные кристаллы. Данное строение в опровергается. группе сравнения без ДСТ обеспечивает жесткость
Таблица 3
Количественные характеристики эмалевых призм (зондовая микроскопия) - продолжение
Группы обследованных/ Показатели Расстояние между эмалевыми призмами, нм Угол эмалевой призмы, градус Величина оболочки призмы, нм Высота межпризменного промежутка, нм
Группа пациентов без ДСТ (п=60) 0,7 ± 0,04 95,9 ± 2,7 0,3 ± 0,07 28,8 ± 2,7
Группа пациентов с ДСТ (п=60) 3,1 ± 0,2* 99,8 ± 2,9 2,4 ± 0,1* 205,9 ± 0,9*
Примечание. Степень достоверности различия рассчитана по отношению к группе без ДСТ*- Р <0,05.
Наличие призменной оболочки мы наблюдали в виде едва заметного ободка, прерывающегося на некоторых участках эмалевой призмы или наличии хорошо выраженной призменной оболочки в группе без ДСТ (рис.3).
Не меньший интерес представляет выявление по данным табл. 2, 3 наиболее вариабельных признаков по данным количественных характеристик эмалевых призм в группах с ДСТ и без ДСТ.
Строение эмали зубов нижней челюсти группы с ДСТ изучали на втором этапе с помощью электронно-микроскопического и АСМ исследований. Эмалевые призмы состоят из изолированных кристаллов, ориентированных перпендикулярно у эмалево-дентинной границы (рис. 2). Отличительной особенностью в группе с ДСТ было поперечное сечение эмалевых призм от 2 до 4 мк, что значительно отличается от показателей без ДСТ, однако достоверных данных не получено (р >0,05).
Необходимо отметить, что форма эмалевых призм в группе с ДСТ имеет неправильную, слабо упорядоченную форму в виде пятигранных, шестигранных, семигранных эмалевых призм, что говорит о высокой степени полиморфизма эмалевых призм в группе с ДСТ (табл.1). Пространства между эмалевыми призмами имеют большой размер в группе с ДСТ от 6 до 10 мк. Детальное изучение ультраструктуры эмали группы с ДСТ, показало, что призмы в поперечном сечении имеют прямоугольную, остроконечную, квадратную формы эмалевых призм с такими же их формами у основания. Противоположный конец призм остроконечный, вытянутый, которым она вклинивается в нижележащие призмы (табл.1).
Путем микрофотографирования эмалевых призм при помощи АСМ в группе с ДСТ поперечного сечения эмалевых призм воспроизведены отдельно эмалевые призмы. При детальном исследовании эмалевой
призмы видно, что она имеет не гладкую, а волнообразную форму, как и в группе сравнения без ДСТ. По представленным снимкам видно, что для данных призм характерно сужение и варикозное расширение (рис. 2,4).
Как и в группе без ДСТ основу эмали составляет неорганическая основа, которая составляет основную массу эмали зуба. Эмаль человека с ДСТ содержит мелкие кристаллы, причем величина кристаллов также отличается выраженным полиморфизмом (табл.1). Данное строение в группе с ДСТ в отличие от группы сравнения без ДСТ обеспечивает меньшую жесткость эмали и большую подверженность по растворимости, зависящая от факторов внутренней и внешней среды человеческого организма.
В группе с ДСТ в образцах кристаллов эмали прослеживается широкий слой органической материи, что достоверно больше данного показателя в группе без ДСТ (р <0,05). По данным ультраструктурного строения эмалевых призм данная морфологическая структура также прослеживается при ДСТ, которая не прослеживается в аналогичной группе без ДСТ, что несомненно нельзя утверждать о варианте нормы по данному показателю при ДСТ (табл. 2,3).
Полиморфизм по величине эмалевых призм можно обнаружить в группе при ДСТ.
По данным снимкам шлифов эмали зубов при ДСТ следует отметить, что кристаллы расположены менее плотно друг к другу при сравнении с аналогичными снимками зубов без ДСТ (рис. 3,4).
Особый научный интерес представляет изучение призматической оболочки при ДСТ и ее сравнение с данными показателями группы без ДСТ.
Наличие призменной оболочки мы наблюдали в виде широкого ободка, беспрерывно прослеживающая по всей поверхности эмалевой призмы при ДСТ (рис. 4). Наличие призматической оболочки в группе при
ДСТ можно объяснить недостаточной минерализацией | постоянных зубов.
Рис. 3. Ультраструктурное строение призм органиче- Рис. 4. Ультраструктурное строение призм органической материи эмалевых в группе без ДСТ (атомно - ской материи эмалевых в группе с ДСТ (атомно - си-силовая микроскопия) Ув.х 25000 ловая микроскопия) Ув.х 25000
Между призмами эмали постоянных зубов с ДСТ расположено межпризматическое вещество, которое на микроскопических шлифах представляется аморфным, прозрачным, светло-серого цвета, расположено толстой полосой. Следует отметить, что толщина меж-призменного вещества в группе с ДСТ имеет большие размеры относительно группы без ДСТ (рис. 3,4). Выполняя важную питательную функцию в эмали, она уменьшается по мере созревания и минерализации зубов.
Выводы:
- По результатам исследования ультраструктуры эмали зубов можно говорить о разной степени минерализации и организации эмалевых призм у лиц с дифференцированной ДСТ, с преобладанием кардиальных стигм в возрасте 21-30 лет. Это объясняется недостаточно плотной упаковкой эмалевых призм в единице объема, их хаотичным расположением, недостаточно организованным и минерализованным матриксом.
- Изучение морфологического строения эмали зубов при ДСТ и без ДСТ методами электронной и атомно-силовой микроскопии показали, что названные методы позволяют детально изучить отличительные признаки по форме и строению эмалевых призм, размеру эмалевых призм в вертикальной и горизонтальной плоскостях, количеству эмалевых призм в единице объема, расстоянию между эмалевыми призмами, величине оболочки эмалевой призмы, высоте межпризменного промежутка. При этом внутренние структуры эмали зубов при ДСТ имеют конкретное содержание и определенные принципы
формообразования их индивидуальных особенностей и дополнительно позволяют предположить о общих принципах происхождения и изменений в сердце и зубах, имея генетически-детерминированный характер.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
[1] Коршунов А.С. Диагностика дисплазии соединительной ткани по твердым тканям зубов человека // Стоматология. - 2017. - Т. 96. - № 3. - С.60-61.
[2] Коршунов А.С., Конев В.П., Сулимов А.Ф. Возможности оценки качества эмали зубов при наследственной патологии соединительной ткани методом атомно-силовой микроскопии // Российская стоматология. - 2017. - Т.10. - №1. - С. 43-44.
[3] Дисплазия соединительной ткани: основные клинические синдромы, формулировка диагноза, лечение / Нечаева Г.И., Яковлев В.М., Конев В.П. [и др.] // Лечащий врач. - 2008. - №2. - С. 22-25.
[4] Способ изготовления препаратов зубов для морфологических исследований эмалевых призм в АСМ и инвертированных микроскопах / Шестель И.Л., Коршунов А.С., Лосев А.С. [и др.] // 2011. - Патент на изобретение RUS №2458675.
[5] [Fincham A.G., Moradian-Oldak J., Simmer J.P. The structural biology of the developing dental enamel matrix // J StructBiol. - 199. - № 126. - Р.270-299.
[6] Nanci A. Development of the tooth and its supporting tissues // In: Ten Cate's oral histology development, structure, and function. - St. Louis, MO, USA: Mosby. -2008. - P. 79-107.
[7] Daculs G., Kerebel B. High-resolution electron microscope study of human enamel crystallites: size, shape, and growth. - 1978. - J Ultrastruct Res. - № 65. - P. 163-172.
DISPLATIC PHENOMENA IN THE HEART AND TOOTH ENAMEL
Korshunov A.S., Konev V.P., Moscovskiy S.N., Serov D.O., Firsova V.O., Kungurov V.V., Vavakin V.Yu.
Omsk state medical university, Omsk, Russian Federation
Annotation. According to the results of the study of the tooth enamel ultrastructure by atomic force microscopy method, it is possible to speak about the different degree of mineralization and enamel prisms' organization of the individuals suffering from differentiated connective tissue dysplasia (CTD) with a predominance of cardiac changes. The method of atomic force microscopy provides a possibility to investigate the tooth enamel's internal structures of the individuals with CTD and without it in more detail, which have a specific content and certain principles of individual characteristics shaping. It should be noted that the changes in the tooth enamel can be used to assess qualitative changes in the heart with connective tissue dysplasia. The method of atomic force microscopy makes it possible to visualize important enamel structures, the existence of which is rejected by many authors, in particular the prismatic membrane, which is represented as a imperceptible rim at the age of 21-30. In connective tissue dysplasia, the prismatic membrane is represented as a wide rim. An important aspect of the morphological structure of the permanent teeth enamel is an organic matter decrease and an increase in the proportion of the inorganic component. While the inferior limit of organic matter and the maximum of the inorganic component is observed in the group of individuals without connective tissue dysplasia. Key words: atomic force microscopy, connective tissue dysplasia, cardial changes, tooth enamel.
REFERENCES
[1] Korshunov A.S. Diagnosis of connective tissue dysplasia over hard tissues of human teeth // Stomatology. - 2017. -T. 96. - № 3. - p.60-61.
[2] Korshunov A.S., Konev V.P., Sulimov A.F. Possibilities of teeth's enamel quality assessment under the hereditary pathology of connecting tissues by the atomic-power microscopy method // Russian dentistry. - 2017. - T.10. -№1. - P. 43-44.
[3] Nechaeva G.I., Yakovlev V.M., Konev V.P., Druk I.V., Morozov S.L. Connective tissue dysplasia: the main clinical syndromes, the diagnosis formulation, treatment // The attending physician. - 2008. - №2. - P. 22-25.
[4] A method for manufacturing of teeth's preparations for morphological studies of enamel prisms in atomic force (AFM) and inverted microscopes / Shestel I.L., Korshunov A.S. Losev A.S.[and ets.] // 2011. - RUS patent 2458675.
[5] Fincham A.G. , Moradian-Oldak J., Simmer J.P. The structural biology of the developing dental enamel matrix // J StructBiol. - 199. - № 126. - P.270-299.
[6] Nanci A. Development of the tooth and its supporting tissues // In: Ten Cate's oral histology development, structure, and function. - St. Louis, MO, USA: Mosby. -2008. - P. 79-107.
[7] Daculs G., Kerebel B. High-resolution electron microscope study of human enamel crystallites: size, shape, and growth. 1978. - J Ultrastruct Res. - № 65. - P. 163-172.
