Автореферат и диссертация по медицине (14.01.14) на тему:Сравнительная оценка морфологии и химической структуры зубов человека и бобра (клинико-экспериментальное исследование)

4856092

Егорова Наталия Михайловна

Сравнительная оценка морфологии и химической структуры зубов человека и бобра (клинико-экспериментальное исследование)

14.01.14 - стоматология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

2 4 ОЕВ 2011

У.А'

Воронеж 2011

4856092

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежская государственная медицинская академия имени H.H. Бурденко Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации».

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор Кунин Анатолий Абрамович

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук Олейник Елена Анатольевна доктор биологических наук Карташова Наталья Михайловна Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный медико-стоматологический университет Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации».

Защита состоится « i? » 2011 г. в часов на

заседании диссертационного совета Д 208.009.01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежская государственная медицинская академия имени H.H. Бурденко Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации» по адресу: 394036, г. Воронеж, ул. Студенческая, д.Ю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Воронежская государственная медицинская академия имени H.H. Бурденко Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации»

Автореферат разослан « » 2011г.

Учёный секретарь диссертационного совета

A.A. Глухов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы

В настоящее время разработка новых эффективных методов профилактики кариеса зубов является приоритетным направлением в стоматологии (H.H. Трухачева, 2003; A.A. Кунин, 2004). В стоматологической практике используется большой арсенал средств и методов системного и местного характера для предотвращения развития кариеса. Но, несмотря на это, массовая профилактика не дает приемлемых результатов и заболеваемость кариесом остается высокой. В условиях повышенной распространенности кариеса зубов дальнейшие мероприятия должны быть направлены на совершенствование существующих методов профилактики и поиск более действенных способов предупреждения кариеса зубов (Г.Н. Варава и др., 1990; П.A. Jleyc, 1993; В.К. Леонтьев, М.В. Ганзина, 2002; О.Б. Селина, 2008).

Альтернативой являются индивидуальные средства профилактики, которые учитывают особенности обменных процессов эмали и дентина, бактериальное состояние и хронические заболевания полости рта, водородный показатель и другие особенности ротовой жидкости, общее состояние организма и многое другое. Учёт этих параметров является крайне сложной задачей (А.П. Коршунов и др., 2000; С.Г. Шелковникова, 2004; И.А. Беленова, 2008).

С другой стороны среди представителей животного мира имеются животные с очень прочными зубами, почти никогда не поражающимися кариесом. Среди них обладателями самых интересных для изучения зубов считаются бобры (Л.С. Лавров, 1981). Резцы бобра, несмотря на отсутствие элементарных санитарно - гигиенических и других мероприятий не только всегда в отличном состоянии, но и практически не подвержены развитию кариеса (А.П. Савельев, 2003; Pillen G., 1984). Это может быть связано с естественной очисткой поверхности зубов во время трения их о древесно-кустарниковую растительность. Поэтому мы искали возможность провести полное исследование морфологической и химической структуры зубов бобра,

и, в дальнейшем, проанализировав полученные данные, сделать прогноз о возможности использования полученных результатов в профилактике кариеса зубов у человека.

Цель исследования - повышение эффективности профилактики кариеса зубов, на основе сравнения особенностей минерального обмена эмали зубов человека и бобра.

Задачи исследования:

1. Провести морфологическое и микрохимическое исследование эмали и дентина интактных зубов человека.

2. Изучить морфо - химические и биохимические показатели эмали зубов бобра.

3. Провести сравнительную оценку показателей кислотной биопсии эмали и кальций-фосфорного (Са/Р) коэффициента зубов человека и бобра.

4. Провести сравнительный анализ микрохимического состава эмали и дентина зубов человека и бобра с использованием рентгеноспектрального микроанализа.

5. Провести определение содержания F - ионов в зубах бобра методом прямой потенциометрии.

6. Провести сравнительную оценку микротвердости эмали и дентина зубов и человека и бобра.

Научная новизна работы:

Впервые проведена сравнительная оценка морфологии и химической структуры эмали и дентина зубов человека и бобра.

Проведен комплекс методов исследования эмали зубов бобра с использованием растровой электронной микроскопии, рентгеноспектрального микроанализа, кислотной биопсии эмали.

Определено с помощью рентгеноспектрального микроанализа содержание микроэлементов в эмали зубов бобра в зависимости от поверхности зуба, слоя эмали, а полученные данные сопоставлены с результатами аналогичных исследований у человека.

С помощью растровой электронной микроскопии получены данные по структуре зубов бобра.

Получены данные по определению F - ионов в зубах бобра методом прямой потенциометрии.

Впервые получены данные по микротвердости эмали зубов бобра.

Положения, выносимые на защиту:

1. Эмаль зубов человека имеет «туннельную» структуру с высокими концентрациями неорганических компонентов в толще эмали и органических на стенках туннеля.

2. Структура резцов бобра имеет свои особенности: эмаль имеет два слоя, а в дентине определяется более частое расположение дентинных канальцев и большая разветвленность.

3. Коэффициент Са/Р, у бобра ниже, чем у человека, но эта разница статистически незначительна и объясняется повышенным содержанием фосфора в эмали зубов бобра.

4. Эмаль резцов бобра по сравнению с эмалью зубов человека имеет повышенное содержание магния, натрия, калия и кремния и пониженное содержание серы и хлора.

5. Содержание фторид - ионов в резцах взрослых бобров значительно больше, чем в резцах новорожденных бобрят, что указывает на необходимость применения повышенного количества фтора в эмали формирующихся зубов.

6. Высокие показатели микротвердости эмали зубов зависят от повышенного содержания таких микроэлементов, как магний, натрий, калий, кремний и пониженного содержание серы и хлора.

Апробация работы

Результаты диссертационной работы доложены на 1-й Всероссийской конференции молодых учёных, организованной ВГМА и КГМУ (Воронеж, 2007); 3-й Всероссийской конференции молодых учёных, организованной ВГМА и КГМУ (Воронеж, 2009), XI ежегодном научном форуме

«Стоматология 2009», III Пан-Европейском Стоматологическом конгрессе (Киев, 2009). Работа апробирована на расширенном заседании кафедр: терапевтической, хирургической, ортопедической, пропедевтической стоматологии и стоматологии детского возраста ВГМА имени H.H. Бурденко.

Реализация результатов

На основе полученных результатов исследования фирмой «ВДС» была создана и запатентована зубная паста «Стрела». Евразийский патент № 012247 В1 от 28.08.2009г., номер заявки 200801824.

Теоретические данные, полученные в результате исследований, используются в лекционном курсе и на практических занятиях кафедры терапевтической стоматологии ГОУ ВПО ВГМА им. H.H. Бурденко Минздравсоцразвития России.

Публикации

По материалам публикации опубликовано 7 работ, в том числе 1 в журнале, рекомендованном ВАК.

Объём и структура диссертации Диссертация изложена на 110 страницах машинописного текста, иллюстрирована 20 таблицами и 20 рисунками, включает введение, обзор литературы, описание материалов и методов исследования, изложение результатов собственных исследований, выводы, библиографический указатель, включающий 118 отечественных и 62 иностранных источника.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материал исследований

Согласно цели и задачам исследования для изучения и получения научных данных были отобраны 40 интактных зубов человека, удалённых по ортодонтически.м показаниям, в возрасте 18-30 лет (т.е. с завершившейся минерализацией твердых тканей зубов), не подвергавшиеся воздействию производственных вредностей и без выраженной сопутствующей патологии, включающей заболевания желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой системы и обменные нарушения (20 резцов и 20 премоляров).

В серии клинических, клинико-лабораторных и лабораторных исследований изучен материал, полученный в бобровом питомнике Воронежского биосферного государственного заповедника. После того, как животные были обезглавлены, образцы (головы животных) были доставлены на кафедру нормальной анатомии ВГМА им. Бурденко, где хранились в условиях лаборатории при температуре минус 18,5°С. В кратчайшие сроки (в течение недели) на кафедре нормальной анатомии ВГМА им. Н.Н.Бурденко производилось выпиливание фрагментов нижних и верхних челюстей животных, содержащих зубы. Затем с помощью режущих и колющих инструментов из этих фрагментов выделяли отдельные зубы для исследования.

Были отобраны 120 интактных зубов животных (бобр, куница, кролик), удаленных с экспериментальной целью. Это 60 зубов взрослых бобров, из них 12 резцов, 12 малых коренных и 36 больших коренных зубов; 20 зубов новорожденных бобрят, 20 зубов кролика, из них 4 резца, 4 малых коренных и 12 больших коренных зубов; 20 зубов куницы, из них 4 клыка, 4 малых коренных и 12 больших коренных зубов.

Отобранные для исследования зубы животных были распределены на экспериментальную группу (60 зубов взрослых бобров, 20 зубов новорожденных бобрят), две группы сравнения (1-я группа - 20 зубов кролика, 2-я группа - 20 зубов куницы). Данные группы были сформированы связи с необходимостью сравнительной морфо-химической оценки зубов разных животных средней полосы России, у которых практически не встречается кариеса.

Обособлено была выделена ещё одна группа зубов, как контрольная группа -это 40 интактных зубов человека.

Отобранные зубы были использованы для комплексного исследования эмали и дентина с применением морфо-химического и биохимического анализа с целью сравнения особенностей минерального обмена эмали зубов бобра и человека.

Методы исследования

Для изучения и получения научных данных использовался ряд клинических, клинико-лабораторных и лабораторных методов. Методы исследования у человека и животных идентичны. Клиническое исследование включало результаты визуальной диагностики для определения показаний к углубленному исследованию. Осматривали все поверхности зубов, обращая особое внимание на вестибулярную и апроксимальные поверхности, оценивали цвет, характер поверхности и рельеф эмали зубов, выявляли наличие пятен.

Клинико - лабораторный метод исследования включал определение кислотной биопсии эмали по Ca и Р (В.К. Леонтьев 1974) и сравнительный анализ значений Са/Р коэффициента эмали резцов бобра, кролика, куницы и человека.

Лабораторный метод исследования включал растровую электронную микроскопию, рентгеноспектральный микроанализ, определение микротвердости на приборе универсальном для измерения твердости марки ИТ 5010 и определение фтора методом прямой потенциометрии.

Статистическая обработка результатов исследований проводилась на ПЭВМ Pentium III-500, с помощью пакета прикладных программ Excel 97, Statistica 6.0 компании StatSoft с использованием параметрических и непараметрических критериев (Е.В. Сидоренко, 2003, Р.Х. Хафизьянов и др., 2006).

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты клинико-лабораторного исследования эмали и дентина зубов человека.

Нами было проведено комплексное исследование минерального обмена эмали зубов человека с использованием метода кислотной биопсии эмали, растровой электронной микроскопии, рентгеноспектрального микроанализа и определение микротвердости эмали. С этой целью использовались образцы 40

интактных зубов человека (20 резцов и 20 премоляров), удалённых по ортодонтическим показаниям. Визуальное исследование эмали всех 40 отобранных зубов показало, что для здоровой эмали характерны бело-желтоватый цвет, блеск и гладкость поверхности, осмотр всех поверхностей зубов не выявил наличия пятен и каких-либо дефектов эмали.

Далее определяли содержание Са и Р в биоптатах эмали 40 интактых зубов.

Таблица 1

Содержание кальция и фосфора в биоптатах эмали зубов человека

(мкМоль/мин)

Содержание в биоптате (в мкМоль/мин.) Са/Р коэффициент

Кальций Фосфор

25,42±0.3 15,22±1.06 1,67

Из таблицы 1 следует, что полученные результаты по выходу Са и Р в биоптат эмали зубов человека совпадают с аналогичными данными литературных источников. В дальнейшем мы проводили рентгеноспектральный микроанализ в сочетании с растровой электронной микроскопией, т.к. этот метод по сравнению с методом кислотной биопсии эмали позволяет дать более точную оценку различных зон эмали, как в качественном, так и в количественном выражении.

Согласно полученным результатам наибольшее количество кальция и фосфора наблюдается в наружных слоях эмали (31,43% кальция и 14,9% фосфора), в эмали у дентино-эмалевого соединения содержится чуть меньше кальция и фосфора, чем в наружной зоне эмали (27,68% кальция и 13,97% фосфора), а в дентине содержание кальция и фосфора еще меньше (21,72% кальция и 11,05% фосфора).

Таким образом, эмаль зубов человека содержит наибольшее количество кальция и фосфора в наружной зоне эмали, что свидетельствует о большей минерализации поверхностного слоя эмали. Поэтому количество остальных микроэлементов мы определяли только в поверхностных слоях эмали. Данные

по другим микроэлементам представлены в таблице 2.

Таблица 2

Содержание микроэлементов (лок.% по массе) у человека в эмали резцов и

премоляров

Групповая принадлежность Содержание микроэлементов в эмали (лок.% по массе)

Na Mg Si S Cl К

Резцы 0.89 ±0.0025 0.39 ±0.017 0.22 ±0.011 0.17 ±0.016 0.44 ±0.025 0.05 ±0.016

Премоляры 0.76 ±0.016 0.37 ±0.014 0.26 ±0.015 0.15 ±0.015 0.39 ±0.06 0.05 ±0.016

Из таблицы 2 следует (по данным РМА), что у человека химический состав эмали резцов практически не отличается от премоляров, а имеющиеся различия статистически незначительны (Р > 0,05).

Интересным представляется вопрос - какова же в данном случае микротвердость эмали резцов и премоляров? Проведенное в дальнейшем исследование микротвердости эмали зубов человека показало средние величины микротвердости (в сравнении с литературными данными), а так же то, что эмаль резцов и премоляров имеет статистически незначительные отличия (Р > 0,05) по микротвердости в сторону увеличения последних.

Таблица 3

Результаты исследования микротвердости эмали зубов человека (в кг/мм2)

Микротвердость эмали (в кг/мм2)

Резцы Премоляры

362,8+3.6 370,5+3,75

Электронно-микроскопическое исследование структуры эмали и дентина зубов человека, на примере сколов и шлифов твердых тканей зубов определило типичное строение, характерное для эмали и дентина зубов человека, впервые

выявленное сотрудниками кафедры терапевтической стоматологии ВГМА в 2000 году. Основным структурным образованием эмали являются эмалевые призмы диаметром 4-5 мкм. Параллельно пучкам призм проходят, Б-образно изгибаясь, т.н. «туннели» диаметром 1-3 мкм, которые сообщаются с поверхностью эмали. «Эмалевые туннели» играют важную роль в обменных процессах между эмалью зуба и ротовой жидкостью, способствуя процессам минерализации и регулируя проницаемость эмали для крупных молекулярных субстанций и микроорганизмов, т.е. выполняя функцию тканевого барьера (рис.1-2).

■шаш

д

О-ч ГЛ1' 1

Рис. 1. Сканирующая электронная микроскопия. Скол эмали резца человека (х400):

А) "эмалевый туннель", Б) эмаль

Ш^^^шшш^штшжшкт

з^ШШВШж

Г

ршИЩИР

Рис. 3. Сканирующая электронная микроскопия. Скол дентина резца человека (хЮОО): А) дентин,

Б) дентинные трубочки.

Шй® ННВ

М • '"-ж

Ш ■ '

Рис. 2. Сканирующая электронная микроскопия. Скол эмали резца человека (х200): А) эмаль, Б) дентин.

"//V ^ -

ШШШ

Рис.4. Сканирующая электронная микроскопия. Скол дентина резца человека (х 15000): А) дентин,

Б) разветвление дентинного канальца.

Основное вещество дентина зубов человека пронизано множеством дентинных трубочек, расположенных на расстоянии от 10 до 20 мкм друг от друга (рис. 3). Диаметр дентинных трубочек варьирует от 2 до 3 мкм. По ходу трубочки имеется ряд ответвлений, диаметр которых составляет 1/3-1/5часть диаметра основной трубочки (рис 4).

Таким образом, полученные нами результаты исследований морфологической и химической структуры зубов человека совпадают с данными многочисленных исследований сотрудников кафедры терапевтической стоматологии ВГМА им. H.H. Бурденко и могут быть использованы для проведения сравнительной оценки минерального обмена эмали зубов человека и животных.

Результаты клинико-лабораторного исследования эмали и дентина зубов бобра, кролика и куницы.

Для решения поставленных задач все исследуемые зубы были разделены на 2 группы. В основную экспериментальную группу были отобраны зубы бобра (80 зубов), которые, собственно, и были предметом нашего исследования. В группы сравнения были отобраны зубы других млекопитающих кролик (20 зубов), куница (20 зубов).

Исследование было начато с изучения клинико-анатомических особенностей зубов бобра. Интересен тот факт, что резцы и жевательные зубы бобра имеют различный тип строения. Резцы бобра длиннокоронковые, массивные, служат для срезания и грызения пищи и обладают постоянным ростом. Жевательные зубы столбикообразной формы, так как не выражены ни коронка, ни шейка, ни корни. Форма жевательных поверхностей состоит из внутренних и внешних эмалевых складок. Наверное, выявленные клинико-анатомические особенности зубов бобра должны отражаться на уровне обменных процессов, а, именно - могут быть различия и в химическом спектре эмали и дентина.

Поэтому, на наш взгляд, исследование основных составляющих обменных процессов, таких как Ca и Р, представляет интерес для определения Са/Р коэффициента, который по данным большинства исследователей характеризует состояние обменных процессов твердых тканей зубов.

Показатели содержания Ca и Р в кислотном биоптате дали возможность установить, что значение фосфорно-кальциевого молярного коэффициента в эмали резцов бобра, кролика и куницы колеблется в пределах 1,62 - 1,56. Наиболее низкий коэффициент Са/Р имеет эмаль резцов бобра -1,56.

Таким образом, Са/Р коэффициент, характеризующий состояние эмали у бобра, кролика и куницы ниже признаваемой нормы этого показателя у человека - 1,67, но эта разница статистически незначительна (Р>0,5) и объясняется повышенным содержанием фосфора в эмали зубов бобра, кролика и куницы.

Так как, несмотря на разнообразие клинико-анатомических форм, кислотная биопсия не выявила существенных отличий по показателям Са/Р коэффициента, то представляет интерес исследование более тонкостных структурных нюансов. Поэтому в дальнейшем, для изучения особенностей минерального обмена зубов животных проводился рентгеноспектральный микроанализ в сочетании с растровой электронной микроскопией поверхностных зон эмали. Этот метод исследования, по нашему мнению, наиболее информативен, по сравнению с методом кислотной биопсии эмали и позволяет точно оценить поверхностные слои эмали.

Нами проведено исследование поверхностных слоев эмали и дентина 80 зубов животных. Из них: 40 зубов бобра экспериментальной группы, 20 зубов кролика и 20 зубов куницы.

Результаты исследования показывают, что ближе всего к эмали зубов человека по Ca эмаль зубов бобра, но по сравнению с эмалью зубов человека эмаль и дентин зубов бобра содержат большее количество фосфора.

Установлено, что при недостоверном различии в содержании кальция в разных слоях эмали и дентине зубов бобра и человека, имеются достоверные различия в содержании фосфора. Так, наружный слой эмали зубов бобра содержит фосфора в 1,2 раза больше, чем наружный слой эмали зубов человека. Эмаль зубов бобра у дентино-эмалевого соединения содержит фосфора в 1,3 раза больше, чем эмаль зубов человека у дентино-эмалевого соединения, а в дентине зубов бобра фосфора в 1,3 раза больше, чем в дентине зубов человека (Р < 0,05).

Наибольшее количество кальция и фосфора у кролика и куницы тоже наблюдается в наружных слоях эмали. Причем количественное содержание кальция и фосфора в зубах кролика и куницы примерно одинаково. По сравнению с зубами бобра эмаль и дентин зубов кролика и куницы содержит меныиее количество кальция и фосфора.

Таким образом, по сравнению с эмалью зубов человека эмаль и дентин зубов бобра содержит большее количество фосфора. При этом наибольшее количество фосфора наблюдается в наружной зоне эмали, что свидетельствует о большей минерализации её поверхностного слоя.

Поэтому можно сделать вывод, что именно резцы бобра, несмотря на существенные клинико-анатомические различия, по обменным процессам близки к зубам человека.

Параллельно с такими макроэлементами, как кальций и фосфор, электронный анализатор выдал результаты и по микроэлементам - натрию, магнию, кремнию, сере, хлору и калию. Количественная оценка микроэлементного состава эмали зубов бобра показала различие в химическом составе эмали резцов и жевательной группы зубов бобра (рис.5). Следует отметить, что в эмали зубов кролика и куницы подобной разницы не наблюдается.

Проведенная количественная оценка микроэлементного состава эмали зубов кролика и куницы не выявила различий в химическом составе эмали резцов и жевательной группы зубов.

Мд | в! | в | С1 Содержание микроэлементов е эмали бобра

I п Резцы ■ Жевательные зубы

Рис. 5. Содержание микроэлементов (лок.% по массе) в эмали резцов и жевательных зубах бобра.

Проведя сравнительную оценку полученных данных с результатами аналогичных исследований у человека, было установлено что, минеральный состав эмали резцов бобра значительно отличается от эмали зубов человека по содержанию магния, натрия, серы, хлора, калия и кремния.

4,00 3,50

з.оо

2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00

=ш

Мд ] Эр | Э | С1 Содержание микроэлементов в эмали

( о Резцы бобра а Резцы человека

Рис.6. Содержание микроэлементов (лок.% по массе) в эмали резцов человека и в эмали резцов бобра.

В эмали резцов бобра содержание магния больше в 10,1 раза, натрия в 1,9 раза, калия в 4 раза и кремния в 1,3 раза по сравнению с эмалью резцов человека. Наряду с этим, содержание серы меньше в 7.4 раза, хлора в 1,3 раза, чем эмали резцов человека (Р <0,5).

Таким образом, по обменным процессам зубы бобра значительно отличаются от эмали зубов других млекопитающих и человека, что должно найти отражение на их структуре.

Проводя исследования, как шлифов, так и сколов эмали зубов бобра было обнаружено, что округлые участки на поверхности эмали являются началом "туннелей" диаметром от 1 до 3 мкм, идущих через всю толщу эмали и изгибающихся по ходу пучков эмалевых призм, но туннели эмали зубов бобра более прямые, чем у человека.

Нами впервые выявлено особое строение эмали именно резцов бобра. Она в отличие от эмали резцов человека имеет два слоя - поверхностный, очень плотный, как монолит, где не просматриваются даже структуры эмали, и второй - менее плотный. Проведённое в дальнейшем кислотное протравливание эмали подтверждает «слойность» строения эмали резца бобра.

В структуре дентина определяется более частое расположение дентинных канальцев и большая их разветвленность (рис. 7-12).

Рис. 7. Сканирующая электронная микроскопия. Скол эмали зуба бобра (х 1500): А) "эмалевый туннель", Б) эмаль

Рис. 8. Сканирующая электронная микроскопия (х450). Скол эмали резца бобра. А)1 слой эмали -поверхностный, плотный; Б)2слой эмали - менее плотный; В) дентин.

Рис. 9. Сканирующая электронная микроскопия (х450). Эмаль резца бобра (после кислотного протравливания). Подтверждается «слойность» строения резца бобра: А) 1 слой эмали поверхностный -плотный; Б) 2 слой эмали - менее плотный; В) дентин.

Рис 10. Сканирующая электронная

микроскопия (х700).

Скол зуба бобра (премоляр);

A) дентин,

B) дентинные канальцы.

Ш ттш .

Ш щ 111111 <111?

V- »V ** *

Рис 11. Сканирующая электронная микроскопия (хЮОО). Дентин резца бобра. А) дентин; Б) дентинные канальцы

Рис. 12. Сканирующая электронная микроскопия (х15000). Дентин резца бобра. А) дентин, Б) разветвление дентинного канальца.

Таким образом, зубы бобра имеют не только уникальное анатомическое строение, но и уникальную морфологическую структуру, что может объясняться большой функциональной нагрузкой и отражаться в химическом спектре повышенным содержанием таких микроэлементов, как магний, натрий, калий, кремний, и пониженным содержанием серы и хлора по сравнению с эмалью резцов человека.

Смысл проводимых нами исследований заключался в повышении эффективности профилактики кариеса, результаты которой напрямую зависят от концентрации в эмали органических и неорганических компонентов, необходимых для её обменных процессов. Важным в данном случае является исследование не только постоянных, но и временных зубов. Поэтому нами была проведена сравнительная оценка содержания микроэлементов в эмали резцов новорожденных бобрят и взрослых бобров, т.к. у новорожденных бобрят уже есть временные зубы.

Полученные результаты исследования указывают на значительные отличия в химическом составе эмали резцов взрослых бобров по сравнению с эмалью резцов новорожденных бобрят. Это можно объяснить ещё недостаточной минерализацией эмали резцов новорожденных бобров.

Таблица 4

Содержание микроэлементов (лок.% по массе) в эмали резцов новорожденных бобрят и резцов взрослого бобра

Содержание микроэлементов в эмали резцов

Са Р Ыа М§ Б С1 К

Взрослый Бобр (отЗ-х лет) 29,48 ±1.16 18,13 ±1.1 1,68 ±0.08 3,65 ±0,14 0,28 ±0.017 0,02 ±0.0035 0,34 ±0.019 0,2 ± 0.023

Новорождённый бобр 23,2 ±0.9 11,6 ±0.6 0,52 ±0.03 0,45 ±0.03 0,02 ±0.004 0,021 ±0.01 0,36 ±0.077 0,28 ±0.09

Так как период минерализации зубов требует активного участия ионов фтора в её обменных процессах, то поэтому мы считали необходимым провести исследование содержания фторид - ионов в резцах новорожденных бобрят и резцах взрослых бобров (рис. 13).

0,0000016 0,0000012 0,0000008 0,0000004 0

-----■-- 1 1

"4

1 1

Взросл, бобр

Новорожд. бобр

Рис. 13. Содержание Р ионов в резцах новорожденных бобрят и резцах взрослого бобра (моль/дм).

Результаты исследования показали, что в резцах новорожденных бобрят содержание Б" ионов в 10,7 раза больше, чем в резцах взрослых бобров (Р < 0,5), что указывает на необходимость применения повышенного количества фтора в эмали формирующихся зубов, поэтому в арсенале профилактических и лечебных мероприятий по поводу кариеса важно использовать средства с повышенным содержанием фтора именно в детском возрасте.

Можно предположить, что повышенное или пониженное содержание микроэлементов в эмали зубов бобра должно сказаться и на микротвердости эмали зубов бобра в сторону её увеличения. Для подтверждения этого предположения нами была проведена сравнительная оценка микротвердости эмали зубов бобра и человека. Полученные результаты указывают на то, что микротвердость эмали бобра в 1,53 раза больше микротвердости эмали зубов человека и в 1,2 раза больше микротвердости эмали зубов кролика и куницы (Р < 0,05), что свидетельствует о функционально более устойчивой эмали зубов у бобра (рис.14).

600 500 400 300 200 100 о

Бобр

Человек

□ Резцы в Жевательные зубы

Рис. 14. Результаты исследования микротвердости эмали зубов бобра и человека (в кг/мм2).

При сравнении показателей микротвердости эмали с количественным содержанием микроэлементов нами обнаружена четкая тенденция: микротвердость выше в резцах бобра, где наблюдается повышенное содержание магния, натрия, калия, кремния и пониженное содержание серы и хлора.

Таким образом, более прочная эмаль зубов бобра обусловлена структурными особенностями (эмаль имеет два слоя, в структуре дентина определяется более частое расположение дентинных канальцев и большая их разветвленность) и особенностями химического состава (в эмали резцов бобра повышено содержание магния, натрия, калия, кремния и понижено содержание серы и хлора).

Мы, конечно, не можем изменить анатомическую структуру зубов человека, но, выявив почти полную аналогичность особенностей поверхностей зубов бобра и человека (эмалевые отверстия, дентинные канальца) можно прогнозировать разработку методов профилактики кариеса у человека на основе полученных нами результатов исследования обменных процессов твёрдых тканей зубов бобра.

С другой стороны полученные результаты исследования зубов бобров указывают на то, что их повышенную прочность и устойчивость к кариесу

можно объяснить не только условиями жизни и питания, но и различием в химическом составе эмали и дентина. Поэтому вполне можно прогнозировать включение в средства по лечению и профилактике кариеса у взрослых повышенного содержания таких микроэлементов, как магний, кремний, калий и натрий, это обосновано и единичными научными публикациями по результатам исследования зубов человека, указывающими на активность магния и прочность его внедрения в кристаллическую решётку гидроксиаппатита эмали.

ВЫВОДЫ:

1. Определена «туннельная» структура строения эмали зубов человека с высокими концентрациями неорганических компонентов в толще эмали и органических на стенках туннеля.

2. Определена (с помощью растровой электронной микроскопии) особая структура резцов бобра. Установлено, что эмаль резцов бобра имеет два слоя, а в структуре дентина определяется более частое расположение дентинных канальцев и большая их разветвленность.

3. По результатам кислотной биопсии эмали установлено, что Са/Р коэффициент, характеризующий состояние эмали зубов, у бобра ниже, чем у человека, но эта разница статистически незначительна и объясняется повышенным содержанием фосфора в эмали зубов бобра. Так, наружный слой эмали зубов бобра содержит фосфора в 1,2 раза больше, чем наружный слой эмали зубов человека. Эмаль зубов бобра у дентино-эмалевого соединения содержит фосфора в 1,3 раза больше, чем эмаль зубов человека у дентино-эмалевого соединения, а в дентине зубов бобра фосфора в 1,3 раза больше, чем в дентине зубов человека.

4. Установлено (по данным рентгеноспектрального микроанализа) что, минеральный состав эмали резцов бобра значительно отличается от эмали зубов человека по содержанию магния, натрия, серы, хлора, калия и кремния. В эмали резцов бобра содержание магния больше в 10,1 раза, натрия в 1,9 раза, калия в 4 раза и кремния в 1,3 раза по сравнению с эмалью

резцов человека. Наряду с этим, содержание серы меньше в 7,4 раза, хлора в 1,3 раза, чем эмали резцов человека.

5. Исследования фторид - ионов в резцах новорожденных бобрят и резцах взрослых бобров методом прямой потенциометрии выявили, что в резцах новорожденных бобрят содержание Р ионов в 10,7 раза больше, чем в резцах взрослых бобров, что указывает на необходимость применения повышенного количества фтора в эмали формирующихся зубов.

6. Исследование микротвердости позволило установить, что микротвердость эмали бобра в 1,53 раза больше микротвердости эмали зубов человека, что свидетельствует о функционально более устойчивой эмали зубов у бобра.

7. При сравнении показателей микротвердости эмали зубов бобра с количественным содержанием микроэлементов установлена прямопропорциональная зависимость: микротвердость выше в резцах бобра, где наблюдается повышенное содержание магния в 10,1 раза, натрия в 1,9 раза, калия в 4 раза, кремния в 1,3 раза и пониженное содержание серы в 7,4 раза и хлора в 1,3 раза по сравнению с эмалью зубов человека.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ:

1. Полученные в результате исследования данные позволяют рекомендовать включение в средства по лечению и профилактике кариеса зубов у человека повышенное содержание таких микроэлементов, как магний, натрий, калий и кремний.

2. С целью повышения эффективности профилактических мероприятий по поводу кариеса у детей важно использовать средства с повышенным содержанием фтора до окончательного формирования постоянного прикуса.

3. При разработке и производстве профилактических средств, таких как зубные пасты, эликсиры, ополаскиватели важно учитывать необходимость включения микроэлементов, ингибирующих хлор и серу.

4. Организация профилактических мероприятий по поводу кариеса у детей и взрослых должна иметь свои особенности, учитывая завершенность или незавершенность минерализации твердых тканей зубов.

СПИСОК НАУЧНЫХ ТРУДОВ:

1. Сравнительная характеристика минерального обмена эмали зубов бобра и человека/ A.A. Кунин, А.Н. Пашков, Н.М. Егорова, H.H. Трухачева // Журнал теоретической и практической медицины. - 2004. - Т. 2, №1. - С. -71-75.

2. Кунин A.A. Особенности минерального состава эмали зубов некоторых млекопитающих средней полосы России / A.A. Кунин, А.Н. Пашков, Н.М. Егорова // Материалы 12 и 13 Всероссийских научно-практических конференций и Труды 9 съезда САР, МЗ и социального развития РФ. - М.: ЦНИИС, МГМСУ, 2004. С. - 60-63.

3. Кунин A.A. Морфохимические аспекты эмали зубов бобра/ A.A. Кунин, А.Н. Пашков, Н.М. Егорова // Морфофункциональные аспекты заболеваний зубов, пародонта и слизистой оболочки полости рта: юбилейный сборник. -Воронеж: ВГМА им. Н.Н.Бурденко МЗ РФ, 2004,- С. 32-39.

4. Кунин A.A. Сравнительный анализ минерального обмена эмали зубов некоторых млекопитающих и человека / A.A. Кунин, Н.М. Егорова // Сборник трудов юбилейной научной конференции КГМУ и сессии Центрально - Черноземного научного центра РАМН, посвященный 70-летию КГМУ. - Курск: КГМУ, 2005,- Т.1. - С. 249-250.

5. Экспериментальное исследование обменных процессов эмали зубов бобра / A.A. Кунин, А.Н. Пашков, Н.П. Егорова, О.В. Петров // Материалы 8 Всероссийского научного форума, МЗ и социального развития РФ, - М.: ЦНИИС; МГМСУ, 2006. - С. 90-93.

6. Кунин A.A. Морфохимические параллели в обменных процессах эмали зубов некоторых млекопитающих средней полосы России и человека / A.A. Кунин, Н.М. Егорова // Вестник института стоматологии. - Воронеж, 2006. -№ 1,-С. 9-12.

7. Егорова Н.М. Микроструктурные параллели и сравнительный анализ микрохимических особенностей эмали зубов бобра и человека / Н.М. Егорова // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. - Воронеж, 2008. - Т. 7, №4. - С. 992 - 995.

Подписано в печать 27.01.2011 г. Формат 60 х 84/16 . Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,3 Тираж 100 экз. Заказ №241

Отпечатано в типографии Воронежский ЦНТИ - филиал ФГУ «РЭА» Минэнерго России 394036, г. Воронеж, пр. Революции, 30

Кариес зубов и в 21 веке остается одной из основных проблем стоматологии в связи с почти 100% распространенностью данной патологии среди населения Земного шара. Несмотря на достижения современной стоматологии в лечении кариеса зубов, широкий выбор пломбировочных материалов и методов лечения, уровень заболеваемости кариесом остается высоким, чего нельзя сказать о животных, у которых очень редки случаи развития кариеса [104, 105]. Как утверждал Г.В. Блек: «Пломба не лечение», поэтому приоритетным направлением стоматологии является разработка новых высокоэффективных методов профилактики и поиск более действенных способов предупреждения кариеса зубов [5, 13, 17,41,45,48, 51, 115].

Известно, что в эмали зуба содержится около 40 химических элементов, но данные литературы о роли и патогенетической значимости химических элементов в минеральном обмене противоречивы, разрознены и постоянно накапливаются. Не вызывает сомнения тот факт, что в состоянии эмали зуба важная роль принадлежит Са/Р коэффициенту и фтору, как главным компонентам минерального обмена [31, 70, 94, 118].

Из многочисленных вопросов, требующих изучения особое внимание следует обратить на состояние поверхностного слоя эмали, от которого в значительной степени зависит ее устойчивость к действию неблагоприятных факторов. Однако, несмотря на многочисленные исследования, до сих пор нет точных данных о зависимости устойчивости эмали к действию кариесогенных факторов. Почему у одних людей кариесрезистентность выше, у других ниже, а у диких животных случаи развития кариеса практически не встречаются, несмотря на совершенное отсутствие санитарно — гигиенических, профилактических и др. мероприятий? Этот феномен отчасти можно объяснить более «естественными» особенностями питания. В настоящее время в постоянном пользовании людей находится более 20 тысяч химических соединений. В год синтезируются около 6 тысяч новых химических соединений, многие из них являются пищевыми консервантами, красителями, лекарственными веществами. К этим химическим соединениям человек ещё не успел приспособиться, что отражается на состоянии всего организма, в частности пищеварительной и, как следствие, зубочелюстной системы. У животных в организм попадает меньше химических элементов, и их состав за многие сотни лет практически не изменился.

Эта разница в образе жизни и питании человека и животных, естественно, вносит свои коррективы в обменные процессы твердых тканей зубов, а также в качественные и количественные характеристики химического состава эмали и дентина зубов. В связи с этим представляет повышенный интерес, на какие составляющие обменных процессов влияет эта разница в питании. Анализ и понимание этих вопросов позволит учесть полученные результаты для формирования программ профилактики кариеса зубов у человека. На наш взгляд одним из важнейших вопросов, влияющих на уровень кариесрезистентности зубов человека, является понимание структурных и микрохимических показателей зубов животных.

Среди животных обладателями самых «интересных» зубов не случайно слывут бобры - режущая способность резцов у бобра вызывает удивление: животное без особого труда сгрызает и валит деревья. Будучи всегда в работе резцы у бобра быстро стираются, но благодаря постоянному росту поддерживается постоянная их величина и исправность [52]. Сила и прочность зубов бобра объясняется не только их уникальным строением, но и редкими (не превышающими нескольких %) случаями развития кариеса и заболеваний пародонта у бобров [103,105].

Все это позволяет думать о некотором различии в элементном составе зубов бобра и человека. Отсюда возникает вопрос - преобладание каких минеральных компонентов придает эмали зубов бобра такую прочную структуру и почему у бобров так редки случаи развития кариеса.

Существенное значение в этом отношении могут иметь данные, полученные при исследовании элементного состава твердых тканей зубов, особенно поверхностного слоя эмали, от которого зависит ее устойчивость к действию кариесогенных факторов.

Цель исследования - повышение эффективности профилактики кариеса зубов, на основе сравнения особенностей минерального обмена эмали зубов человека и бобра.

Задачи исследования:

1. Провести морфологическое и микрохимическое исследование эмали и дентина интактных зубов человека.

2. Изучить морфо-химические и биохимические показатели эмали зубов бобра.

3. Провести сравнительную оценку показателей кислотной биопсии эмали и Са/Р коэффициента зубов человека и бобра.

4. Провести сравнительный анализ микрохимического состава эмали и дентина зубов человека и бобра с использованием рентгеноспектрального микроанализа.

5. Провести определение содержания F - ионов в зубах бобра методом прямой потенциометрии.

6. Провести сравнительную оценку микротвердости эмали и дентина зубов человека и бобра.

Научная новизна работы:

Впервые проведена сравнительная оценка морфологии и химической структуры эмали и дентина зубов человека и бобра.

Проведен комплекс методов исследования эмали зубов бобра с использованием растровой электронной микроскопии, рентгеиоспектрального микроанализа, кислотной биопсии эмали.

Определено с помощью рентгеиоспектрального микроанализа содержание микроэлементов в эмали зубов бобра в зависимости от поверхности зуба, слоя эмали, а полученные данные сопоставлены с результатами аналогичных исследований у человека.

С помощью растровой электронной микроскопии получены данные по структуре зубов бобра.

Получены данные по определению Б" - ионов в зубах бобра методом прямой потенциометрии.

Впервые получены данные по микротвердости эмали зубов бобра.

Практическая значимость работы:

Даны новые характеристики минерального обмена эмали зубов, на основе сравнительной оценки морфологической и химической структуры эмали зубов бобра и человека, что в дальнейшем позволит разработать новые направления в профилактике кариеса зубов у человека.

Установлена прямая взаимосвязь повышенного содержания в эмали зубов бобра магния, кремния, калия и натрия на микротвердость эмали в сторону её увеличения, что можно использовать при разработке средств и методик по лечению и профилактике кариеса зубов у человека.

С целью повышения эффективности профилактических мероприятий установлена необходимость применения повышенного количества фтора в эмали формирующихся зубов.

Положения, выносимые на защиту:

1. Эмаль зубов человека имеет «туннельную» структуру с высокими концентрациями неорганических компонентов в толще эмали и органических на стенках туннеля.

2. Структура резцов бобра имеет свои особенности: эмаль имеет два слоя, а в дентине определяется более частое расположение дентинных канальцев и большая разветвленность.

3. Коэффициент Са/Р, у бобра ниже, чем у человека, но эта разница статистически незначительна и объясняется повышенным содержанием фосфора в эмали зубов бобра.

4. Эмаль резцов бобра по сравнению с эмалью зубов человека имеет повышенное содержание магния, натрия, калия и кремния и пониженное содержание серы и хлора.

5. Содержание фторид — ионов в резцах взрослых бобров значительно больше, чем в резцах новорожденных бобрят, что указывает на необходимость применения повышенного количества фтора в эмали формирующихся зубов.

6. Высокие показатели микротвердости эмали зубов зависят от повышенного содержания таких микроэлементов, как магний, натрий, калий, кремний и пониженного содержание серы и хлора.

ВЫВОДЫ:

1. Определена «туннельная» структура строения эмали зубов человека с высокими концентрациями неорганических компонентов в толще эмали и органических на стенках туннеля.

2. Определена (с помощью растровой электронной микроскопии) особая структура резцов бобра. Установлено, что эмаль резцов бобра имеет два слоя, а в структуре дентина определяется более частое расположение дентинных канальцев и большая их разветвленность.

3. По результатам кислотной биопсии эмали установлено, что Са/Р коэффициент, характеризующий состояние эмали зубов, у бобра ниже, чем у человека, но эта разница статистически незначительна и объясняется повышенным содержанием фосфора в эмали зубов бобра. Так, наружный слой эмали зубов бобра содержит фосфора в 1,2 раза больше, чем наружный слой эмали зубов человека. Эмаль зубов бобра у дентино-эмалевого соединения содержит фосфора в 1,3 раза больше, чем эмаль зубов человека у дентино-эмалевого соединения, а в дентине зубов бобра фосфора в 1,3 раза больше, чем в дентине зубов человека.

4. Установлено (по данным рентгеноспектрального микроанализа) что, минеральный состав эмали резцов бобра значительно отличается от эмали зубов человека по содержанию магния, натрия, серы, хлора, калия и кремния. В эмали резцов бобра содержание магния больше в 10,1 раза, натрия в 1,9 раза, калия в 4 раза и кремния в 1,3 раза по сравнению с эмалью резцов человека. Наряду с этим, содержание серы меньше в 7,4 раза, хлора в 1,3 раза, чем эмали резцов человека.

5. Исследования фторид - ионов в резцах новорожденных бобрят и резцах взрослых бобров методом прямой потенциометрии выявили, что в резцах новорожденных бобрят содержание F" ионов в 10,7 раза больше, чем в резцах взрослых бобров, что указывает на необходимость применения повышенного количества фтора в эмали формирующихся зубов.

6. Исследование микротвердости позволило установить, что микротвердость эмали бобра в 1,53 раза больше микротвердости эмали зубов человека, что свидетельствует о функционально более устойчивой эмали зубов у бобра.

7. При сравнении показателей микротвердости эмали зубов бобра с количественным содержанием микроэлементов установлена прямопропорциональная зависимость: микротвердость выше в резцах бобра, где наблюдается повышенное содержание магния в 10,1 раза, натрия в 1,9 раза, калия в 4 раза, кремния в 1,3 раза и пониженное содержание серы в 7,4 раза и хлора в 1,3 раза по сравнению с эмалью зубов человека.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ:

1. Полученные в результате исследования данные позволяют рекомендовать включение в средства по лечению и профилактике кариеса зубов у человека повышенное содержание таких микроэлементов, как магний, натрий, калий и кремний.

2. С целью повышения эффективности профилактических мероприятий по поводу кариеса у детей важно использовать средства с повышенным содержанием фтора до окончательного формирования постоянного прикуса.

3. При разработке и производстве профилактических средств, таких как зубные пасты, эликсиры, ополаскиватели важно учитывать необходимость включения микроэлементов, ингибирующих хлор и серу.

4. Организация профилактических мероприятий по поводу кариеса у детей и взрослых должна иметь свои особенности, учитывая завершенность или незавершенность минерализации твердых тканей зубов.