XIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

3D-моделирование эмали зубов человека при нарушенном амелогенезе

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Кутырева А.А. 1

---

1Бюджетное общеобразовательное учреждение г. Омска «Гимназия №19»

Коршунов А.С. 1

---

1Омский государственный медицинский университет

Работа в формате PDF

1.6 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение.

На сегодняшний день сложилось мнение, что эмаль зуба является высокоорганизованной, многофункциональной тканью, со сложной ультраструктурной организацией [7,15,19,20,41,49,51], благодаря которой она на протяжении всей жизни приспосабливается к неблагоприятным факторам внешней и внутренней среды организма [2,3,5,7,9,32,37,40,45,46,60]. Подобное строение эмали у млекопитающих объясняется необходимым условием для эффективного функционирования и предотвращения от нежелательных механических повреждений после прорезывания зуба [17,18,50]. Наномеханические свойства эмали определяются микроструктурой, тканевой организацией и относительным составом органических, минеральных и водных фаз, содержание которых варьируется в зависимости от степени зрелости эмали зуба [5,6,11,15,22,29,38,49,55,58]. В норме содержание органических веществ в непрорезавшемся зубе быстро сокращается на 62%, но не на 100%, при увеличении в три и более раза минеральной массы [13,43,59]. В прорезавшемся постоянном зубе максимальное количество минеральных веществ, но наименьшее количество белка по сравнению с другими тканями организма. Через короткий промежуток после прорезывания зуба созревание эмали не прекращается, происходит дальнейшая деградация эмалевых белков, создается пространство для увеличения минерального содержания, увеличение близости между кристаллами эмали и содержания минералов, за счет увеличения диаметра кристаллов, при одновременной резорбции органической матрицы, что придает эмали большую жесткость [2,8,14,15,16,23,39]. Органическая часть эмали также изменяется в процессе созревания и минерализации [41,43,46,51,53,60]. Постепенно она приобретает фибриллярную форму, а в зрелой эмали органические вещества находятся в виде субмикроскопической фибриллярной сети, которая на всех этапах используется для построения кристаллов [3,27]. После прорезывания низкое содержание органических веществ, в том числе белка, при самой высокой степени минерализации, обеспечивает выполнение защитной функции относительно дентина и пульпы от внешних и внутренних механических повреждений [4,6,7,19,24,31,33,44,45,50].

Таким образом, микроскопические изменения эмали характеризуются последовательными возрастными изменениями [1,2,3,5,7,12,14,17,19.20,23,30,32,56,57,59,60]. В возрасте 7-14 лет в постоянных зубах наблюдается нестабильная, рельефная структура эмали. На большей ее части определяются призменные структуры, при этом головки призм могут выступать на поверхности эмали, лежать на одном с ней уровне или представлять собой углубления, придающие ей ячеистый вид [15,30,40]. Эмаль постоянных зубов человека в возрасте 15-30 лет отличается меньшей рельефностью, структура становится более стабильной, по сравнению с временными зубами [14,23,27,29,33,37,41,43,49]. Для лиц старших возрастных групп в постоянных зубах более характерна гомогенизация структур [7]. После 40 лет эмалевые призмы различаются достаточно четко, имея на поперечном срезе аркообразную, округлую форму или вид замочной скважины [41,42,43]. В таких зубах ближе к поверхности эмалевые призмы более контрастные, что определяется исчезновением ультрамикропор [43].

В этой связи актуальным является изучение механизмов созревания эмали зубов в определенной хронологической последовательности в физиологических условиях, при генетически-детерминированных состояниях, оказывающие влияние на последовательность и закономерность изменчивости.

Цель

Дать сравнительную характеристику структуре минерального компонента эмали зубов при нарушенном амелогенезе и спроектировать 3Д-модель эмали зуба.

Задачи.

1.Дать характеристику структуре эмали зубов с помощью метода электронной микроскопии в норме и нарушенном амелогенезе;

2.Дать характеристику структуре эмали зубов с помощью метода атомно – силовой микроскопии в норме и нарушенном амелогенезе;

3.Оценить возможности использованных методов исследования структурных элементов эмали зубов при нарушенном амелогенезе;

4.Разработать программу для оценки степени зрелости и качества структуры эмали зубов человека при нарушенном амелогенезе.

Объект исследования.

Эмаль 3.8 зубов человека в различные возрастные периоды жизни.

Предмет исследования.

Микроскопическая структура, ультраструктура эмали 3.8 зубов человека в различные возрастные периоды жизни.

Материалы и методы исследования.

Исследование проходило в несколько этапов:

На первом этапе исследования был произведен анализ научной литературы с целью выяснения степени разработанности проблемы, настоящего научного исследования. Были сформированы задачи научной работы и ее цели, выбраны объекты исследования, определены методы их исследования.

На втором этапе исследования в ходе набора первичного исследовательского материала использованы, как методы эмпирического (экспериментальный метод, систематическое наблюдение, счет, измерение), так и методы теоретического познания (выявление и разрешение противоречий, анализ и синтез, сравнение).

На третьем этапе исследования произведена статистическая обработка набранного первичного материала с использованием метода математического анализа.

На четвертом этапе проводилась комплексная стоматологическая оценка исследованной группы лиц и забор ретинированных 3.8 зубов, которые были удалены по ортодонтическим показаниям, из линии перелома в области угла нижней челюсти. При исследовании большое внимание уделено исследованию внешней структуры эмали 3.8 зубов (цвет, дефекты, сколы, пломбы, искусственные коронки, искусственные зубы, другие патологические состояния).

На заключительном этапе - с целью микроскопического исследования на базе Омского государственного технического университета с использованием полировально-шлифовального станка Нейрис, шлифовальных кругов hermes с разной степенью зернистости, полировальных кругов с алмазной суспензией Akasel, разного количества микрон готовили шлифы образцов эмали зубов 3.8. Контроль глубины сошлифованных твердых тканей зубов осуществлялся с помощью «Глубиномера стоматологического». Исследование образцов эмали осуществлялось на оптическом микроскопе марки Olimpus yx 41, с увеличением 1000 крат, денситометрическая оценка ее оптической плотности с помощью срезов компьютерных томограмм в программе Кodak Dental Systems (Trophy 2000). В программе «Trophy» цифровое изображение подвергалось ком­пьютерной обработке, при этом изучалась структура минерального компонента эмали (форма, упорядоченность, характер поверхности эмалевых призм). Ультраструктура эмали зубов изучалось на базе Омского государственного университета с использованием сканирующего зондового микроскопа Solver Pro (NT – MPT, Россия). Анализ образцов АСМ–изображения осуществлялся с использованием программного модуля обработки изображения Image Analysis NT – VDT. В результате были получены снимки зубов у обследованных лиц, по которым осуществлялся анализ взаимоотношения минерального компонента и органического матрикса (степени упаковки, длина, ширина эмалевых призм, размер призматической оболочки).

В исследовании приняло участие 60 человек мужского пола, у каждого было удалено по одному ретинированному 3.8 зубу. Все лица были разделены на 2 группы: группа сравнения (лица без соматический заболеваний и состояний, оказывающие влияние на структуру эмали) и исследованная группа (лица с локальной гипоплазией эмали отдельных групп зубов), каждая группа была разделена на 3 равных подгруппы: 15-20 лет, 21-30 лет, 31-40 лет, в каждой по 10 человек.

Теоретическая и практическая значимость исследования.

Совокупность данных, полученных в ходе исследования, позволили расширить представления о морфогенезе созревания эмали зубов человека в различные возрастные периоды при локальной гипоплазии и без нее. Полученные результаты содержат новые данные о негативном влиянии гипоплазии эмали на ее созревание в различные возрастные периоды жизни с развитием некачественной структуры в виде нарушенного амелогенеза.

Критерии оценки качества эмали позволят разработать и внедрить новые методы и средства первичной профилактики заболеваний твердых тканей зубов, носящие научно-обоснованный и персонализированный характер в стоматологической практике, а также моделировать и виртуально прогнозировать уровень созревания и качества структуры эмали зубов человека.

Краткий обзор литературы по исследуемой проблеме.

Эмаль зуба человека обладает сложной иерархической организацией, которая в течение всей жизни приспосабливается к неблагоприятным факторам внешней и внутренней среды, при чем на ранних стадиях своего развития эмаль зубов испытывает выраженное воздействие от процессов созревания и образования коллагена I типа [1,3,6,16,24,31,36,45,51,57]. Эмаль зуба, самая сложная минерализованная ткань у млекопитающих, которая обладает ультраструктурной организацией, что является необходимым условием функционирования и предотвращения от нежелательных механических повреждений [2,5,6,13,18,19,29,34,47,49]. Эмаль зуба человека является самой твердой тканью в организме человека, и демонстрирует постоянство своей структуры с низкой регенераторной способностью в следствии клеточного апоптоза, возникающей после сложного процесса образования, развития и первичного созревания эмалевых призм [4,5,20,25,28,39,53,55]. Однако ее постоянство на сегодняшний день оспаривается многими авторами, где существует убеждение о ее химическом постоянстве, в физическом аспекте эмаль подвержена изменениям в течение жизни человека [7,17,27,28,45,58,60].

Эмаль зуба обладает долговечностью, свойственной уникальной структуре органа и иерархической организации [5,13,22,34,38,41,53]. На этапе образования и созревания эмали зуба ее микроструктура претерпевает существенные изменения, отличаясь уже на ранних стадиях своей вариабельностью, нестабильностью структуры, в которой активно проходят обменные процессы еще задолго до прорезывания зуба, напрямую зависящая от внутренних воздействий [3,7,15,25,43,48,52]. Именно от первичного процесса развития и созревания эмали зависит дальнейшая судьба всего зуба, ее постоянство микроструктуры и макроструктуры, так как на этапе первичной минерализации уже после прорезывания эмаль зуба испытывает не только внутреннее воздействие, но также и множество внешних воздействий в полости рта [5,6,19,23,33,36,38,47,56].

Эмаль, после прорезывания зуба содержит 95% минеральных веществ, 1% - органических веществ и 4% воды [6, 18, 19, 20, 25, 37, 44, 49, 59].  Это необычно для такого высокого содержания неорганического вещества, размера кристаллов, их концентрации, которые в 1000 раз превышают количество кристаллов в кости [6,16,22,28,31,36,47,51]. Исследования последних лет демонстрируют результаты изменчивости химического состава эмали зубов, особенно после прорезывания зуба, когда за счет физиологических и патологических процессов деминерализации и реминерализации, может изменяться от стехиометрического в сторону фосфата или кальция [7, 22,27,28,33,41,54,57], а представленные данные прошлых лет, говорящие о постоянстве химического состава, больше характерные для эмали зубов уже на этапе третичной минерализации, где взаимоотношения минеральных веществ и органического матрикса не изменяются [3,5,13,23,42,46,53]. Экспериментальные исследования последних лет продемонстрировали, что различный пик массы органических и минеральных веществ, встречается именно в период раннего созревания эмали, еще до прорезывания зуба [3,7,15,22,27, 28,34,45,52]. В норме содержание органических веществ быстро сокращается на 62%, но не на 100%, при увеличение в три и более раза минеральной массы [13,17,23,37,40,58].

Экспериментальный исследования последних лет демонстрируют важность амелогенина в образовании и созревании эмали, а мутации генов вызывают нарушение процесса амелогенеза, с формированием фенотипов незрелой, некачественной эмали зубов человека, формируя тяжелый гипопластический феномен [15,24,25,42,50,51].

Важность передачи сигналов раннему процессу развития обуславливается типами генетических дефектов, которые его нарушают. Генетические изменения, которые влияют на ранние процессы развития, включают в себя транскрипционные факторы, сигнальные молекулы, их рецепторы и приводят к наследственному зубному агенезу (MSX1, PAX9, AXIN2, EDA) или образованию сверхкомплектных зубов (RUNX2, APC) [6,13,19,22,30,44,57].

В отсутствии энамелина фронт минерализации не в состоянии произвести эти появляющиеся ленты, и организованные эмалевые кристаллиты не образуются [6,7,13,24,33,38,51].

Дроздов В.А., Недосеко В.Б. (2004) изучали роль окружающей среды и генетических факторов на образование эмали. В связи с тем, что процесс со­зревания эмали продолжается и после прорезывания зуба, нарушения в амелогенезе могут быть связаны с генетическими нарушениями синтеза эмале­вых белков. Авторы установили, что дефекты в амелогениновом гене приво­дят к аутосомальным формам нарушений в амелогенезе. Беляков Ю.А. (2008) исследовал проявления аутодоминантного локального гипопластического не­совершенного амелогенеза и дентиногенеза. В основном это проявляется в различных видах наследственной гипоплазии эмали и дисплазии дентина.

Именно, несовершенный амелогенез, термин используемый для описания дефектов эмали, которые затрагивают, прежде всего, эмаль зуба. Неудивительно, что именно мутации в генах, приводят к дефекту эмали, но существуют гетерогенности в фенотипических проявлениях, как среди целого рода, так и в пределах одного зубного ряда индивидуума [3,7,17,25,27,28,36,39,49]. Это отчасти потому, что мутации в разных генах приводят к различным клиническим фенотипам, а также потому, что мутации в белках могут приводить к различию в степени тяжести и внешнему виду эмали [13,18,19,27,31,35,42]. Основные категории разделены на гипоплазию (эмаль слишком тонкая из-за дефекта секреции), гипокальцификацию (дефект в минеральных кристаллах) или гипонатурацию (дефект со сниженным удалением органического материала). Кроме того, существует много подкатегорий, в соответствии с фенотипическими особенностями и генетическими моделями наследования [5,6,17,22,45,53,56]. У людей с тяжелым фенотипом, наблюдался очень неудовлетворительная структура эмали. Аномальные клетки были идентифицированы в пределах необычного внеклеточного матрикса. Необходимо обратить внимание, что лица с тяжелым фенотипом имели в полости рта сверхкомплектные зубы, которые как правило имеют некачественную структуру эмали зубов [7,18,19,49,50,55].

Одной из распространенных форм нарушения развития эмали является флюороз, вызванное устойчивым воздействием высоких концентраций фторида во время развития зубов, при котором замедленное удаление белков из органической матрицы играет важную роль в дефектах минерализации эмали [3,19,27,28,30,33,42]. Методом атомно-силовой микроскопии была охарактеризована внешняя структура эмали, с наличием большого количества шероховатостей и вдавлений, наличием большого количества органической матрицы с больших количеством белков эмали при данном заболевании [4,10,14 ,23,25,37,40,51].

Часто кристаллы изменяют вид и конфигурацию в результате появления вдоль оси формирования элементов звездчатой или паукообразной формы, которые образуют своеобразные «уродства» кристаллов, возможно такие образования связаны с незавершенным процессом минерализации или с изменением пространственной конфигурации самих кристаллов относительно органического матрикса.

Гены, связанные с отдельными дефектами эмали, кодируют белки, которые специализируются на активности амелобластов. FAM83H [45] и WDR72 [46] связаны с секрецией или повторным поглощением белков эмали. AMELX [47], ENAM [47], MMP20 [46] и KLK4 [47] кодируют белки, которые секретируются в матрикс эмали. Амелобласты также обусловлены набором генов, которые необходимы для других процессов и связаны с дефектами эмали при синдромах. Атриовентрикулярный буллезный эпидермолиз (JEB) представляет собой гетерогенную группу наследственных кожных заболеваний, связанных с образованием пузырей вызванным травмой, которое иногда включает гипоплазию эмали в качестве клинического проявления генетического заболевания. Два компонента базальной пластинки, связанные с внутренним эпителием эмали, которые расщепляются преамелобластами, представляют собой ламинан 5 и коллаген типа 17 [49]. Дефекты в генах, кодирующих компоненты этих белков (LAMB3 и COL17A1) могут вызвать пограничный буллезный эпидермолиз (JEB) [39,40]. Дефекты в CNNM4, предполагаемом переносщике ионов магния, вызывают дистрофию конусообразного стержня и несовершенство амелогенеза [40], что указывает на то, что выведение магния из матрикса эмали является важной функцией. Идентификация генов, участвующих в наследственных дефектах эмали, проливает свет на функциональные компоненты амелобластов, которые имеют решающее значение для образования эмали зубов.

Таким образом, ранние процессы нарушения развития и созревания обуславливаются разнообразными генетическими дефектами, которые приводят к прорезыванию зубов в полость рта с некачественной эмалью, при этом генетические дефекты могут быть связаны с нарушением синтеза эмалевых белков, нарушение коллагенообразования, уровень мутаций в конечном итоге определяет внешнюю и внутреннюю структуру эмали.

Основная часть.

При изучении денситометрической плотности эмали зубов нижней челюсти в группе сравнения отмечается изменчивость плотности ее минерального компонента. Установлено, что значения оптической плотности минерального компонента эмали зубов нижней челюсти находятся в интервале от 743,9 до 987,74 ед.

Более низкие показатели оптической плотности зубов нижней челюсти в 15-20 лет (Компьютерная томография 1) (Рисунок 1), 21-30 лет (средний показатель e1b 769,52±19,47 ед., средний показатель e2d 868,32±19,19 ед.) (Компьютерная томография 2) (Рисунок 2) относительно 31-40 лет (Компьютерная томография 3) (Рисунок 3).

Наибольшая вариабельность оптической плотности минерального компонента эмали зубов нижней челюсти наблюдается по показателю e1b между 15-20 лет с показателем 765,94±22,04 ед. и 31-40 лет с показателем 827,39±20,21ед. (p<0,05); по показателю e2d между 15-20 лет с показателем 846,58±19,01 ед. и 31-40 лет с показателем 879,97±22,14 ед. (p<0,05), между 21-30 лет с показателем 895,49±19,15 ед. и 31-40 лет с показателем 879,97±22,14 ед. (p<0,05).

При изучении денситометрических показателей обследованных с нарушенном амелогенезе отмечаются низкие показатели оптической плотности зубов нижней челюсти в более молодом возрасте от 15-20 лет (Компьютерная томография 4) (Рисунок 4), 21-30 лет (средний показатель e1b 598,72±27,54 ед., средний показатель e2d 767,53±20,56 ед.) (Компьютерная томография 5) (Рисунок 5) относительно 31-40 лет (Компьютерная томография 6) (Рисунок 6).

Наибольшая вариабельность оптической плотности эмали зубов нижней челюсти наблюдается по показателю e1b между 21-30 лет с показателем 647,41±23,22 ед. и 31-40 лет с показателем 655,11±21,38 ед. (p<0,05); между 15-20 лет с показателем 554,99±21,05 ед. и 31-40 лет с показателем 698,52±25,59 ед. (p<0,05), между 15-20 лет с показателем 554,99±21,05 ед. и 21-30 лет с показателем 654,79±26,32 ед. (p<0,05); между 31-40 лет с показателем 698,52±25,59 ед. и 41-50 лет с показателем 632,13±19,25 ед. (p<0,05).

Таким образом, при анализе данных оптической плотности минерального компонента эмали больших коренных зубов нижней челюсти по данным КТ-денситометрии отмечена тенденция к достоверному увеличению данного показателя с возрастом в группе сравнения, однако оптическая плотность минерального компонента при локальной гипоплазии максимальна в 31-40 лет (655,11±21,38 ед. в точке e1b, 698,52±25,59 ед. в точке e2d). Наименьшие показатели оптической плотности минерального компонента эмали зубов нижней челюсти отмечаются в 15-20 лет при локальной гипоплазии (561,94±30,14 ед. в точке e1b, 554,99±21,05 ед. в точке e2d).

Низкие показатели в исследованной группе, в отличие от группы сравнения, можно объяснить различным уровнем созревания минерального компонента эмали, характерным для своего возрастного периода, а с другой стороны указывает на прочностные характеристики эмали, которые также имеют свои возрастные характеристики в каждой группе.

Исследование минерального компонента эмали зубов методом электронной микроскопии при нарушенном амелогенезе в сравнении лицами группы сравнения, продемонстрировало, что структура минерального компонента эмали зубов при локальной гипоплазии отличается выраженным полиморфизмом в отличие от аналогичных возрастных подгрупп группы сравнения (Таблица 1). В исследованной группе эмалевые призмы имеют неправильную, слабо упорядоченную форму, которая наиболее выражена в 15-20, 21-30 лет. Призмы имеют пятигранные (15-20 лет – 60%, 21-30 лет – 50%) шестигранные фигуры (15-20 лет – 30%, 21-30 лет – 40%) (Рисунок 7).

Отмечается большое количество неровностей и шероховатостей на поверхности эмалевых призм. В 31-40 лет при локальной гипоплазии эмалевые призмы отличаются меньшей вариабельностью структуры (Таблица 1). В данных возрастных периодах встречаются семигранные фигуры эмалевых призм (31-40 лет – 50%), что говорит об активном периоде их созревания, несмотря на значительные отличия по данным показателям от аналогичных возрастных подгрупп группы сравнения (31-40 лет – 60%) (Рисунок 7).

Наименее вариабельной в исследованной группе отмечается подгруппа 31-40 лет, где эмалевые призмы имеют упорядоченную структуру, отмечаются частые семигранные фигуры эмалевых призм (50%). Поверхность эмалевых призм становиться более ровной, встречается меньше шероховатостей и неровностей, однако степень созревания эмалевых призм в данной возрастной группе существенно отличается от аналогичной возрастной подгруппы группы сравнения. Быстрый темп роста эмалевых призм наблюдается в группе сравнения, при локальной гипоплазии процесс созревания эмалевых призм происходит более медленными темпами до 30 лет. Это можно судить по изменению формы эмалевых призм, изменчивость которой наиболее ярко выражена в исследованной группе, характеризуется своеобразными «уродствами» эмалевых призм в 15-20, 21-30 лет. Возможно, такие образования связаны с незавершенным процессом созревания или с изменением пространственной конфигурации самих призм относительно органического матрикса.

Во всех возрастных группах сравнения самый быстрый темп роста эмалевых призм наблюдается в направлении, увеличивающем длину призмы, однако темп роста на плоскости, увеличивающий ширину призмы, является медленным, в группах 41-50, 51-60 лет догоняющий темпы роста эмалевых призм в длину. Безусловно, можно утверждать, что эмалевые призмы в возрастных группах 15-20, 21-30 лет вытягиваются быстрее в горизонтальном направлении. За счет правильного и гармоничного роста, эмалевые призмы быстро видоизменяются из пирамидальной в призматическую форму, имеющую схожую площадь поперечного сечения в основе и верхушке (Таблица 2).

В группе при локальной гипоплазии, как и в группе без нее самый быстрый темп роста эмалевых призм наблюдается в направлении, увеличивающем длину призмы, однако тем роста на плоскости, увеличивающий ширину призмы, является очень схожим с темпом роста длины, что приводит к неправильным пропорциям, изменению формы эмалевых призм, напоминающие различные геометрические фигуры, особенно в группах 15-20, 21-30 лет. В группе 31-40 лет эмалевые призмы увеличивают темп роста в горизонтальном направлении, и они начинают изменять форму, принимая пирамидальную также имея схожую площадь поперечного сечения в основе и верхушке (Таблица 2).

Плотность упаковки и расстояние между эмалевыми призмами являются важными показателями, указывающими на морфологическую зрелость эмали зубов и определяющими ее качественные показатели после прорезывания зуба. Наименьшие показатели расстояния между эмалевыми призмами в группе сравнения (31-40 лет (0,53±0,03 нм)). В группах 15-20 лет (0,65±0,03 нм.), 21-30 лет (0,72±0,02 нм.), отмечаются высокие показатели, что указывает на значительное расстояние между эмалевыми призмами. В группе с локальной гипоплазией имеются количественные изменения по данному показателю, отличающиеся от группы сравнения (в 15-20 лет 1,24±0,39 нм., 21-30 лет 1,57±0,24 нм., 31-40 лет – 1,09±0,12 нм.). Несмотря на отличимые количественные изменения и большое расстояние в группе с локальной гипоплазией, они указывают на активный рост и развитие эмалевых призм, достоверно отличающиеся от нормальных возрастных значений группы сравнения.

Наличие призматических оболочек наблюдали во всех сравниваемых возрастных группах. В возрастных группах сравнения (15-20, 21-30 лет) они представлены большими размерами, на некоторых участках не определяются четкие границы их и органического матрикса, где происходит постоянный переход одной структуры в другую (Таблица 3). В указанных группах не наблюдали их четкой ориентации в виде органических фибрилл и связующих мостиков между ней и органическим матриксом эмали зуба. Структура призматических оболочек методом атомно-силовой микроскопии в указанных группах гомогенная.

Наличие выраженных призматических оболочек в группах 15-20, 21-30 лет можно объяснить недостаточной степенью зрелости органического матрикса ретинированных зубов 3.8, а в группе 31-40 лет степень зрелости достигает высоких показателей, где призматические оболочки становятся меньших размеров.

Во всех возрастных подгруппах при локальной гипоплазии призматические оболочки представлены широким ободком. Важной отличительной особенностью в группах с локальной гипоплазией является отсутствие их четких очертаний с границами органического матрикса. Наибольшую степень очертания границ и гомогенность призматических оболочек встречается в 31-40 лет. Наличие выраженных призматических оболочек указывает на недостаточный уровень зрелости органического матрикса эмали, несмотря на достоверное уменьшение их размеров с возрастом (p<0,05) (Таблица 3).

Методом атомно-силовой микроскопии установлены не только наличие и тесная связь эмалевых призм с призматическими оболочками, но и показана важная роль призматических оболочек в изменении ориентации и распределении эмалевых призм, ее влияние на механические свойства эмали в различные возрастные периоды жизни человека.

3. Выводы.

На основании проведенного нами исследования мы пришли к следующим выводам:

1.Микроскопическая структура минерального компонента эмали ретинированных зубов при локальной гипоплазии характеризуется выраженным полиморфизмом до 30 лет (5-гранные призмы (60% в 15-20 лет, 50% в 21-30 лет), 6-гранные (30% в 15-20 лет, 40% в 21-30 лет), 7-гранные (10% в 15-20 лет, 10% в 21-30 лет)), после 30 лет хаотичный характер сохраняется, но структура становится более упорядоченной. В норме эмалевые призмы характеризуются более упорядоченной структурой, где доля 5-гранных призм максимальна в 15-20 лет (30%), в 21-30 лет – 10%, в 31-40 лет – 5%, и доминируют 7-гранные фигуры (60%).

2. Методом атомно-силовой микроскопии установлено, что эмалевые призмы в группах растут анизотропно, при этом до 30 лет растут медленно в длину и ширину, с возрастом происходит переход из пирамидальной в призматическую форму. При нарушенном амелогенезе правильные темпы роста до 30 лет в длину и ширину, приводят к нарушенной пространственной ориентации эмалевых призм, где они напоминают различные геометрические фигуры.

3.Метод атомно-силовой микроскопии позволяет исследовать не только отдельные структурные элементы эмали 3.8 зубов, а их взаимоотношение, что позволило установить важную роль органического матрикса (ее редукцию) на структуру минерального компонента с возрастом как в норме, так и при нарушенном амелогнезе.

4.Разработанный информационно-аналитический комплекс позволяет на стоматологическом приеме виртуально оценивать характер созревания эмали зубов человека еще в раннем возрасте, прогнозировать неудовлетворительный уровень качества эмали, который встречается при нарушенном амелогенезе.

4. Список литературы.

1. Авраамова, О.Г. Регуляция процесса созревания эмали постоянных зубов у детей при использовании фторидсодержащих зубных паст / О. Г. Авраамова и др. // Стоматология детского возраста и профилактика. – 2015. – Т. 14. - № 1. – С. 54-57.

2. Автандилов, Г.Г. Медицинская морфометрия / Автандилов Г.Г. - М.: Медицина, 1990. – 384 с.

3. Алимский, A.B. Возрастные изменения зубочелюстной системы /А.В. Алимский // Российский стоматологический журнал. - 2004. - № 4. - С. 26- 29.

4. Антонова, И.Н. Методика морфологического и морфометрического анализа поверхности эмали зуба человека с помощью атомно-силовой микроскопии / И. Н. Антонова // Морфология. – 2017. – Т. 150. - №5. – С. 71-76.

5. Антонова, И.Н. Особенности морфологического строения неорганической составляющей эмали и дентина зуба человека на наноуровне / И.Н. Антонова // Морфология. – 2014. – № 146(5). – С. 52-56.

6. Быков, В.Л. Гистология и эмбриология органов полости рта человека : учеб. пособ. / В. Л. Быков. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2014. – 624 с.

7. Вагнер, В.Д. Изменение минерального компонента эмали зубов при дисплазии соединительной ткани в возрастном аспекте / В. Д. Вагнер, В. П. Конев, А. С. Коршунов // Институт стоматологии/ – 2019. - № 2 (83). - С. 20-21.

8. Вагнер, В.Д. Исследование призматических оболочек органического матрикса эмали зубов человека, методом атомно-силовой микроскопии в постнатальном периоде онтогенеза / В. Д. Вагнер, В. П. Конев, А. С. Коршунов, Д.О. Серов // Институт стоматологии – 2019. - № 3(84). - С 94 – 95.

9. Возможности применения рамановской микроспектроскопии для исследования структурных особенностей твердых тканей зубов человека / Ю. В. Мандра и др. // Проблемы стоматологии. – 2011. – № 1. – С. 24-27.

10. Волчек, Д.А. Современные методы обследования пациентов с ретенцией клыков верхней челюсти / Д.А. Волчек // Ортодонтия. - 2006. - № 1. - С. 24-26.

11. Воробьев, Ю.И. Рентгеноанатомия верхней челюсти на ортопантограммах / Ю.И. Воробьев, А.К. Надточий // Стоматология. - 2005. - № 6. - С. 40-43.

12. Ганиев, И.А. Роль нижних третьих моляров в возникновении зубочелюстных аномалий и деформаций: автореф. дис. … канд. мед. наук / Ганиев Ильяс Абдулганиевич. - М., 1993. - 21 с.

13. Гасюк, А. П. Особые эпимикроскопические структуры эмали и дентина зуба / А. П. Гасюк, Т. В. Новосельцева, А. П. Костыренко // Вестник проблем биологии и медицины. – 2013. – № 4. - Т.1(104). – С. 251-252.

14. Гончаров, В.В., Методы измерения зубов. / В.В. Гончаров, С.В. Дмитриенко, А.И. Краюшкин, В.В. Сидоров. - Волгоград, 1998. - 48 с.

15. Денисова, Л. А. Акустическая гистология тканей зуба / Л.А. Денисова // Стоматология. – 2004. – №1. – С. 4-8.

16. Жорова, Т.Н. Процесс созревания эмали постоянных зубов после прорезывания и влияние на него различных факторов: автореф. дис. … канд. мед. наук: 14.00.21 / Жорова Татьяна Николаевна. – Омск, 1989. – 24 с.

17. Заксон, М.Л. Состояние зубов у лиц пожилого и старческого возраста / М.Л. Заксон // Стоматология. – 1969. - №4. - С.29-32.

18. Ипполитов, Ю.А. Функциональная морфология эмали человеческого зуба Текст. / Ю.А. Ипполитов // Вестник новых медицинских технологий. -2010. Т. 17. - №2. - С. 56-57.

19. Костиленко, Ю.П. Структура зубной эмали и ее связь с дентином / Ю.П. Костиленко, И. В. Бойко // Стоматология. – 2005. – Т. 85. - № 5. – С. 10-13.

20. Леонтьев, В.К. Эмаль зубов как биокибернетическая система / В.К. Леонтьев. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2016. – 72 с.

21. Лидман, Г.Ю. Комплексная морфологическая оценка твердых тканей зуба при кариозном поражении Текст. / Г.Ю. Лидман, П.Я. Ларионов, C.B. Савченко // Сибирский медицинский журнал. - 2009. - №3. - С. 67-72.

22. Мандра, Ю.В. Морфоструктура, микрорельеф, качественный и количественный состав поверхности зубов при ранней стадии повышенной стираемости/ Ю.В. Мандра, А.В. Легких, Д. В. Киселева // Проблемы стоматологии. – 2016. – № 2(12). – С. 30-35.

23. Миронов, В. Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии: учебное пособие / В.Л. Миронов. – Н. Новгород: Российская Академия Наук, Институт физики микроструктур, 2004. – 114 с.

24. Пихур, О. Л. Возрастные изменения состава и строения твердых тканей зуба взрослого человека: дис. … д-ра мед. наук : 14.01.30, 14.01.14 / Пихур Оксана Львовна. – СПб., 2015. – 333 с.

25. Самусев, Р.П. Основы клинической морфологии зубов / Р.П. Самусев, С.В. Дмитриенко, А.И. Краюшкин. - М.: Мир и Образование, 2002. - 368 с.

26. Усанов, Д.А. Исследование поверхности материалов методом сканирующей атомно-силовой микроскопии: учебное пособие / Д.А. Усанов, Р.К. Яфаров. – Изд-во Сарат. ун-та, 2006. – 23 с.

27. Шумилович, Б. Р. Новые аспекты изучения ультраструктуры эмали и решения проблемы краевого прилегания композитов / Б. Р. Шумилович, Д. А. Кунин, В. Н. Красавин // ВНМТ. – 2013. – № 2. – С. 330-333.

28. Шумилович, Б.Р. Современные представления о кристаллической структуре гидроксиапатита и процессах возрастных изменений эмали зуба (исследование in vitro) / Б. Р. Шумилович // Журнал анатомии и гистопатологии. – 2015. – Т.4. - № 1. – С. 77-86.

29. Alkawas,S. Ultrastructureandcompositionofbase-ment membraneseparatingmatureameloblastsfromenamel / S. Alkawas,H.Warshawsky//ArchOralBiol. - 2008. - №53. – Р. 310-317.

30. Bartlett,J.D. Proteinasesindevelopingdentalenamel / J.D. Bartlett,J.P.Simmer// CritRev OralBiolMed. - 1999. -№10. – Р. 425-441.

31. Bei,M. Moleculargeneticsofameloblastcelllineage / M. Bei // ExpZoolBMol DevEvol. - 2009. - №312(B). – Р. 437-444.

32. Beniash,E. Transientamorphous calcium phosphateinformingenamel / E. Beniash,R.A. Metzler,R.S. Lam,P.U.Gilbert//JStructBiol. - 2009. - №166. – Р 133-143.

33. Daculsi,G. Lengthand shapeof enamel crystals / G. Daculsi,J. Menanteau,L.M. Kerebel,D. Mitre//CalcifTissueInt. - 1984. - №36. - Р. 550-555.

34. DeanM.C. Therelationbetweenlong-periodincre-mental markingsindentineanddailycross-striationsinenamelin humanteeth / M.C. Dean,A.E. Scandrett// ArchOral Biol. - 1998. - №41. – Р. 233-241.

35. Dental enamel roughness with different acid etching times: Atomic force microscopy study / B. B. Cerci [et al.] // European Journal of General Dentistry. – 2012. – № 1. – Р. 187-191.

36. Fincham,A.G. Self-assemblyofarecombinantamelogeninproteingen-erates supramolecular

structures / A.G. Fincham, J. Moradian-Oldak,J.P. Simmer, P. Sarte, E.C. Lau, T. Diekwisch//JStructBiol. - 2009. - №112. – Р. 103-109.

37. FinchamA.G.,Moradian-OldakJ.,SimmerJ.P. Thestructuralbiology ofthe developingdentalenamelmatrix / A.G. Fincham,J. Moradian-Oldak,J.P. Simmer//JStructBiol. - 1999. - №126. – Р. 270-299.

38. FitzGerald,C.M.Doenamelmicrostructureshaveregulartimedepen-dency. Conclusionsfromtheliteratureandalarge-scalestudy / C.M.FitzGerald//JHumEvol. – 1998. - №5. – Р. 371-386.

39. Gibson,C.W.Regulationofamelogeningeneexpression /C.W. Gibson // CritRevEukaryot GeneExpr. – 2009. - №9. – Р.45-57.

40. Gibson,C.W.Amelogenin-deficientmicedisplayanamelogenesis imperfectaphenotype /C.W. Gibson,Z.A. Yuan,B. Hall,G. Longenecker,E. Chen,T. Thyagarajan,etal. //JBiol Chem. – 2001. - №276. – Р.31871-31875.

41. Inai,T.Immunohistochemicaldemonstrationofamelogeninpenetrationtoward thedentalpulp intheearlystagesofameloblastdevelopmentinrat molartoothgerms / T. Inai,T. Kukita,Y. Ohsaki,K. Nagata,A. Kukita,K. Kurisu// AnatRec. – 1991. - №229. – Р.259-270.

42. Joseph, B.K. Insulin-likegrowth factor-I receptor in thecell biology ofthe ameloblast: animmunohisto-chemicalstudyonthe ratincisor / B.K. Joseph,N.W. Savage,W.G. Young,M.J. Waters //EpithelialCellBiol. - 1994. - №3. – Р.47-53.

43. Kallenbach,E. Finestructureofdifferentiatingameloblastsinthe kitten / E. Kallenbach//AmJ Anat. – 1997. - №145. – Р.283-317.

44. Kerebel, B.Ultrastructuralstudiesofenamel crystallites / B. Kerebel,G. Daculsi,L.M. Kerebel//JDentRes. – 1979. - №58. – Р.844-851.

45. Kodaka,T. Structuralandcalcificationpatternsof the neonatallineintheenamelofhumandeciduousteeth / T. Kodaka, T. Sano, S. Higashi//ScanningMicrosc. – 1999. - №10. – Р.737-743.

46. Low, S.B. Reductionin Dental Hypersensitivity with Nano-Hydroxyapatite, Potassium Nitrate, Sodium Monoflurophosphateand Antioxidantsю / S.B. Low, E. P. Allen, E.D. Kontogiorgos // The Open Dentistry Journal. – 2015. – Vol.9. – Р. 92-97.

47. Lu,Y. Functions ofKLK4andMMP-20indentalenamelformation / Y. Lu,P. Papagerakis,Y. Yamakoshi,J.C. Hu,J.D. Bartlett,J.P. Simmer // BiolChem. – 2008. - №389. – Р.695-700.

48. Miake, Y. Epitaxialovergrowthof apatitecrystalsonthethin-ribbonprecursoratearlystagesofporcine enamelmineralization / Y. Miake,S. Shimoda,M. Fukae,T. Aoba// CalcifTissueInt. – 1993. - №53. – Р.249-256.

49. Nanci,A.Enamel:composition,formation,andstructure.In:TenCate’soralhistologydevelopment,structure,andfunction / A. Nanci// St.Louis,MO,USA:Mosby. - 2003. –Р.145-191.

50. Nanci,A. Developmentofthetoothanditssupportingtissues / A. Nanci//In: TenCate’soralhistologydevelopment,structure,andfunction.7thed. NanciA,editor.St.Louis,MO,USA:Mosby. – 2008. –Р.79-107.

51. Ronnholm, E.TheamelogenesisofhumanteethasrevealedbyelectronmircoscopyI.Thefinestructureoftheameloblasts / E. Ronnholm // JUltrastructRes. – 1992. - №6. – Р.229-248.

52. Sasaki, S. CyclicalchangesinpHinbovine developingenamelassequentialbands / S. Sasaki,T. Takagi,M. Suzuki // ArchOralBiol. – 1991. - №36. – Р.227-231.

53. Sasaki, T. Cellbiologyoftoothenamelformation.Functionalelec-tronmicroscopicmonographs / T. Sasaki // MonogrOralSci. – 1990. - №14. – Р.1-199.

54. Sawada, T.Ultrastructureandcompositionofbasement membranesinthetooth / T. Sawada,S. Inoue// IntRevCytol. – 2001. - №207. – Р.151-194.

55. Skobe, Z. Enamel rod formation in the monkey observed by scanning electron microscopy / Z. Skobe // Anat Rec. - 1977. - №187. - Р.329–333.

56. Lester, K.S. Adult Phyllostomid (bat) enamel by scanning electron microscopy – With a note on dermopteran enamel / K.S. Lester, S.J. Hand, F. Vincent // Scanning Microsc. – 1988. - №2. – Р.371–383.

57. Skobe, Z. Enamel rod formation in the monkey observed by scanning electron microscopy / Z. Skobe // Anat Rec. – 1977. - №187. – Р.329–333.

58. Sato, I. Morphology of the teeth of the American alligator (Alligator mississippiensis); fine structure and chemistry of the enamel / I. Sato, K. Shimada, A. Yoko, J.C. Handal, N. Asuwa, T. Shii // J Morphol. – 1990. - №205. – Р.165–172.

59. Bolte, M. The enamel of larval and adult teeth of Ambystoma mexicanum Shaw (Urodel: Ambysotmatidae) – a SEM study / M. Bolte, G. Clemen // Zool Anz. – 1992. - №228. – Р.167–173.

60. Ripa, L.W. The prismless outer layer of deciduous and permanent enamel / L.W. Ripa, A.J. Gwinett, M.G. Bounocore // Arch Oral Biol. – 1966. - №11. – Р.41–48.

Приложения.

Таблица 1 - Характеристика эмалевых призм по данным электронной микроскопии в обследованных группах

Таблица 2 – Размерные характеристики эмалевых призм у обследованных лиц по данным атомно-силовой микроскопии

Таблица 3 – Размеры призматических оболочек органического матрикса эмали зубов в обследованных группах по данным атомно-силовой микроскопии

Компьютерная томография 1 - Ориентиры Рис. 1 – Участок КТ-денситометрической определения оптической плотности зуба / плотности минерального компонента зуба в 15-20 лет (группа сравнения)

Компьютерная томография 2 - Ориентиры Рис. 2 – Участок КТ-денситометрической определения оптической плотности зуба / плотности минерального компонента зуба в 21-30 лет (группа сравнения)

Компьютерная томография 3 - Ориентиры Рис. 3 – Участок КТ-денситометрической определения оптической плотности зуба / плотности минерального компонента зуба в 31-40 лет (группа сравнения)

Компьютерная томография 4 - Ориентиры Рис. 4 – Участок КТ-денситометрической определения оптической плотности зуба / плотности минерального компонента зуба в 15-20 лет (исследованная группа)

Компьютерная томография 5 - Ориентиры Рис. 5 – Участок КТ-денситометрической определения оптической плотности зуба / плотности минерального компонента зуба 3.8 в 21-30 лет (исследованная группа)

Компьютерная томография 6 - Ориентиры Рис. 6 – Участок КТ-денситометрической определения оптической плотности зуба / плотности минерального компонента зуба в 31-40 лет (исследованная группа)

Рис. 7 – Характер упаковки эмалевых призм в обследованных группах (электронная микроскопия)