Pathophysiological and histological changes in the vasculature of the dental pulp devitalization

Full Text

Возникновение и течение пульпита многие исследователи связывают с инфекцией, воспалением и сосудистыми расстройствами [1-3]. При пульпите наблюдают выраженные изменения в пульпе зубов и ее сосудах [4-6], отмечают набухание и пролиферацию эндотелия, склеротические изменения артерий и артериол [4, 7, 8]. Один из древнейших способов лечения пульпита - метод девитализации пульпы, или ее «умерщвление». Девитализация - это деструкция соединительнотканных, нервных и мышечных структур ткани пульпы с полным нарушением ее функции, в том числе ее болевой чувствительности [9, 10]. В Для корреспонденции: Сирак Сергей Владимирович, д-р мед. наук, проф., зав. кафедрой стоматологии Ставропольского государственного медицинского университета, E-mail: sergejsirak@yandex.ru 1836 г. шведский врач Spooner А. впервые применил мышьяк для процедуры обезболивания при удалении сосудисто-нервного пучка из корневого канала [5, 11, 12]. Несмотря на современные возможности по витальной экстирпации пульпы под местной анестезией, стоматологи все еще используют препараты, содержащие мышьяковистые соединения и парафор- мальдегидные смолы, в зависимости от их состава продолжительность воздействия на пульпу зуба может колебаться от 28 ч до 15 сут [13-15]. Мышьяковистый ангидрид как протоплазматиче- ский яд воздействует на окислительные ферменты пульпы, приводит к местному нарушению тканевого дыхания и явлениям гипоксии, он блокирует тиоло- вые соединения, выполняющие функции кофермен- тов дыхания [3, 8]. В ответ на первичное раздражение Оригинальная статья в пульпе отмечают расширение кровеносных сосудов, особенно капилляров, развивается тромбоз, возникают кровоизлияния, зависящие от изменения стенок сосудов. Отек приводит к сдавливанию ткани пульпы. Нервные волокна пульпы претерпевают зернистый распад миелиновых оболочек, узловатое набухание и распад осевого цилиндра. Изменения во всех группах клеточных элементов пульпы сводятся к гибели клеток, в первую очередь одонтобластов [1, 2]. Глубина поражения пульпы находится в непосредственной связи со сроком действия и дозой мышьяковистой кислоты. Длительное воздействие мышьяковистой кислоты может вызывать токсические изменения в периодонте и некроз окружающих тканей, рекомендуемая продолжительность действия в однокорневых зубах - 24 ч, в многокорневых - 48 ч. Менее токсичными свойствами (особенно на ткани периодонта) обладает параформальдегидная паста [5]. В ее состав как основной действующий агент входит параформальдегид - продукт полимеризации формальдегида. Он обладает выраженным бактерицидным действием, которое связано с выделением газообразного формальдегида. Высокие концентрации параформальдегида при пролонгированном его действии вызывают некроз тканей. Механизм действия формальдегида состоит в его влиянии на эндотелий капилляров, расширении кровеносных сосудов, стазе крови в них и постепенной мумификации ткани пульпы, которая превращается в сухой серый тяж. Под влиянием паст, содержащих параформальдегид, девитализация пульпы наступает через 6-7 дней в однокорневых зубах и через 10-14 дней - в многокорневых. Сроки наложения пасты зависят также от характера воспаления пульпы зуба и выбора метода лечения, т. е. частичного или полного удаления воспаленной пульпы. Таким образом, принцип воздействия девитализи- рующих пульпу средств изучен достаточно хорошо, однако кровоснабжение пульпы при девитализации пульпы различными препаратами до настоящего времени остается недостаточно изученным. Вместе с тем решение вопроса «остаточного пульпита» и купирования кровотечения из корневого канала при экстирпации пульпы во многом зависит от понимания патофизиологических механизмов, происходящих в ее сосудистой сети. Во многих работах описывают изменения, развивающиеся в артериях пульпы. Зачастую авторы лишь упоминают о состоянии сосудов и анастомозах пульпы, но не указывают их тип, принадлежность к артериальному или венозному руслу [16, 17]. Особенно скудно освещены в литературе микроциркуляция и регуляторные механизмы кровотока пульпы зуба при ее девитализации. Цель исследования - изучение состояния микро- сосудистой сети пульпы зуба при ее девитализации с использованием мышьяковистого ангидрида и параформальдегида. Материал и методы Экспериментальное исследование проведено на баранах в возрасте 12 лет. Под общим наркозом производили трепанацию резцов нижней челюсти со щечной поверхности до просвечивания пульпы и обнажали последнюю с помощью стоматологического зонда. В 1-й основной группе (4 животных, 24 зуба) для девитализации пульпы использовали параформальдегид, во 2-й (4 животных, 24 зуба) - мышьяковистый ангидрид. В контрольной группе (4 животных, 24 зуба) зубы оставляли с обнаженной пульпой без наложения девитализирующего препарата на протяжении всего эксперимента. Во всех группах зубы удаляли через 12 ч и 1, 2, 3, 7 и 14 сут. После удаления зубы фиксировали в 10% растворе забуференного формалина и декальцинировали в 20% растворе азотной кислоты. Материал после проводки через спирты восходящей плотности заливали в парафин. Гистологические срезы окрашивали гематоксилином и эозином, по Маллори и Массону. Морфометрические исследования проводили с использованием программы Видео-Тест-Морфология 5.1 для Windows. Подготовку материала для электронно-микроскопических исследований проводили по общепринятым методикам - биопрепараты фиксировали в 10% нейтральном формалине и в 2% глутаральдегиде на буферном растворе с нейтральной рН = 6,8-7,2. Фиксация происходила при комнатной температуре. Выделенную коронковую пульпу фиксировали в 10% формалине в течение 2 сут, с последующей проводкой, заливкой и получением супертонких серийных срезов на микротоме Malex по методике Dole А. (2010). Исследуемые образцы пульпы зуба приклеивали на предметный столик токопроводящим клеем и изучали в растровом электронном микроскопе OLIMPUS (Япония) при ускоряющем напряжении от 5 до 80 мВ. Растровую электронную микроскопию проводили на аппарате JEOL серии JSM-6510 с сохранением полученных изображений в формате JPEG. Результаты При анализе гистологических препаратов пульпы зубов в контрольной группе установлено, что в пульпе обнаружены капилляры различных типов. Капилляры с непрерывной эндотелиальной выстилкой численно преобладают над фенестрированными и характеризуются наличием активного вакуолярного и в меньшей степени микропиноцитозного транспорта. В их стенке присутствуют отдельные перициты, которые располагаются в расщеплениях базальной мембраны эндотелия. В корневом канале артериолы отдают боковые ветви к слою одонтобластов, причем их диаметр уменьшается в направлении коронки. В стенке мелких артериол гладкие миоциты располагаются циркулярно и не образуют сплошного слоя. Фе- нестрированные капилляры составляют 5-7% общего числа капилляров и располагаются преимущественно вблизи одонтобластов. Через 1 сут после начала эксперимента поры в цитоплазме эндотелиальных клеток фенестрированных капилляров имеют диаметр в среднем 60-80 мкм и закрыты диафрагмами; перициты в их стенке отсутствуют. Начиная со 2-х суток эксперимента быстро развивается гиперемическая реакция вследствие заполнения этих капилляров кровью. К 3-м суткам капиллярная сеть, окружающая одон- тобласты, смещается в центральном направлении, большая часть артериоловенулярных анастомозов, осуществляющих прямое шунтирование кровотока, заполняется кровью, перебрасываемой из артериального русла в венозное (с деятельностью этого механизма связывают периодичность болей при пульпите). К 5-м суткам капилляры в промежуточном слое пульпы (субодонтобластическое капиллярное сплетение), откуда капиллярные петли проникают в слой одонтобластов, практически не прослеживаются. В 1-й основной группе, где использовали для де- витализации пульпы параформальдегид, уже на 1-е сутки обнаруживают изменения в путях микроциркуляции крови в пульпе. Диаметр артериол пододонто- бластического и центрального слоев пульпы несколько уменьшен. В местах отхождения прекапилляров наблюдают сужение артериол. Многие преартерио- лярные и прекапиллярные сфинктеры находятся в сокращенном состоянии. Эндотелиальные клетки арте- риол местами гипертрофированы. В прекапиллярах, капиллярах и посткапиллярах одонто- и субодонто- бластического слоя пульпы появляется извилистость. Венулы, венуло-венулярные анастомозы расширены (особенно это хорошо видно на фоне суженных ар- териол), расстояние между ядрами эндотелиальных клеток увеличивается. Артериоло-артериолярные мостики обычно находятся в спазмированном состоянии. Артериоло-венулярные анастомозы с нерегулируемым и регулируемым кровотоком также изменены. Сосудистые шунты с нерегулируемым кровотоком чаще расширены, в сосудистых шунтах с регулируемым кровотоком зачастую сужен артериолярный сегмент. Нарушения в путях микроциркуляции крови сопровождаются увеличением числа одонтобластов округлой формы, укорочением их отростков, появлением вакуолей. Местами отдельные нервные волокна утолщены. На 3-и сутки стенки артериол и прекапилляров пульпы фрагментарно сужены. Их эндотелиальная выстилка мозаична, т. к. наряду с неизмененными (продолговатыми, уплощенными, иногда овоидны- ми) наблюдаются утолщенные, гипертрофированные эндотелиальные клетки. Гладкомышечные клетки в стенках артериол располагаются как циркулярно, так и продольно. В последнем случае наблюдают гофри- рованность стенки артериолы и уменьшение длины сосуда. Эндотелиальная выстилка, выступая в просвет сосуда, уменьшает его внутренний диаметр. Преарте- риолярные и прекапиллярные сфинктеры находятся преимущественно в замкнутом состоянии. Для капилляров и посткапилляров свойственна извилистость и неровность контуров (рис. 1, а на вклейке). На 5-е сутки эксперимента там, где извилистость звеньев микроциркуляторного русла выявляется и в норме, происходит увеличение количества и глубины зигзагов, что, вероятно, приводит к возникновению полей вторичных скоростей и способствует более полному перемешиванию крови, интенсифицирует процессы газообмена. Диаметр капилляров расширяется за счет использования контрактильных свойств эндотелия (рис. 1, б на вклейке). Эндотелиальные клетки увеличены в объеме, их ядерные зоны выступают в просвет капилляров. Выпячивание ядерных зон при- Original article водит к неровности рельефа люминарной поверхности капилляра, в результате чего иногда перекрывается его внутренний просвет. На 7-е сутки в одонто- и субодонтобластическом слое пульпы выявляют нефункционирующие и облитерированные капилляры. Значительно уменьшается количество капиллярных петель, проникающих в глубину слоя одонтобластов (рис. 1, в на вклейке). Проницаемость стенки капилляров местами нарушается, и за пределы сосудов выходят плазма и форменные элементы крови. Вследствие пропитывания белковым инфильтратом стенок сосудов микроциркуляторного русла нарушается их импрегнация, местами эндотелий приобретает гомогенную окраску, и выявляются лишь контуры сосудов. Капилляры, посткапилляры заполнены форменными элементами крови. Диаметр венул, просветы венуло- венулярных анастомозов увеличены, местами за счет пролиферации эндотелия их стенки утолщены. К 14-м суткам в артериоло-венулярных анастомозах с регулируемым кровотоком наблюдают тотальное сужение артериолярного отдела, и наоборот - расширение и извилистость венулярного отрезка. Выявляют признаки венозной гиперемии. Вследствие расстройства регионарного кровотока нарушается ориентировка одонтобластов, отмечают их частичный некроз (рис. 1, г на вклейке), в их слое определяют различной величины вакуоли, ядра одонтобластов иногда находятся в состоянии пикноза. Количество клеточных элементов во всех слоях пульпы уменьшено, нервные волокна местами варикозно расширены. Во 2-й основной группе, где использовали для деви- тализации мышьяковистый ангидрид, патологические изменения в сосудистой сети пульпы отмечают уже через 12 ч. Внутренний диаметр артериол уменьшается (по сравнению с контрольной и 1-й основной группами), а наружный увеличивается за счет увеличения сосудистой стенки. Интима утолщена, гладкомышечные клетки в стенке артериол теряют свою однородность, и наряду с обычными гладкомышечными клетками встречаются атрофичные, появляется своеобразный феномен «зубчатости» наружной сосудистой стенки. Практически все артериолы облитерированы и склеро- зированы (рис. 2, а на вклейке). Наблюдают гиалиноз и склероз стенок артериол. Полностью облитерируют- ся добавочные сосуды, проникающие в пульпу из периодонта через дельтовидные разветвления в области верхушки корня. Усугубляются извилистость и неровность контуров прекапилляров, в местах расположения гладкомышечных клеток просветы их сужены. К концу 1-х суток после начала эксперимента в данной группе практически все капилляры облите- рируются, что приводит к разрежению капиллярных сетей и образованию бессосудистых полей, наблюдают плазморрагию и некроз стенок уже более крупных кровеносных сосудов (рис. 2, б на вклейке). Толщина тканевого слоя между двумя питающими капиллярами возрастает до критической, что полностью прекращает обмен веществ в пульпе. Ко 2-м суткам капилляры неравномерно расширены, наблюдают выход форменных элементов за пределы стенки сосудов и образование очагов кровоизлияний. В пульпе происходит процесс атрофии клеточных элементов, Оригинальная статья что приводит к склерозированию и развитию сетчатой атрофии пульпы (рис. 2, в на вклейке). Вследствие пропитывания стенок сосудов белком извращается их импрегнация. В венулах и венуло-венулярных анастомозах увеличивается толщина стенок за счет пролиферации эндотелия. Местами посткапилляры и вену- лы переполняются кровью, что ведет к увеличению их проницаемости и инфильтрации тканей. К 3-м суткам в артериоло-венулярных анастомозах с регулируемым кровотоком происходит полная облитерация артериолярного отдела и выключение этого звена микроциркуляторного русла из кровотока, что приводит к прекращению тока крови по венам и развитию стаза. Вследствие глубоких изменений в путях микроциркуляции в пульпе усиливаются дегенеративные процессы, сопровождающиеся уменьшением количества клеточных элементов, гибелью значительной части одонтобластов. Пульпа фиброзно уплотняется, подвергается склерозу. Наряду с дистрофическими процессами отмечают явления хронического воспаления с ограниченными или обширными лимфоидными и плазматическими инфильтратами и тотальным некрозом (рис. 2, г на вклейке). Заключение Нарушение микроциркуляции и морфологические изменения пульпы вне зависимости от химического состава девитализирующего вещества происходят путем лавинообразного нарастания склеротических изменений в сосудах. Однако наряду с патологически измененными встречаются и нетрансформиро- ванные кровеносные сосуды (1-я основная группа). При девитализации с использованием параформальдегида наиболее выраженные изменения наблюдают в капиллярном, прекапиллярном и артериальном звеньях микроциркуляции, что приводит к медленно нарастающей гипоксии, нарушению обмена веществ и дистрофическим изменениям в пульпе (особенно в срок 7-14 сут). В данной группе определяют несоответствие между степенью сосудистых изменений и деструктивными процессами в пульпе, что может проявляться в повышенной кровоточивости при экстирпации пульпы из корневого канала. При девитали- зации с использованием мышьяковистого ангидрида разрушение микроциркуляторного русла приобретает характер необратимого процесса уже к концу 1-х суток, завершаясь на 3-и сутки тотальным некрозом всей сосудистой сети пульпы зуба. Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

About the authors

A. G Sirak

Stavropol State Medical University Health Ministry of Russian Federation

355017, Stavropol

E. V Shchetinin

Stavropol State Medical University Health Ministry of Russian Federation

355017, Stavropol

Sergey Vladimirovich Sirak

Stavropol State Medical University Health Ministry of Russian Federation

Email: sergejsirak@yandex.ru
Dr. med. Sciences, Professor, head. the Department of stomatology of the Stavropol state medical University 355017, Stavropol

M. Yu Vafiadi

Stavropol State Medical University Health Ministry of Russian Federation

355017, Stavropol

A. A Adamchik

Kuban State Medical University Health Ministry of Russian Federation

350063, Krasnodar

T. L Kobylkina

Stavropol State Medical University Health Ministry of Russian Federation

355017, Stavropol

References

Supplementary files