Исследование твердых тканей коронки зуба с использованием сканирующей электронной микроскопии и применением элементного анализа
- Авторы: Павлова Т.В.1, Павлова Л.А.2,3, Павлова О.М.1, Хазем Х.4, Новиков В.Ю.3, Каплин А.Н.5, Тверская А.В.6, Затолокина М.А.5,7
-
Учреждения:
- Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова
- Медицинский институт
- Белгородский государственный национальный исследовательский университет
- Медицинский институт, Белгородский государственный национальный исследовательский университет
- Курский государственный медицинский университет
- Медицинский институт Белгородский государственный национальный исследовательский университет
- Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева
- Выпуск: Том 21, № 2 (2024)
- Страницы: 92-96
- Раздел: Оригинальные исследования
- URL: https://journals.eco-vector.com/1994-9480/article/view/634770
- DOI: https://doi.org/10.19163/1994-9480-2024-21-2-92-96
- ID: 634770
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Внедрение новых методических подходов актуализирует проведение исследований, позволяющих устанавливать взаимосвязи между элементным составом твердых тканей зуба и данными микроскопического анализа. При использовании сканирующей электронной микроскопии выявлен характер расположения и размеры эмалевых призм, дано описание строения начальной и конечной эмали. Исследована зона дентино-эмалевого соединения, особенности расположения дентинных канальцев и состав матрикса дентина. Доказано, что содержание воды, органических веществ, натрия и калия больше в дентине, а концентрация магния, фосфора и кальция выше в эмали.
Ключевые слова
Полный текст
Коронка – часть зуба, выступающая над поверхностью десен и обращенная в полость рта. Дентин определяет форму зуба, формирует стенки пульпарной камеры и покрыт эмалью – особой бесклеточной минерализованной структурой, которую условно принято называть тканью. Изучение тканей зуба имеет целый ряд трудностей, среди которых, с одной стороны, сложности получения образцов зубов, удаленных по клиническим показаниям, но не имеющих патологических изменений. С другой – необходимость специальной подготовки материала для морфологических исследований (фиксации, дегидратации, декальцинации, контрастирования и т.п.), что часто приводит к искажению структуры и артефактам.
Совершенствование методик, применение методов атомно-силовой и растровой микроскопии позволило расширить представления об организации микрорельефа поверхности эмали [1, 2, 3, 4], возрастных особенностях организации твердых тканей зуба [5, 6]. Уточнены детали строения дентино-эмалевого соединения [7], капиллярно-пористых пространств эмали [8, 9], изучается микрохимический состав твердых тканей зуба [10]. Одной из важных проблем является установление взаимосвязей между химическим составом твердых тканей зуба и их микроскопической организацией.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Исследование твердых тканей коронки зуба с использованием сканирующей электронной микроскопии и применением элементного анализа.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
В исследовании использовали постоянные зубы пациентов в возрасте от 35 до 50 лет, 5 резцов и 5 моляров удалены по ортодонтическим показаниям. Для изучения ультраструктуры коронки зубов применяли растровый микроскоп FE Quanta 200 3D. Элементный состав тканей зуба, процентное содержание органических веществ, воды, калия, натрия, магния, кальция, фосфора, исследовали на детекторе регистрации спектров характеристического рентгеновского излучения фирмы EPAX, чувствительность метода 10–13 – 10–15 грамм. Статистическую обработку полученных результатов осуществляли с использованием программ Microsoft Excel и Statistica 6.0.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Проведенное макроскопическое исследование показало, что анатомическая структура коронки удаленных зубов не изменена. Эмаль изученных зубов имела гладкую, блестящую поверхность без видимых дефектов и патологических изменений. Цвет варьировался от оттенков белого до желто- коричневого в зависимости от возраста и состояния гигиены полости рта.
На сканирующих электронных микрофотографиях эмали выявлены эмалевые призмы (рис. 1), которые на продольных срезах имели слегка изогнутую волнистую S-образную форму, а на поперечных – вид арок. Диаметр призм, расположенных ближе к дентино-эмалевой границе, был (3,02 ± 0,30) мкм, что значительно меньше таковых в области поверхности зуба (5,45 ± 0,61) мкм. Основу эмали составляли крупные кристаллы гидроксиапатита, напоминающие вытянутые неправильные шестиугольники, между которыми сохранялись микропространства. Кристаллические структуры располагались упорядочено: в центральной части призмы лежали практически параллельно длинной оси, а в удаленных участках – веерообразно. Узкий периферический слой «оболочки» или «короны призмы» обладал меньшей электронной плотностью. В межпризменном веществе кристаллы лежали перпендикулярно кристаллам призм. Наружный слой – конечная эмаль – чрезвычайно вариабельный по строению: в одних участках обнаружены плотные беспризменные зоны, в других эмалевые призмы достигали самой поверхности зуба.
При сканирующей электронной микроскопии поверхность эмали представлена характерными образованиями в виде неровностей и мелких вдавлений (ямок), создающих структуру на подобии сот. Начальная эмаль – внутренний слой толщиной (7,50 ± 2,82) мкм – не содержала призм. В области дентино-эмалевого соединения встречались участки с большим содержанием белков и слабо минерализованными эмалевыми призмами: эмалевые пластинки, пучки и веретена.
Рис. 1. Эмаль (резец). Сканирующая электронная микрофотография (×1000)
Дентин коронки зуба содержал межклеточное вещество (обызвествленный матрикс), пронизанное канальцами (трубочками) (рис. 2).
Рис. 2. Дентин (резец). Сканирующая электронная микрофотография (×30 000)
В матриксе обнаружены коллагеновые волокна и протеогликаны, кристаллические структуры располагались либо между фибриллами, либо на их поверхности, реже – внутри волокон. Кристаллы в дентине мельче, чем в эмали, они различны по форме: игольчатые в околопульпарной зоне, пластинчатые ближе к дентино-эмалевому соединению. Слегка изогнутые дентинные канальца имели сложное ветвление, плотность их расположения уменьшалась в направлении от пульпы к дентино-эмалевому соединению. Расстояние между канальцами значительно варьировало и составляло от (5,35 ± 0,85) до (8,24 ± 1,85) мкм. Стенка канальцев образована более минерализованным перитубулярным дентином, в пространстве между ними располагался менее обызвествленный интертубулярный матрикс.
По результатам элементного анализа (табл.), содержание воды и органических веществ в дентине составило (12,21 ± 2,81), это достоверно выше, чем в эмали (4,94 ± 1,65).
Особенности распределения элементов в коронке зуба (резцы), %
Химический состав | Эмаль | Дентин |
Вода и органические вещества | 4,94 ± 1,65 | 12,21 ± 2,81* |
Na | 3,86 ± 0,07 | 3,93 ± 0,04 |
Mg | 1,21 ± 0,05 | 1,10 ± 0,04 |
P | 27,95 ± 2,03 | 29,05 ± 1,56 |
Ca | 62,17 ± 3,52 | 52,41 ± 2,36* |
К | 0,81 ± 0,06 | 1,30 ± 0,05 |
* p < 0,05 по сравнению дентина с эмалью.
Концентрация фосфора и кальция в твердых тканях зуба значительно превышает концентрацию других элементов. Количество кальция в эмали (62,17 ± 3,52) достоверно выше, чем в дентине (52,41 ± 2,36). Эмаль и дентин в незначительных количествах содержат и другие минеральные компоненты. Процентное содержание натрия, фосфора и калия в дентине несколько превышает содержание этих элементов в эмали, а магния, напротив, больше в эмали.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Эмалевые призмы имеют волнистую S-образную форму на продольных срезах и вид арок на поперечном сечении. Диаметр призм у дентино-эмалевой границы составляет (3,02 ± 0,30) мкм, в области поверхности зуба (5,45 ± 0,61) мкм. Начальная эмаль имеет толщину (7,50 ± 2,82) мкм и не содержит эмалевых призм. Дентинные канальца в коронке зуба слегка изогнуты и имеют сложное ветвление. Расстояние между дентинными канальцами варьирует от (5,35 ± 0,85) до (8,24 ± 1,85) мкм. Доказано, что содержание воды и органических веществ в дентине достоверно выше, чем в эмали. Процентное содержание натрия и калия больше в дентине, а концентрация магния выше в эмали.
Об авторах
Татьяна Васильевна Павлова
Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова
Email: tvmolgun@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2360-2875
доктор медицинских наук, профессор кафедры гистологии, эмбриологии и цитологии
Россия, Санкт-ПетербургЛюбовь Арнольдовна Павлова
Медицинский институт; Белгородский государственный национальный исследовательский университет
Email: Lpavlova1@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5537-2157
доктор медицинских наук; профессор кафедры патологии
Россия, БелгородОксана Мирославна Павлова
Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова
Email: ompavlova@inbox.ru
ORCID iD: 0009-0008-7888-0921
кандидат педагогических наук, доцент кафедры гистологии, эмбриологии и цитологии
Россия, Санкт-ПетербургХсейно Хазем
Медицинский институт, Белгородский государственный национальный исследовательский университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: Hossino@bsu.edu.ru
аспирант кафедры стоматологии общей практики
Россия, БелгородВсеслав Юрьевич Новиков
Белгородский государственный национальный исследовательский университет
Email: novikov_v@bsu.edu.ru
ORCID iD: 0000-0002-7734-0535
научный сотрудник Центра коллективного пользования «Технологии и Материалы»
Россия, БелгородАнтон Николаевич Каплин
Курский государственный медицинский университет
Email: drkaplin46@gmail.com
кандидат медицинских наук, доцент кафедры патологической анатомии,
Россия, КурскАнастасия Владимировна Тверская
Медицинский институт Белгородский государственный национальный исследовательский университет
Email: tverskaya@bsu.edu.ru
ORCID iD: 0000-0002-2663-8569
кандидат медицинских наук, доцент кафедры анатомии и гистологии человека
Россия, БелгородМария Алексеевна Затолокина
Курский государственный медицинский университет; Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева
Email: marika1212@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9553-1597
доктор медицинских наук, профессор кафедры гистологии, эмбриологии, цитологии; заведующий кафедрой гистологии, цитологии и эмбриологии
Россия, Курск; ОрелСписок литературы
- Павлова Т.В., Пешкова Э.К., Колесников Д.А. Клинические наблюдения и анализ стоматологического статуса пациентов с заболеваниями щитовидной железы. Фундаментальные исследования. 2012;4(1):97–100.
- Павлова Т.В., Пешкова Э. К., Марковская В.А. и др. Новые морфофункциональные подходы к изучению твердых тканей зуба при патологии щитовидной железы. Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия Медицина. Фармация. 2013;21(1):90–94.
- Антонова И.Н., Гончаров В.Д., Кипчук А.В., Боб-рова Е.А. Особенности морфологического строения неорганической составляющей эмали и дентина зуба человека на наноуровне. Морфология. 2014;146(5):52–56.
- Гончаров В.Д., Антонова И.Н., Кипчук А.В., Скоробогатова А.И. Методика морфологического и морфометрического анализа поверхности эмали зуба человека с помощью атомно-силовой микроскопии. Морфология. 2016;150(5):71–76.
- Вагнер В.Д., Конев В.П., Коршунов А.С. и др. Изучение характера созревания эмалевых призм человека в различные периоды постнатального онтогенеза методом атомно-силовой микроскопии. Стоматология. 2021;100(3):19–24.
- Шумилович Б.Р., Воробьева Ю.Б., Малыхина И.Е., Чертовских А.В. Современные представления о кристаллической структуре гидроксиапатита и процессах возрастных изменений эмали зуба (исследование in vitro). Журнал анатомии и гистопатологии. 2015;4(1):77–86.
- Вагнер В.Д., Коршунов А.С., Курятников К.Н. и др. Характер обменных процессов в твердых тканях зубов человека в зависимости от их морфологического строения. Стоматология. 2022;101(6):7–13. doi: 10.17116/stomat20221010617.
- Кунин А.А., Моисеева Н.С., Кунин Д.А. Микро- и ультраструктура эмали зуба и ее значение для профилактики кариеса. Стоматология детского возраста и профилактика. 2017;2(61):4–8.
- Леонтьев В.К., Шестель И.Л., Педдер В.В. и др. Ультраструктура и топографическая характеристика капиллярно-пористого пространства интактной зубной эмали. Институт стоматологии. 2021;4(93):106–108.
- Seredin P.V., Ippolitov Y.A., Ippolitov I.Y. et al. Morphology of the human dental enamel. Конденсированные среды и межфазные границы. 2014;16(2):142–146.
Дополнительные файлы
