Морфологічна характеристика динаміки топологічних перетворень зародкових структур зубних зачатків у внутрішньоутробному розвитку людини

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство охорони здоров'я України

Харківський національний медичний університет

УДК 611.013.38/.39

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора медичних наук

Морфологічна характеристика динаміки топологічних перетворень зародкових структур зубних зачатків у внутрішньоутробному розвитку людини

14.03.01 - нормальна анатомія

Старченко Іван Іванович

Харків-2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Вищому державному навчальному закладі України «Українська медична стоматологічна академія» МОЗ України (м. Полтава).

Науковий консультант: доктор медичних наук, професор Костиленко Юрій Петрович, Вищий державний навчальний заклад України «Українська медична стоматологічна академія» МОЗ України (м. Полтава), професор кафедри анатомії людини.

Офіційні опоненти:

доктор медичних наук, професор Ольховський Василь Олексійович, Харківський національний медичний університет МОЗ України, завідувач кафедри судової медицини та основ права;

доктор медичних наук, професор Романюк Анатолій Миколайович, Сумський державний університет МОН України, завідувач кафедри патоморфології з курсом судової медицини та курсом гістології, цитології та ембріології;

доктор медичних наук, професор Ахтемійчук Юрій Танасович, Буковинський державний медичний університет МОЗ України (м. Чернівці), завідувач кафедри анатомії, топографічної анатомії та оперативної хірургії.

Захист відбудеться 28 жовтня 2010 р. об 11.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.600.03 при Харківському національному медичному університеті (61022, м. Харків, пр. Леніна, 4).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського національного медичного університету (61022, м. Харків, пр. Леніна, 4).

Автореферат розісланий «____» _________2010 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради канд. мед. наук, доцент О.Ю. Степаненко

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Аналіз даних літератури, які відображають сучасний стан питання розвитку зубів людини, дозволяє визначити ряд проблем, які зараз залишаються недостатньо вивченими. У першу чергу це стосується процесів індукційних взаємодій між епітелієм і зародковою сполучною тканиною на ранніх етапах одонтогенезу. Достовірно відомо, що стомадеальний епітелій дає початок розвитку емалевого органа, а мезенхіма - зубному сосочку і зубному мішечку зубних зачатків (Фалин Л.И., 1963; Кнорре А.Г. 1971; Биков В.Л., 1995, 1996; Луцик О.Д. та ін., 1999; Гемонов В.В., 2002). Проте чітко не визначено, який компонент (епітеліальний чи мезенхімальний) є індукційно провідним на початкових стадіях одонтогенезу. Відсутні також вичерпні дані щодо топографії зубної пластинки: в літературі чітко не визначено, чи є зубна пластинка винятково епітеліальним утворенням чи являє собою похідне слизової оболонки ротової порожнини, що формується, та до складу якої поряд з покривним епітелієм, як відомо, входить власна пластинка (Фалин Л.И., 1963; Кнорре А.Г., 1971; Биков В.Л., 1996; Ruch J.V., 1987). Ймовірно, подібні труднощі отримання візуальних даних про закладку і розвиток зубів пояснюються певними труднощами при збиранні відповідного ембріонального матеріалу і відсутністю на цьому етапі адекватних методів морфологічних досліджень, які дозволяють дати однозначну відповідь на порушені питання. У сучасних роботах також відсутні дані щодо наявності (або відсутності) кореляції між ступенем морфологічної зрілості зачатків молочних зубів різних груп та термінами їхнього прорізування.

Сучасні дослідники не мають єдиної думки щодо ролі і значення емалевого органа в одонтогенезі. Існує думка, що емалевий орган повинен розцінюватися як системна сукупність різнохарактерних тканинних компонентів, здатних виконувати генетично зумовлену функцію (Прилуцький О.К., 2003, 2004; Костиленко Ю.П., 2003). Відповідно до цього погляду, емалевий орган повинен бути деякий час включений у систему кровопостачання альвеолярних відростків щелеп, що розвиваються (Калошина В.А., 1958; Шукаева В.М., 1972; Варшавский А.И., 1975; Костиленко Ю.П., 2003; Прилуцький О.К., 2004). Встановлено, що кровоносні мікросудини емалевого органа зосереджені біля його зовнішнього епітелію. Але, враховуючи той факт, що функціональне призначення емалевого органа полягає в основному в забезпеченні належних умов для розвитку емалі зуба, то кровоносне мікроциркуляторне русло зовнішнього епітелію має розцінюватися не як джерело живлення емалевого органа, а як його найважливіша невід'ємна складова частина. Це положення зобов'язує дослідників з'ясувати особливість структурних взаємовідношень між кровоносними мікросудинами і зовнішнім епітелієм емалевого органа. Крім того, важливо зрозуміти, як в емалевому органі здійснюється опосередкованість обмінних процесів між кров'ю і внутрішнім епітелієм, що диференціюється, надалі в шар енамелобластів (Биков В.Л., 1996; Ruch JV, 1987). Аналіз літератури свідчить, що ці питання до кінця не вивчені. У той же час деякі сучасні дослідники звертають увагу на надмірно складну будову емалевого органа, якщо розглядати його з погляду провізорного утворення, основне призначення якого зводиться тільки до забезпечення необхідних умов для енамелогенезу (Окушко В.Р., 1989, 2003).

Поряд з відсутністю спільної думки про роль емалевого органа в одонтогенезі, в літературі відсутні дані, які розкривали б механізм росту даного структурного утворення в процесі розвитку зачатків зубів, тобто немає чітких вказівок, які з клітинних елементів емалевого органа зберігають здатність до поділу на різних етапах одонтогенезу. Це питання заслуговує на особливу увагу, оскільки відомо, що клітини внутрішнього епітелію емалевого органа в процесі одонтогенезу перетворюються в енамелобласти - високоспеціалізовані клітини, що продукують емаль і які слід вважати остаточно детермінованими (такими, що втратили здатність до мітотичного поділу). Відсутня також спільна думка про роль інших клітинних елементів емалевого органа, в першу чергу зірчастих ретикулоцитів і клітин проміжного шару в процесі одонтогенезу (Pannese E., 1960, 1962; Gotjamanes T., 1969; Harris R., 1969; Kallenbach E., 1978; Dong W.J., 1989).

В останні роки в літературі з'явилися дані, згідно з якими білки емалі, як і низка інших тканин організму, не мають толерантності до власної імунної системи (Вершигора А.Е., 1980; Овруцкий Г.Д. 1991; Казмирчук В.Є., 2006; Paine C.T., 1998, 2000). Подібні структури, що є аутоантитілами, повинні бути відокремлені від внутрішнього середовища організму своєрідними морфологгічними бар'єрними структурами, що перешкоджають прямому контакту з ними імунокомпетентних клітин. Порушення даного бар'єра призводить до розвитку аутоімунних захворювань, до яких, на думку окремих авторів, правомірно відносити і карієс зубів (Костиленко Ю.П., 2006; Костиленко Ю.П., Бойко И.В., 2007). Згідно з даною теорією, в процесі одонтогенезу між дентином і емаллю, що формуються, різнорідними тканинними структурами повинна утворюватися розмежувальна (преформативна) мембрана, про доцільність наявності якої було висловлено ще в середині минулого століття (Ясвоин Г.В., 1931). Проте результати сучасних робіт, присвячених дослідженню розвитку зубів, не можуть підтвердити або спростувати її наявність (Биков В.Л., 1996; Луцик О.Д. та ін., 1999; Гемонов В.В., 2002; Wakita M., 1980; Dong W.J., 1989).

Розв'язання викладених проблем спрямовано не лише на отримання відповіді на низку теоретичних питань, що стосуються особливостей процесу формування зубів людини, а й на закладку основ нового наукового напрямку в стоматології, який має на меті вивчення основних стоматологічних захворювань з позицій клінічної імунології та алергології.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є фрагментом загальної теми кафедри анатомії людини Вищого державного навчального закладу України «Українська медична стоматологічна академія» (м. Полтава) «Вивчення закономірностей структурної організації внутрішніх органів в нормі та при патології» (номер держреєстрації 0106U003236). Здобувач є співвиконавцем даної теми.

Мета дослідження - розкриття морфогенетичної сутності та функціонального призначення провізорних структур, а також пов'язаних з ними топологічних перетворень зачатків молочних зубів людини у внутрішньоутробному періоді розвитку.

Для досягнення поставленої мети вирішувались такі завдання.

1. Отримати загальне уявлення про форму і будову нижньої і верхньої щелеп людини в період з 10-го по 30-й тиждень внутрішньоутробного розвитку.

2. Вивчити мікроскопічну будову зачатків молочних різців та іклів верхньої і нижньої щелеп у період з 10-го по 30-й тиждень ембріогенезу.

3. Отримати відповідні дані про зачатки молочних великих кутніх зубів протягом того ж періоду ембріогенезу.

4. Провести порівняльний аналіз структурної організації зачатків молочних зубів різних груп у зазначений період ембріогенезу.

5. Установити джерела кровопостачання зачатків молочних зубів і провести стереоморфологічний аналіз будови гемомікроциркуляторного русла їх емалевого органа на відповідних стадіях ембріогенезу.

6. Провести цитологічний аналіз зародкової сполучної тканини, яка оточує зубні зачатки на 10-30-му тижнях внутрішньоутробного розвитку.

7. На основі аналізу й узагальнення одержаних результатів дослідження у зіставленні з даними літератури сформулювати концепцію про морфогенетичну суть ембріонального розвитку зубів, виходячи із сучасних положень про гісто- і цитогенез, мікроангіології та імунології.

Об'єкт дослідження - розвиток зубо-щелепної системи людини у внутрішньоутробному періоді онтогенезу людини.

Предмет дослідження - розвиток молочних зубів людини на 10-30-му тижнях ембріогенезу.

Методи дослідження - виготовлення гістотопографічних шліфів зневоднених і занурених в епоксидну смолу фрагментів верхньої і нижньої щелеп плодів людини за спеціально розробленою авторською методикою; вивчення твердих тканин зубів, що формуються, у скануючому електронному мікроскопі, а також у трансмісійному електронному мікроскопі після попереднього зняття з об'єктів відбитків за допомогою нітроклітковини і виготовлення вугільних реплік; заливання досліджуваних об'єктів в ЕПОН-812 згідно з вимогами до електронної мікроскопії з подальшим отриманням напівтонких зрізів; морфометричний аналіз; виготовлення тривимірно-просторових графічних реконструкцій на підставі серійних мікрофотографій.

Питання біоетики. Проведені дослідження відповідають сучасним науковим стандартам, морально-етичним нормам, принципам Гельсінської декларації про права людини, Конвенції ради Європи про права людини, а також відповідним законам України та етичному кодексу лікаря України (протокол засідання комісії з етичних питань та біоетики № 78 від 19.01.10).

Наукова новизна одержаних результатів. Проведене дослідження стало можливим завдяки розробленому інноваційному багатоцільовому морфологічному методу, що дозволило на макро- і мікроскопічному рівнях детально в динамічному спостереженні простежити динаміку структурних перетворень зачатків молочних зубів людини протягом 20 тижнів (починаючи з 10-го по 30-й тиждень) внутрішньоутробного періоду розвитку. Вперше одержані тотальні гістотопографічні зображення нижніх і верхніх зачатків молочних зубів в їх нерозривній єдності з прилеглими зародковими структурами, також установлена закономірність у взаємному розташуванні зачатків молочних зубів верхньої та нижньої щелеп у досліджуваному періоді внутрішньоутробного періоду розвитку людини і пряма кореляція між ступенем їх морфологічної зрілості та термінами прорізування.

Висловлене припущення про можливість на ранніх стадіях одонтогенезу процесу виборчого трансепітеліального перенесення рідких розчинів із амніотичної рідини в інтерстиціальний простір зародкової сполучної тканини альвеолярних відростків, який можна розглядати як зовнішнє (альтернативне) джерело, що забезпечує трофіку зубних зачатків.

Вперше наводяться факти, згідно з якими, гермінативною (камбіальною) зоною для енамелобластів, а отже, й для процесу утворення емалі є проміжний шар емалевого органа, клітини якого, зберігаючи здатність до мітотичного поділу, здійснюють безперервне поповнення шару спеціалізованих емалеутворюючих клітин.

Особливу увагу приділено преформативній мембрані між внутрішнім епітелієм емалевого органа і преодонтобластами зубного сосочка, яка є своєрідною формоутворювальною матрицею, за якою, з одного її боку відбувається відкладення дентину, а з другого, протилежного, - емалі. Разом з тим вона призначена виконувати бар'єрну, розмежувальну функцію між емаллю та дентином.

З позицій сучасної мікроангіології на підставі багатошарових графічних реконструкцій доведено, що формування гемомікроциркуляторних русел для емалевого органа і зубного сосочка має різні, територіально взаємовідділені джерела. Отже, з функціональної точки зору, кожна з них має автономію в тій мірі, яка допускає самостійність у рамках реципрокної взаємодії між різнорідними за походженням компонентами зубних зачатків.

Обґрунтоване положення, згідно з яким у процесі енамелогенезу шар енамелобластів разом з органічним матриксом емалі, що утворюється, впродовж всього одонтогенезу знаходиться в особливому «привілейованому» становищі завдяки наявності двох морфологічних бар'єрів, один з яких у вигляді преформативної базальної мембрани ізолює органічний матрикс перших відкладень емалі від дентину, а другий - охороняє їх від прямого впливу внутрішнього середовища плоду. Цей бар'єр втілений у структурі емалевої пульпи і зовнішнього епітелію, який перебуває в складній консолідації з обмінними кровоносними мікросудинами.

У роботі започаткований новий науковий напрям в одонтології, який можливо назвати одонтоімунологією, що розглядає не тільки окремо порушені в нашому дослідженні аспекти ембріогенезу зубів, а й роль місцевої імунної системи в етіопатогенезі деяких стоматологічних захворювань.

Практична значущість одержаних результатів. Результати системного вивчення зубних зачатків у безперервній єдності з прилеглими до них структурними утвореннями на різних етапах одонтогенезу можуть бути екстрапольовані в галузь практичної стоматології як теоретичне підґрунтя для розуміння причин різних аномалій розвитку зубів, джерел утворення фолікулярних кіст і різних одонтогенних пухлин.

Одержані дані щодо утворення в процесі одонтогенезу навколо емалі тканинних бар'єрів дозволяють розглядати етіологію деяких захворювань зубів як наслідок аутоімунних процесів.

Результати проведеного дослідження та ілюстративний матеріал можуть істотно поглибити та розширити зміст навчальної програми на кафедрах анатомії людини, патоморфології, гістології, цитології та ембріології, дитячої стоматології при вивченні відповідних розділів.

Викладені в дисертації теоретичні дані впроваджені в навчальний процес і науково-дослідну роботу кафедр нормальної анатомії, гістології, цитології та ембріології, дитячої хірургічної стоматології з пропедевтикою хірургічної стоматології та реконструктивною хірургією голови і шиї ВДНЗ України «Українська медична стоматологічна академія» (м. Полтава); кафедри гістології, цитології та ембріології Харківського національного медичного університету; кафедри анатомії людини Луганського державного медичного університету; кафедри анатомії, топографічної анатомії та оперативної хірургії, патоморфології з курсом гістології та судової медицини медичного факультету Сумського державного університету; кафедри анатомії, топографічної анатомії та оперативної хірургії Буковинського державного медичного університету (м. Чернівці).

Особистий внесок здобувача. Дисертація є самостійною науковою працею здобувача. Автором самостійно виконано аналіз наукової літератури, складено план, зібрано відповідний матеріал, виготовлено препарати, виконано дослідження на макромікроскопічному рівні, вивчено матеріал за допомогою світлової та електронної мікроскопії, виготовлено графічні реконструкції, проведено морфометричні дослідження, інтерпретовано одержані результати.

Апробація результатів дослідження. Основні положення дисертації оприлюднені на другій всеукраїнській морфологічній науковій конференції «Карповські читання» (Дніпропетровськ, 2005); всеукраїнській науково-практичній конференції «Сучасні проблеми морфології», присвяченій 70-річчю з дня народження Заслуженого діяча науки і техніки України професора М.С. Скрипнікова (Полтава, 2006); VIІІ міжнародному конгресі патологів України «Сучасні проблеми патологічної анатомії (Полтава, 2008); симпозіумі «Морфогенез органів і тканин під впливом екзогенних факторів» (Сімферополь-Алушта, 2008); науково-практичній конференції «Морфологічний стан тканини і органів систем організму в нормі та патології» (Тернопіль, 2009); міжнародній науково-практичній конференції «Інноваційні технології в стоматології та щелепно-лицевій хірургії» (Харків, 2009); науково-практичній конференції «Актуальні проблеми функціональної морфології», присвяченій 105-й річниці від дня народження Е.Д. Бромберг (Полтава, 2009); науково-практичній конференції керівників анатомічних кафедр та інститутів СНД і Східної Європи «Наукова організація діяльності анатомічних кафедр в сучасних умовах» (Вітебськ, 2009); всеукраїнській науково-практичній конференції молодих вчених «Медична наука - 2009» (Полтава, 2009).

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 29 праць, з яких 21 стаття в профільних виданнях, затверджених ВАК України, 2 - в закордонних виданнях, 6 робіт опубліковані у вигляді тез.

Структура та обсяг дисертації. Роботу викладено на 346 сторінках друкованого тексту. Дисертація складається зі вступу, огляду літератури, опису матеріалів і методів дослідження, розділів, у яких викладено результати власних досліджень, їхній аналіз та обговорення, а також із висновків. Список літератури містить 275 джерел: 128 робіт викладено кирилицею, 147 - латиницею. Робота ілюстрована 119 рисунками і 4 таблицями, які займають !! повних сторінок.

Основний зміст роботи

Матеріал і методи дослідження. Дослідження проведено на головах 67 ембріонів і плодів людини в терміни від 10-го до 30-го тижнів внутрішньоутробного розвитку, отриманих у Полтавському обласному патологоанатомічному бюро, куди вони були доставлені після штучного переривання вагітності за соціальними і в ряді випадків медичними показаннями, не пов'язаними з вадами розвитку органів голови і травної системи. Забір матеріалу проводили з урахуванням рекомендацій для морфологічних досліджень. Для визначення терміну вагітності поряд з гінекологічним анамнезом нами використовувалися усереднені показники п'ятково-тім'ячкового і п'ятково-куприкового індексу плоду (Поттер Э., 1971). Отриманий матеріал розподілений на п'ять груп з урахуванням терміну вагітності (табл. 1).

Таблиця 1. Кількісна характеристика експериментального матеріалу

Після взяття матеріалу методом препарування з використанням бінокулярної лупи виділяли тотальні зачатки верхніх і нижніх щелеп з подальшим відділенням м'яких тканин і фіксацією в розчині 10%-вого нейтрального формаліну. Частину матеріалу (фрагменти альвеолярних дуг верхніх щелеп, що містили зачатки молочних різців розмірами 2?3 мм) безпосередньо після препарування фіксували в 4%-вому розчині глютарового альдегіду.

З матеріалу, фіксованого в глютаровому альдегіді, після зневоднення і заливки в Епон-812 виготовляли напівтонкі зрізи за традиційною методикою (Уикли Б., 1974; Костиленко Ю.П. та ін., 1979; Карупу В.Я., 1984), які забарвлювали 1%-вим розчином метиленового синього. Поряд з використанням напівтонких зрізів у процесі виконання роботи нами було розроблено новий метод виготовлення тотальних гістотопографічних шліфів (Старченко И.И. и др., 2006; Костиленко Ю.П. та ін., 2007, 2009), в основі якого комбінація фіксації тканин та занурення їх у щільний компаунд епоксидної смоли відповідно до вимог, що висуваються в трансмісійній електронній мікроскопії, в поєднанні з відомими технічними прийомами виготовлення шліфів анатомічних об'єктів. Одержані таким чином препарати вивчали на макромікроскопічному рівні за допомогою світлового мікроскопа, а також після декальцинації і напилення спектрально чистого вуглеводу - в скануючому електронному мікроскопі РЕММА-102 при прискорювальній напрузі 20.00 кВ (дослідження виконано в лабораторії електронної мікроскопії Сумського державного університету).

Для вивчення структур на макромікроскопічному рівні всю поверхню препарату фотографували в прохідному світлі дзеркальною фотокамерою (об'єктив f=50 мм) із застосуванням пристрою для макрозйомки, що дозволило отримувати зображення об'єктів у масштабі від 1:1 до 1:2. Мікрофотографування вибраних для ілюстрацій ділянок на препаратах проводили за допомогою мікроскопа Leica Laborlux S (Germany) і мікроскопа з цифровою мікрофотонасадкою С 3040-ADU фірми Olympus з адаптованими для даних досліджень програмами (Olympus DP-Soft, ліцензія № VJ285302, VT310403, IAV4U13B26802).

З метою вивчення просторової організації досліджуваних структур обрану ділянку зануреної в епоксидну смолу тканини фотографували в прохідному або відбитому світлі, потім методом шліфування на абразиновій шкірці видаляли деяку товщину об'єкта (у нашому випадку 0,1 мм), після чого площину об'єкта полірували, забарвлювали, знову фотографували і описаний цикл повторювали заново необхідну кількість разів. На підставі одержаних таким чином серій мікрофотографій виготовляли графічні реконструкції за методикою, розробленою для напівтонких зрізів (Костиленко Ю.П., 1984).

Для одержання метричних показників динаміки перетворення альвеолярних дуг і зачатків молочних зубів в ембріогенезі на тотальних препаратах верхніх і нижніх щелеп визначали такі морфометричні показники:

· відстань між зачатками перших молярів (dist. mol.);

· відстань від центра альвеолярного відростка (розташованого між зачатками медіальних різців) до умовної лінії, що з'єднує зачатки перших молярів (dist. centr.);

· кут Ь (на нижній альвеолярній дузі), який утворюється між М-М₁ і відрізком, що з'єднує зачаток нижнього другого моляра з серединною точкою, розташованою між зачатками нижніх медіальних різців (М-I);

· кут в (на верхній альвеолярної дузі), який утворюється між М-М₁ і відрізком, що з'єднує зачаток верхнього другого моляра з серединною точкою, розташованою між зачатками верхніх медіальних різців (М-I), рисунок;

· максимальні площі поперечного зрізу зачатків зубів різних груп;

· відстані між суміжними зачатками;

· відстань від зачатків зубів різних груп до епітелію присінка порожнини рота;

· на напівтонких зрізах зачатків верхніх медіальних різців - часткове співвідношення між сумарною площею кровоносних мікросудин і сполучною тканиною в ділянці купола емалевого органа в досліджувані періоди ембріогенезу за допомогою сітки Вейбеля.

Схематичне зображення розташування умовних точок для визначення розмірів альвеолярних дуг, що формуються

Математичну обробку морфометричної інформації проводили відповідно до загальноприйнятих методів варіаційної статистики (Лакин Т.Ф., 1980; Автандилов Г.Г. та ін., 1982).

Результати дослідження та їх обговорення. Завдяки застосуванню авторського методу виготовлення гістологічних препаратів з великою оглядовою поверхнею для багатоцільових морфологічних досліджень уперше в роботі представлені візуальні дані про характер динаміки форми, розмірів і гістологічної будови альвеолярних відростків верхньої та нижньої щелеп. Як відомо, у дорослої людини нижній і верхній альвеолярні відростки за формою, що визначається за допомогою лекальної кривої за середніми точкам жувальної поверхні малих кутніх зубів, великих кутніх зубів і різального краю різців, дещо розрізняються між собою. В цілому ця відмінність полягає в тому, що верхня альвеолярна дуга має форму половини еліпса, а нижня - відповідає параболі.

У 10 тижнів внутрішньоутробного розвитку, з якого починаються наші дослідження, зачатки майбутніх альвеолярних відростків мають вигляд дугоподібних невисоких валиків, які починають формуватися на більш ранніх стадіях внутрішньоутробного розвитку. Згідно з даними літератури, цей процес відбувається на 7-му тижні ембріогенезу під час утворення вестибулярної і зубної пластинок (Пэттен Б.М., 1959; Кнорре А.Г., 1971), одна з яких (вестибулярна) бере участь у формуванні присінка порожнини рота, а друга є джерелом закладки зубних зачатків.

Проведені нами дослідження свідчать про те, що наприкінці першої половини третього місяця (10 тижнів внутрішньоутробного розвитку), коли завершується закладка зубних зачатків, нижня і верхня альвеолярні дуги за кривиною і розмірами збігаються між собою, маючи приблизно параболічну форму, що дає підстави вважати її вихідною.

Подальший процес розвитку альвеолярних дуг, який детермінований в основному диференціюванням зубних зачатків, протягом наступних 20 тижнів внутрішньоутробного розвитку полягає в їх зростанні переважно в мезіодистальному напрямку, що приводить до подовження зачатків альвеолярних відростків (табл. 2, 3). Необхідно зазначити, що при даній розмірній динаміці зміна форми стосується тільки нижньої альвеолярної дуги, яка до кінця 5-го місяця з параболічної перетворюється на еліптичну, що, як зазначено вище, не відповідає формі альвеолярного відростка нижньої щелепи дорослої людини. Таку зміну кривини альвеолярної дуги нижньої щелепи, на нашу думку, можна пояснити двома чинниками. Першим з них є випереджаючий розвиток у внутрішньоутробному періоді нижніх різців, що призводить до збільшення округлості передньої частини альвеолярної дуги, внаслідок чого вона набуває більш овальної форми, яка, як і еліпс, належить до замкнутих кривих.

Таблиця 2. Розміри нижньої альвеолярної дуги на 10-30-му тижнях внутрішньоутробного розвитку

Перетворення ж її в незамкнуту параболічну форму відбувається, ймовірно, на 5-6-му місяцях постнатального періоду, коли починається розвиток зачатків постійних великих кутніх зубів, що дає стимул до дивергентного двобічного подовження в медіодистальному напрямку альвеолярного відростка нижньої щелепи. У той же час збереження верхньою альвеолярною дугою еліптичної форми протягом пре- і постнатального життя, скоріш за все, є результатом декількох складніших чинників, серед яких найбільш важливу роль, на нашу думку, відіграє процес розвитку твердого піднебіння. Але все ж таки слід розуміти, що у дорослої людини певна різниця у формі між нижньою та верхньою альвеолярними дугами зумовлена функціональною доцільністю, яка починає складатися ще у внутрішньоутробному періоді і цілком залежить від умов формування, спочатку молочних, а потім постійних зубів.

Таблиця 3. Розміри верхньої альвеолярної дуги на 10-30-му тижнях внутрішньоутробного розвитку

Застосування описаного вище методу дозволило також виявити деякі закономірності у взаємному розташуванні зубних зачатків, динаміці їхнього росту. Так, протягом усього досліджуваного періоду ембріогенезу зачатки молочних зубів нижньої щелепи мають більші розміри, ніж зачатки відповідних зубів верхньої щелепи (табл. 4, 5).

Дана обставина пов'язана, ймовірно, з більш раннім у більшості випадків прорізуванням молочних зубів нижньої щелепи (Банчев М., 1980), а отже, й з більш раннім формуванням їх зачатків. Серед зачатків молочних зубів як нижньої, так і верхньої щелеп найбільші розміри (максимальну площу поперечного перерізу) мають зачатки перших молярів і медіальних різців, найменші розміри мають зачатки іклів, що можна пояснити, скоріш за все, більш пізнім дозріванням останніх і розмірами відповідних молочних зубів.

У взаємному розташуванні зачатків молочних зубів як верхньої, так і нижньої щелеп, незважаючи на істотну варіабельність даної ознаки, також можна простежити деяку закономірність. Найбільші відстані визначаються між зачатками медіальних різців, а також між зачатком ікла і першого моляра. Найбільш близько до присінка порожнини рота розташовуються зачатки медіальних різців і перших молярів (вони ж займають і найбільш поверхневе по відношенню до ротової порожнини положення), найбільш віддалене положення від присінка порожнини рота займають латеральні різці та ікла.

Таблиця 4. Максимальна площа поперечного перерізу зачатків молочних зубів верхньої щелепи

Таблиця 5. Максимальна площа поперечного перерізу зачатків молочних зубів нижньої щелепи

Подальше вивчення структурної організації зачатків молочних зубів дозволяє дійти висновку, що принципові відмінності в будові зубних зачатків різних груп практично відсутні. У той же час у структурній організації зачатків молочних зубів різних груп спостерігаються відмінності, зумовлені ступенем їхньої морфологічної зрілості. При цьому простежується пряма кореляція між ступенем морфологічної зрілості зачатків молочних зубів різних груп та термінами їх прорізування.

Результати наших досліджень підтверджують, що в першій половині третього місяця (коли вже сформовані зачатки всіх органів), зачатки верхнього та нижнього альвеолярних відростків становлять собою асоціацію всіх необхідних презумптивних тканинних структур, клітинні елементи яких дають початок розвитку кісткової і сполучнотканинної основи щелеп, кровоносних судин молочних зубів і покривного епітелію. Як відомо, більшість з них має мезенхімальне походження і лише емаль і покривний епітелій розвиваються з ектодермального епітелію ротової бухти.

Доведено, що процес розвитку і формоутворення зубів цитогенетично зумовлений реципрокною індукційною взаємодією між епітеліальними і мезенхімними попередниками, матеріальна наявність якої на даному етапі розвитку втілена у формі так званої зубної пластинки і стеблин, що зв'язують покривний епітелій альвеолярних відростків із зовнішнім епітелієм емалевих органів зубних зачатків (Кнорре А.Г., 1971; Карлсон Б.М., 1983; Быков В.Л., 1995). Одержані нами препарати дозволяють візуально переконатися, що у 10-тижневого плоду дані епітеліальні структури перебувають у цілісному стані.

Згідно з нашими даними в цей час внутрішньоутробного розвитку покривний епітелій нижньо- і верхньощелепних альвеолярних відростків, перебуваючи на стадії диференціювання, складається з базального шару і декількох (від 3 до 5) поверхневих рядів клітин, які становлять по суті перші шари в процесі формування багатошарового плоского епітелію, стовбуровими елементами для якого, як відомо, є базальні епітеліоцити. Якщо врахувати, що вони не тільки є джерелом розвитку покривних епітеліоцитів, а й мають можливість диференціювання (через проміжні стадії процесу утворення зубної пластинки і стеблин) у спеціалізовані провізорні структури зубних емалевих органів, то на даному етапі внутрішньоутробного розвитку базальні епітеліоцити альвеолярних зачатків щелеп слід відносити до поліпотентних стовбурових клітин (Луцик О.Д. та ін., 1992; Дєльцова О.І. та ін., 1992; Биков В.Л., 1998). Природньо, що насамперед їх першорядна роль полягає в утворенні покривного епітелію, який формує бар'єр між порожниною рота (заповненою амніотичною рідиною) і прилеглими зародковими сполучнотканинними структурами. Результати наших досліджень свідчать, що на початку плодового періоду (на 10-му тижні внутрішньоутробного розвитку) реципрокні індуктивні взаємодії між сполучнотканинними елементами і базальними епітеліоцитами морфологічно виявляються в утворенні неглибоких інвагінацій власної пластинки, що регулярно чергуються в шар покривного епітелію, які в подальшому перетворюються в сполучнотканинні сосочки слизової оболонки альвеолярних відростків. Даний факт, на нашу думку, має непряме відношення до питання, яке дозволяє глибше зрозуміти деякі аспекти одонтогенезу. Це питання можна сформулювати так: якою мірою бар'єрні властивості покривного епітелію зачатків альвеолярних відростків спроможні забезпечити ізоляцію зубних зачатків від проникнення до них інгредієнтів амніотичної рідини, яка, як відомо, потрапляє в порожнину рота при спонтанному заковтуванні її плодом? Для того щоб відповісти на це питання, слід звернути увагу на особливість структурних взаємовідношень між поверхневими покривними епітеліоцитами зачатків альвеолярних відростків. Як було зазначено вище, вони утворюють шар, що складається з декількох клітинних рядів однотипних, не суворо стратифікованих клітин. За зовнішньою цитологічною характеристикою вони належать до шипуватих, взаємний зв'язок між якими здійснюється, як відомо, за рахунок інтердигітацій, та зміцнюється за допомогою численних десмосом. Апікальна плазмолема поверхневих шипуватих клітин несе на собі безліч коротких ворсинчастих виростів, які розташовані у кластерному порядку. З курсу цитології відомо, що подібні утворення, у багато разів збільшуючи площу стикання клітинної поверхні із вмістом зовнішнього середовища, здійснюють вибіркове трансмембранне перенесення певних дрібнодисперсних речовин із зовнішнього середовища в клітину, які можуть бути використані в її метаболізмі або ж транспортуватися в підлягаючі рідинні компартменти внутрішнього середовища організму (Караганов Я.Л. та ін., 1982; Хем А. та ін., 1984). На нашу думку, початковими відділами останніх можуть бути міжклітинні щілини покривного епітелію, які добре візуалізуються при великих збільшеннях світлового мікроскопа. Не виключено, що з даного міжклітинного щілиноподібного простору асимільовані інгредієнти амніотичної рідини, проходячи крізь базальний шар покривного епітелію, потрапляють в інтерстицій зародкової сполучної тканини, яка прилягає до нього, забезпечуючи тим самим трофіку розташованих в ньому структур, серед яких знаходяться і зачатки зубів. Отже, не можливо виключити, що на ранніх стадіях внутрішньоутробного розвитку поряд з кровоносними мікросудинами існує альтернативне джерело, що забезпечує трофіку зачатків зубів. Така гіпотеза цілком припустима, бо, як відомо, амніотична рідина багата поживними речовинами. Додатковим аргументом на користь цього припущення може бути і той факт, що серед поверхневих шипуватих клітин покривного епітелію виявляються локальні мікроскопічні проміжки, які в глибині відкриваються у щілиноподібний міжклітинний простір покривного епітелію. Є підстави вважати, що такі утворення є шляхами для прямого юкстацелюлярного переміщення розчинів амніотичної рідини в інтерстиційний простір зародкової сполучної тканини альвеолярних відростків. Можливо, що завдяки цьому міжклітинна речовина мезенхіми найчастіше перебуває в підвищеному гідратованому стані.

Отже, з наведеного випливає, що постульований нами альтернативний шлях трофічного забезпечення зародків зубів на ранніх стадіях ембріогенезу включає в себе два способи трансмурального перенесення рідини з розчиненими в ній поживними речовинами: першим є активний, трансцелюлярний механізм, а другим - пасивний, юкстацелюлярний. Природньо виникає питання про сутність такого дублювання, тим більше, якщо взяти до уваги, що другий спосіб трансмурального перенесення є більш простим і ефективним в тому розумінні, що завдяки йому може бути реалізованою доставка в інтерстицій більшого обсягу необхідної для трофіки амніотичної рідини. З цього приводу ми можемо тільки зауважити, що механізм прямого юкстацелюлярного транспорту речовин між двома рідинними компартментами організму цілком залежить від градієнта концентрації даних речовин в обидва боки розмежувального напівпроникного бар'єра, яким є покривний епітелій. З цього випливає, що даний процес повинен бути паралельно забезпечений додатковим механізмом, який спроможний змінювати осмотичний градієнт за рахунок доставки в інтерстицій зародкової сполучної тканини альвеолярних відростків високомолекулярних сполук, які синтезуються в цитоплазмі епітеліальних клітин з більш простих вихідних продуктів, що містяться в амніотичній рідині. Ймовірно, що цей процес може здійснюватися тільки за рахунок їх вибіркової асиміляції ворсинчастою плазмолемою поверхневих шипуватих клітин.

Слід зазначити, що згідно з нашими даними, на початку плодового періоду покривний епітелій альвеолярних відростків не піддається зроговінню, що відповідає даним літератури (Кнорре А.Г., 1971; Быков В.Л., 1995, 1996), а отже, в цей час не існує ще яких-небудь перешкод для активного обміну між покривним епітелієм ротової порожнини і амніотичною рідиною.

Висловлені нами міркування, в основу яких покладені морфологічні особливості будови покривного епітелію альвеолярних відростків, на нашу думку, можуть мати і більш широке фундаментальне значення, якщо вони в перспективі виявляться правильними не тільки щодо порожнини рота, а й інших відділів травного тракту у плані визнання наявності альтернативних шляхів надходження поживних речовин із амніотичної рідини у внутрішнє середовище організму плоду. У зв'язку з цим необхідно мати на увазі, що при подальшому розвитку починаючи з 14-16-го тижнів внутрішньоутробного життя покривний епітелій альвеолярних відростків поступово потовщується за рахунок появи над шипуватим шаром зернистих, сплощених клітин, у поверхневому ряду яких зазначаються явища кератинізації, що без сумніву повинно призводити до ускладнення (а можливо, й до повного виключення) трансмурального перенесення нутрієнтів із амніотичної рідини в інтерстицій альвеолярних відростків.

Проте, за нашими даними, це не стосується слизових оболонок інших відділів порожнини рота. Не виключено, що даний факт знаходиться в прямій залежності від розташованих в мезенхімі зачатків зубів, подальший розвиток яких, ймовірно, потребує виключення доступу до них з амніотичної рідини небажаних продуктів, особливо тих, яким притаманні антигенні властивості. У цьому контексті цікавим є той факт, що, як вперше зазначено в наших дослідженнях, в оточенні емалевих органів поряд з мезенхімними клітинами нерідко спостерігаються лімфоцити і плазматичні клітини. Наявність їх свідчить про те, що вже на ранньому етапі внутрішньоутробного розвитку у плоду є імунокомпетентні клітини, які здатні на периферії організму виявляти свою активність. Цікаво було б з'ясувати природу тих стимулів, які змушують мігрувати лімфоцити до зони зубних зачатків. І все ж, незважаючи на невизначеність даного питання, імунологічні питання, як ми побачимо далі, мають пряме відношення до одонтогенезу.

Завдяки багатьом експериментальним цитогенетичним дослідженням доведено, що процес формування зубів визначається узгодженими (реципрокними) індукційними взаємодіями між епітеліальними і мезенхімними (сполучнотканинними) клітинними попередниками, перші з яких представлені стомадеальною ектодермою. Цей епітелій, як відомо, є джерелом розвитку тільки зубної емалі. Всі інші тканини зуба (зубна м'якоть - пульпа, дентин і цемент) мають мезенхімне походження (Фалин Л.И., 1963; Дєльцова О.І. та ін., 1994; Paine C.T., 2000). Слід пам'ятати, що на початкових етапах одонтогенезу провідним початком є мезенхімний компонент. У більшості наукових джерел наголошується, що зачатки зубів виникають із зародкової слизової оболонки, але слід пам'ятати, що слизова оболонка складається з двох тканинних компонентів: сполучнотканинного (власна пластинка) і покривного епітелію. Ми акцентуємо увагу на цьому загальновідомому факті тому, що його треба буде враховувати при розгляді деяких аспектів розвитку зубів, яким у науковій літературі не надано значення.

Відомо, що розвиток зубів являє собою безперервний процес перетворення протягом внутрішньоутробного періоду вихідних зародкових тканин, в якому прийнято умовно виділяти кілька послідовних стадій, кожна з яких призначена визначати утворення якісно нових перехідних форм одонтогенезу. Зазвичай прийнято розглядати такі стадії: закладки зубних зачатків; перетворення і диференціювання зубних зачатків; формування тканинних компонентів зуба (гістогенез зуба); прорізування зубів.

Відповідно проведене нами дослідження обмежується другою та третьою стадіями одонтогенезу, тривалість яких становить близько 5 місяців внутрішньоутробного розвитку. У зазначений період одонтогенезу у складі зубних зачатків стає можливим розрізнити емалевий орган, зубний мішечок і зубний сосочок. Цілком ймовірно, що в емалевому органі головними високоспеціалізованими є клітини внутрішнього епітелію, генетично призначені для утворення емалі. Всі інші епітеліальні структури (пульпа емалевого органа, клітини проміжного шару, зовнішній епітелій) безперечно є тимчасомвими, допоміжними утвореннями, тобто такими, які забезпечують умови нормальної реалізації потенційних цитогенетичних властивостей внутрішнього епітетлію. Слід також враховувати, що на даній стадії розвитку зовнішній епітелій емалевого органа зберігає зв'язок за допомогою зубної стеблинки із зубною пластинкою, яка ще остаточно не відокремилася від покривного епітелію альвеолярного відростка. При описі будови зубної пластинки нами зазначено, що її поперечний профіль, утворений двома боковими рядами базофільних призматичних клітин, між якими знаходяться два або три ряди відносно світлих клітин з короткими відростками, які мають полігональну форму. Клітини бічних рядів неважко ідентифікувати з базальними епітеліоцитами покривного епітелію. Разом з тим проміжний між ними шар виявляє явні ознаки шипуватих клітин покривного епітелію, які, як відомо, зберігають здатність до мітотичної активності. З цього випливає, що епітеліальний ретикулум пульпи емалевого органа є похідним шипуватих клітин проміжного шару зубної пластинки, а останні на ранніх стадіях онтогенезу безпосередньо походять від шипуватого шару покривного епітелію.

Немає сумніву в тому, що клітини зовнішнього емалевого епітелію мають поліпотентні властивості. Ґрунтуючись на головних положеннях сучасної цитогенетики, існує можливість в основних рисах уявити шляхи їх диференціювання. Перш за все, на нашу думку, при їх мітотичному поділі повинні виникати дочірні клітини, за рахунок яких буде відбуватися оновлення зовнішнього епітелію і разом з цим поповнення новими клітинами як його самого (яке здійснює його розширення в процесі росту зубних зачатків), так, можливо, і зірчастого ретикулуму емалевої пульпи. Цей процес, починаючись від шийки або стеблинки емалевого органа, поширюється по всій його зовнішній сферичній поверхні, досягаючи шийкової петлі (місце переходу зовнішнього епітелію у внутрішній). Згідно з існуючими уявленнями проліферативна активність епітеліальних клітин у цій зоні, з одного боку, повинна бути спрямована на поповнення чисельності внутрішнього епітелію, з другого - давати початок (після формування коронкової частини зубного зачатка) розвитку епітеліальної, кореневої (гертвіговської) піхви, яка індукційно зумовлює в подальшому розвиток кореня зуба. Якщо орієнтуватися на загальноприйняті уявлення, то виникає думка, що внутрішній епітелій емалевого органа виникає з клітин, які в подальшому цілком диференціюються в енамелобласти, які повинні проліферувати до тих пір, поки не закінчиться процес формування зубної коронки. Але, згідно з нашими даними, це питання набагато складніше.

Тут слід звернути увагу на так званий проміжний шар клітин емалевого органа, який за місцем розташування доцільніше було б називати внутрішнім пристінковим або внутрішнім крайовим шаром. Але й таку назву можна вважати виправданою тільки до моменту полюсного переміщення в клітинах внутрішнього епітелію ядра і провідних органел (в основному шорсткого цитоплазматичного ретикулуму і комплексу Гольджі), внаслідок чого їх апікальний полюс стає базальним, і навпаки. Цей процес, як відомо, називається клітинною інверсією. Саме з цього починається детермінована спеціалізація внутрішнього епітелію коронкової частини зуба, після чого вони мають назву - преенамелобласти. Образно можна сказати, що в процесі цього клітини внутрішнього епітелію «повертаються обличчям» до поверхневого шару зубного сосочка, де, передуючи процесу клітинної інверсії внутрішнього епітелію, утворюються преодонтобласти (предентинобласти). Перестановка ядер і органел у клітинах внутрішнього епітелію призводить до їх перетворення у високі клітини, які завдяки гексагональному поперечнику мають призматичну форму, яка узгоджується з формою тих вироблених ними в подальшому структур, які мають назву емалеві призми. Але найбільш помітною їх ознакою є те, що починаючи з цього часу (приблизно 16 тижнів внутрішньоутробного розвитку для зачатків молочних різців), ядра цих клітин виявляються розташованими в один ряд у тому полюсі, який звернений до проміжного шару емалевого ретикулуму. Тому за логікою ці відділи клітин вважаються базальними, хоча вони і не мають базальної мембрани, через відсутність прилеглої до них сполучної тканини. Згідно з нашими даними, базальна плазмолема преенамелобластів, надалі енамелобластів, у багатьох місцях тісно контактує безпосередньо з клітинами проміжного шару або ж з їх відростками. Тому після клітинної інверсії внутрішнього епітелію коронкової частини зубного зачатка клітини проміжного шару ми пропонуємо називати «базальними епітеліоцитами енамелобластів». Слід зазначити, що явні ознаки мітотичної активності клітин проміжного шару та їх переміщення в шар енамелобластів спостерігаються починаючи з ранньої стадії гістогенезу зубів, яка відповідає в зачатках молочних різців і перших молочних молярів приблизно 14-18-му тижням ембріогенезу. молочний різець зуб ембріогенез

Отже, викладені аргументи досить переконливі для обґрунтування положення про те, що починаючи з моменту інверсії в клітинах внутрішнього емалевого епітелію гермінативною (камбіальною) зоною для енамелобластів, а отже, і для процесу утворення емалі є проміжний емалевий шар, клітини якого, володіючи мітотичною активністю, здійснюють безперервне поповнення спеціалізованих емалеутворювальних клітин.

Як відомо, енамелогенез починається через деякий час після першого відкладення дентину. Виникає питання: чи полягає в цьому якась особлива доцільність? Спершу звернемо увагу на одну цікаву особливість дислокації двох рядів провідних клітин - одонтобластів і енамелобластів. Після інверсії останніх вони виявляються протиставленими один одному своїми апікальним полюсами, тобто тими відділами, з яких відбувається виділення продуктів секреції. Але слід мати на увазі, що до початку цього процесу внутрішній епітелій емалевого органа і шар преодонтобластів зубного сосочка знаходяться роз'єднаними між собою за допомогою базальної мембрани, яка є продуктом діяльності клітин внутрішнього епітелію до їх інверсії. Виявляється, що й після цього упродовж всього одонтогенезу вона зберігається як розмежувальний бар'єр між двома різними за походженням процесами - одонтогенезом і енамелогенезом. Виходячи з цього, можна вважати, що перетворена в початковій стадії одонтогенезу базальна мембрана, яка розташована між зубним сосочком і внутрішнім емалевим епітелієм, є своєрідною формоутворювальною матрицею, з одного боку якої відбувається відкладення дентину, а з другого, протилежного, - емалі. Тому вона вдало була названа преформативною мембраною (Ясвоин Г.В., 1931).

На нашу думку, ця мембрана і випереджальне за часом відкладення дентину (по відношенню до емалі) необхідні як створення вихідного бар'єра, що виключає можливість прямого контакту органічного матриксу незрілої емалі зі сполучнотканинною основою зубного сосочка, який з цього моменту починає диференціюватися в пульпу зуба. Нашими дослідженнями встановлено, що дана преформативна мембрана в процесі подальшого внутрішньоутробного розвитку не зникає, а тільки зазнає деяких структурних перетворень, перетворюючись у зрілих зубах у розмежувальну пластинку між дентином і емаллю, завдяки чому прямий контакт між ними виключається. На нашу думку, в цьому полягає певний сенс, який ми схильні відносити до деяких імунологічних аспектів одонтогенезу. У цьому сенсі нашу увагу привернули деякі повідомлення в літературі, згідно з якими білки емалі, як і багато інших тканинних структур в організмі, не володіють толерантністю до власної імунної системи. У цьому аспекті варто звернути увагу ще й на той факт, що вже на самому початку дентиногенезу перша генерація одонтобластів являє собою суцільний тісний шар клітин, з'єднаних між собою спеціалізованими міжклітинними контактами, які, згідно з даними літератури (Карлсон Б.М., 1983; Биков В.Л., 1995), представлені облітеруючими (щільними), адгезивними (десмосомами) і комунікативними (щілинними) з'єднаннями. У зрілих зубах даний комплекс міжклітинних контактів утворює між пульпою і предентином так звану замикаючу розмежувальну мембрану Келлікера-Флейшмана, через яку можуть проникати дрібнодисперсні розчини, і вона є надійним бар'єром для високомолекулярних речовин, що в нормі повинно перешкоджати також проникненню в дентинні канальці з пульпи імунокомпетентних клітин. Отже, вже на перших етапах гістогенезу твердих тканин зуба даний бар'єр сформований і разом з преформативною мембраною енамелобластів утворює собою надійну перешкоду між сполучнотканинним середовищем зубного сосочка (а пізніше пульпою зуба) і емаллю, що формується.