EMBRYONAL AND POSTNATAL HISTOGENESIS OF TEETH IN RATS UNDER CONDITIONS OF THE ENVIRONMENT

Full Text

Актуальность проблемы Загрязнение окружающей среды вредными веществами, главным образом пестицидами и промышленными выбросами, может привести к нарушению экологического равновесия и возникновению реальной опасности для здоровья населения. Организм наиболее уязвим к влиянию различных вредных факторов окружающей среды во внутриутробном и раннем постнатальном периодах жизни, когда идёт процесс становления практически всех органов и систем [1, 2]. Установлено, что в наиболее загрязненных регионах частота заболеваний дыхательной, пищеварительной и нервной систем, нарушений в физическом и интеллектуальном развитиии вероятности врожденных пороков развития у детей значительно превышает показатели экологически относительно благополучных регионов [3, 4]. Органы и ткани ротовой полости одними из первых вступают в контакт с неблагоприятными экологическими факторами и поэтому самые ранние изменения в организме могут локализоваться именно в зубочелюстной системе детей [5-8]. К сожалению, до настоящего времени недостаточно исследовано влияние изолированного и комбинированного воздействия на организм пестицидов и промышленных химических выбросов (диоксидов серы, азота, аммиака и др.) на эмбриональное и постэмбриональное развитие организма в целом, и зубочелюстной системы, в частности [9-12]. Цель работы - выявление особенностей эмбрионального развития крыс в целом, а также эмбрионального и постнатального развития их зубочелюстной системы в условиях внутриутробного воздействия некоторыми загрязняющими окружающую среду химикатами. Материал и методы В качестве химикатов, загрязняющих окружающую среду, были избраны широко используемые пестициды гексахлоран и фозалон, а также двуокись серы и двуокись азота, являющиеся основными компонентами вредных выбросов нефтеперерабатывающих заводов. Опыты проведены на нерожавших половозрелых белых крысах-самках с массою тела 170-180 г. В течение 2 недель до начала опытов у всех крыс проводили оценку состояния эстрального цикла, и при отсутствии каких-либо отклонений животные были отобраны для экспериментов. В зависимости от характера и способа воздействия токсических веществ на организм все животные были разделены на 3 группы по 20 самок в каждой из них. I группа животных, которая не подвергалась токсическому воздействию, служила в качестве контроля. II группе самок в течение всей беременности внутрижелудочным способом вводили комбинацию пестицидов гексахлорана и фозалона. III группа животных, наряду с получением указанной комбинации пестицидов, подвергалась воздействию двуокиси серы и двуокиси азота через вдыхаемый воздух. Дозу и концентрацию вводимых веществ подбирали таким образом, чтобы они были близки к реальным условиям загрязнения окружающей среды в изучаемых нами промышленных и сельскохозяйственных зонах региона. При этом наиболее оптимальная доза гексахлорана равнялась 0,08 мг/кг, фозалона - 0,008 мг/кг, концентрация двуокиси серы - 0,12 мг/м3, двуокиси азота - 0,08 мг/м3. Отравление самок начинали с первого дня беременности, наступление которой устанавливали по наличию сперматозоидов во влагалищных мазках. Для гистологического изучения развивающихся зубных зачатков по 10 самок из каждой группы забивали незадолго до родов, на 20-й день беременности, путем декапитации под легким эфирным наркозом. Выделяли кусочки челюстного отдела черепа плода (у 4-5 плодов от 5-6 самок) и фиксировали в 10% нейтральном формалине. После обезвоживания кусочки заливали в парафин, готовили срезы толщиной 7-10 мкм, которые окрашивали гематоксилином и эозином. Для получения достаточно полной информации об эмбриотоксическом и тератогенном действии изучаемых веществ, определяли число живых плодов на одну крысу, вычисляли общую внутриутробную смертность (в %), массу тела (в г) и кранио-каудальный размер плодов (в мм). Кроме того, выявляли частоту встречаемости внешних аномалий, аномалий внутренних органов, скелета и зубочелюстной системы плода. Оставшихся самок (по 10 в каждой группе) оставляли до завершения естественных родов с целью изучения особенностей динамики постнатального развития потомства в условиях комбинированного внутриутробного действия токсических факторов окружающей среды. На 1, 7, 14, 30 и 60 день после рождения у потомства (у 5-6 крысят от 6-8 самок) измеряли массу и длину тела, а также отмечали сроки прорезывания зубов, отлипания ушных раковин, открывания глаз и появления волосяного покрова. Все полученные цифровые данные статистически обработаны с использованием пакета программ Microsoft Excel с вычислением критерия Стьюдента. Достоверными считались различия, удовлетворяющие p <0,05. Результаты и обсуждение Изучение эмбрионального материала показало, что наиболее неблагоприятное, опосредованное через организм беременной самки действие на внутриутробное развитие плодов оказывает комбинация пестицидов в сочетании с двуокисями серы и азота. В III группе животных общая внутриутробная смертность была наиболее высокой и составляла 21,3±2,5% при контроле 15,2±1,8% (p <0,05). Соответственно этому, число живорожденных плодов на 1 самку в данной группе было значительно меньше контрольного уровня и составляло 8,2±0,8 при контроле 11,4±1,3 (p <0,05). Также было обнаружено, что у плодов, полученных от самок III группы, средняя масса тела была достоверно низкой и составляла 2,01±0,2 г против контроля 2,96±0,3 г (p <0,01). Аналогичным образом у плодов данной группы выявлено достоверное уменьшение среднегокранио-каудального размера по сравнению с контрольной группой (до 27,2±0,2 мм при контроле 29,8±0,4 мм, p <0,01). И наконец, только в данной группе до 3,9 % плодов наблюдались внешние аномалии развития (короткий хвост, подкожные геморрагии) и аномалии внутренних органов (микрогнатия, задержка окостенения костей). Аномалии развития практически отсутствовали у потомства от самок II группы, подвергнутых воздействию только лишь пестицидов. У плодов данной группы отмечалось лишь небольшое уменьшение массы тела и размеров плода, а также незначительное повышение внутриутробной смертности. Однако, все эти показатели оказались статистически недостоверными (p>0,05). Таким образом, комбинированное внутриутробное воздействие пестицидов в сочетании с двуокисями серы и азота приводит к существенным нарушениям эмбрионального развития потомства экспериментальных животных. Внутриутробное воздействие экотоксическими факторами способствовало также и некоторым нарушениям процесса постнатального онтогенеза потомства, степень которых зависела от способа воздействия. Во II группе крысят, рожденных от самок с интоксикацией только пестицидами, в течение первого месяца отмечалось умеренное, но недостоверное, отставание в росте длины тела по сравнению с контрольной группой. Вместе с тем, масса тела крысят оставалась достоверно низкой, с самого начала опытов вплоть до 30 суток. Лишь на 60 сутки эти крысята начали прибавлять в весе. Гипотрофия крысят сопровождалась замедлением роста волосяного покрова тела и отставанием сроков появления других признаков постнатального роста. У крысят данной группы отлеплялись ушные раковины и открывались глаза на 1-2 суток позднее, чем у животных контрольной группы. Наиболее выраженные изменения в постнатальном периоде развития наблюдались в III группе крысят, рожденных от самок с сочетанной интоксикацией в период беременности пестицидами и диоксидами. Так, показатели массы и длины тела у этих крысят оставались достоверно низкими по сравнению с контролем на протяжении всего эксперимента. Аналогичным образом отмечено выраженное запоздалое появление признаков постнатального роста у этих крысят. Ушные раковины отлеплялись на 3-4 суток позже контроля, открывание глаз и рост волосяного покрова также происходило с запозданием на 2-3 суток по сравнению с контролем. Таким образом, воздействие токсических факторов окружающей среды на материнский организм в период беременности приводит к развитию целого ряда общих нарушений процесса эмбрионального и постэмбрионального роста и становления организма. При интоксикации только лишь пестицидами они относительно умеренно выражены, степень их выраженности существенно возрастает при сочетании пестицидов с диоксидами серы и азота. Эта закономерность в полной мере относится и к эмбриональному и постэмбриональному гистогенезу зубочелюстной системы. У крысят II группы, подвергнутых внутриутробному воздействию только лишь пестицидов, обнаружены умеренные морфологические изменения формирующихся зубных зачатков. В большинстве зачатков определялись дифференцированные энамелобласты и одонтобласты. Явления деструкции энамелобластов и вакуолизации цитоплазмы одонтобластов выявлялись редко. В отдельных случаях обнаружены микроциркуляторные нарушения в формирующейся пульпе зуба в виде капиллярного и венозного стаза крови. Нередко обнаружено истончение и слабая минерализация формирующихся костных трабекул челюстных костей, что, вероятно, обусловлено недостаточной дифференцированностью и деструктивными изменениями остеобластов. Тем не менее, указанных изменений эмбрионального гистогенеза зубных зачатков оказалось достаточным для замедления темпов прорезывания зубов. У крысят II группы прорезывание резцов происходило только на 10-12 сутки, тогда как у контрольных животных этот процесс наблюдался уже на 8-9 сутки после рождения. Наиболее выраженные нарушения гистогенеза зубочелюстной системы в целом наблюдались в III группе животных, подвергнутых сочетанному внутриутробному воздействию пестицидов с диоксидами. Гистологическое изучение зубочелюстных тканей плодов данной группы обнаружило еще более существенное замедление процессов дифференцировки зубных зачатков, чем во II группе. Часто обнаруживались зачатки, содержащие недостаточно сформированный эмалевый орган. Нередко встречались эмалевые органы мелких размеров, с выраженными деформациями и ассиметричными краями. Пульпа эмалевого органа часто была представлена узкой полоской тесно расположенных звёздчатых клеток. В наружном слое эмалевого органа эпителиальные клетки в некоторых участках подвергались деструктивным изменениям и лизису с образованием крупных вакуолей. Внутренние клетки эмалевого органа характеризовались низкой степенью дифференциации, отмечалось неравномерное появление характерных для энамелобластов признаков. Слой энамелобластов состоял из клеток с различным уровнем дифференциации. Довольно часто обнаруживались энамелобласты с различными нарушениями процесса «инверсии», то есть, перемещения ядра с базального на апикальный полюс клетки. Число таких клеток с замедлением процесса смены «полярности» клеток варьировало в различных зубных органах, что указывало на асинхронность дифференцировки энамелобластов и образования эмали. В большинстве зубных зачатках прослеживался тонкий, плохо различимый слой органической основы эмали с неровными контурами. Часто наблюдались признаки деструкции и вакуолизации цитоплазмы энамелобластов. Одновременно с изменениями процесса формирования эмали, в данной группе животных обнаружены признаки нарушения гистогенеза и других тканей зубных зачатков. На верхушках зубных сосочков, среди слоя преодонтобластов и одонтобластов, нередко наблюдались деструктивно измененные и вакуолизированные клетки. На фоне этого в некоторых участках, в связи с нарушением дифференцировки энамелобластов и одонтобластов, линия органической матрицы эмали была представлена бесформенной слабо эозинофильной субстанцией с нечеткими границами. В результате деструктивных изменений одонтобластов отмечалось асинхронное отложение органической матрицы предентина с образованием пустот в нем. Такие пустоты сохранялись и в минерализованных участках дентина. Определенные изменения обнаружены и в центральной части зубного сосочка, составляющей основу будущей пульпы зуба и ее микроциркуляторного русла. Пульпа была представлена малодифференцированными клетками с овальными и полигональными ядрами, среди которых располагались кровеносные сосуды. Обращало на себя внимание значительно более высокая частота обнаружения дилятации венозных сосудов и стаза крови в капиллярах у плодов данной группы по сравнению с I и II группами. На наш взгляд, такая высокая степень изменений микроциркуляторного русла зубного зачатка и является одним из факторов, способствующих развитию более выраженных нарушений гистогенеза эмали и дентина в этой группе животных. Кроме отмеченных изменений, у этих плодов выявлено значительное замедление темпов формирования костных трабекул челюстей. Окружающая зачаток ткань в большинстве случаях была представлена полосками гиалинового хряща, со слабыми признаками окостенения и минерализации. Все это в целом оказало более выраженное отрицательное влияние на сроки прорезывания зубов в постнатальном периоде. У крысят III группы прорезывание резцов наблюдалось только лишь на 13-15 сутки после рождения (во II группе на 10-12, в контроле - на 8-9 сутки). Следует также отметить, что у большинства крысят коронковая часть прорезавшихся резцов была истонченной. Нередко в коронке отмечалось появление нехарактерных для здоровых зубов множественных желтых пятен или серовато-матовых полосок. В отдельных случаях наблюдалось тесное и аномальное расположение резцов и жевательных зубов. Таким образом, воздействие токсическими загрязнителями окружающей среды во время беременности оказывает неблагоприятное влияние как на развитие плода в целом, так и на эмбриональный и постнатальный гистогенез зубочелюстной системы. Выводы 1. Внутриутробное воздействие экотоксическими факторами (пестициды и двуокиси серы и азота) приводит к нарушениям эмбрионального и постнатального развития потомства, которые проявляются в максимальной степени при сочетанной интоксикации пестицидами и диоксидами. 2. Сочетанная внутриутробная интоксикация существенно нарушает процессы тканевой дифференцировки зубных зачатков и окостенения челюстных костей плода, следствием которых являются запоздалое прорезывание и аномальное развитие зубов в постнатальном периоде.

About the authors

Kh. P Kamilov

Tashkent State Dental Institute

100047, Tashkent, Republic of Uzbekistan

D. I Taylakova

Abu Ali Ibn Sino Bukhara State Medical Institute

200100, Bukhara, Republic of Uzbekistan

Irina A. Nikolskaya

N.I. Pirogov Russian National Research Medical University

Email: doknikolskaya@gmail.com
candidate of medical sciences, docent of the department of therapeutic dentistry “N.I. Pirogov Russian National Research Medical University”, 117997, Mosсow, Russian Federation 117997, Mosсow, Russian Federation

References

Supplementary files