Экспериментальные подходы

Много новых знаний о развитии скелета было получено при ис­пользовании техники прижизненного окрашивания, при котором вещества, окрашивающие минерализованные ткани (или иногда мягкие ткани) инъецировались в тело животного. Эти красители оставались в костях и зубах и могли быть найдены после смерти жи­вотного. Данный метод был разработан в XVlII веке великим анг­лийским анатомом John Hunter. Hunter заметил, что кости свиней, в корме которых иногда попадались текстильные отходы, были ок­рашены интересным образом. Он открыл, что активным агентом был краситель под названием ализарин, до сих пор использующий­ся в исследованиях при помощи прижизненного окрашивания (рис. 2-14).

Рис. 2-14. А — нижняя челюсть крысы, получившей три инъекции ализа­рина с интервалом в 3 нед., и умершей через 2 нед. после последней инъек­ции. Реконструкция кости в ходе роста затемняет некоторые инъекцион­ные линии, но последовательные линии в мыщелковом процессе видны до­вольно ясно. В — отрезок скуловой дуги того же животного, что и на сним­ке А. Скуловая дуга растет наружу с аппозицией кости на внешней поверх­ности и удалением с внутренней поверхности. Разрывы окрашенных линий на внутренней поверхности обозначают места, где кость была удалена. То, что было внешней поверхностью скуловой дуги, затем становится внутрен­ней поверхностью и некоторое время спустя удаляется.

Ализарин вступает в сильную реакцию с кальцием в ме­стах обызвествления костей. Поскольку эти места претерпевают ак­тивное скелетное развитие, окрашенные метки указывают степень развития на момент инъекции. Кость быстро восстанавливается, и области, где произошло удаление кости, могут быть определены по отсутствию окрашенного материала в этих местах. В настоящее время появилась возможность проводить высокоточные исследова­ния костных изменений в ходе черепно-лицевого развития у подо­пытных животных³.

Рис. 2-15. Тетрациклиновое окрашивание зубов у мальчика, получивше­го большую дозу тетрациклина при лечении инфекционного заболевания верхних дыхательных путей в раннем детстве. Исходя из распространения окрашенности, очевидно, что тетрациклин не прописывался в грудном воз­расте, но давался в больших дозах уже к моменту формирования коронок центральных резцов или приблизительно в возрасте 2,5 лет.

Хотя исследования с использованием прижизненного окраши­вания невозможно проводить на людях, прижизненное окрашива­ние все же может встречаться. Многие дети, рожденные в конце 1950-х и начале 1960-х годов, проходили курс лечения инфекцион­ных заболеваний антибиотиком тетрациклином. Слишком поздно было обнаружено, что тетрациклин является отличным прижиз­ненным красителем, который связывается кальцием в местах роста, как и ализарин. Нарушение цвета резцов в результате лечения тет­рациклином во время минерализации зубов стало для некоторых эстетической катастрофой (рис. 2-15), и поэтому теперь для лече­ния инфекций у детей тетрациклин применяется очень редко.

Рис. 2-16. Результаты авторадиографии костей зародыша крысы, разви­вающегося с изотопами ^,4С-пролин и ³Н-тимидин, имплантированными в культурную среду. Тимидин имплантирован в ДНК, которая воспроизво­дится при делении клетки, и помеченные ядра относятся к клеткам, претер­певшим культурный митоз. Поскольку пролин является основной состав­ляющей коллагена, метки цитоплазмы определяют области, где был им­плантирован пролин, изначально в межклеточный коллаген. А — нормаль­ный рост в данной среде с множеством помеченных клеток и большим рас­пространением пролина. В — замедленный рост кости с малым количеством бактериального эндотоксина.

С развитием радиоактивных индикаторов стало возможным ис­пользование практически любого метаболита с радиоактивной ок­раской, вводимого в ткани в качестве прижизненного красителя. Его расположение должно, безусловно, определяться слабой ра­диоактивностью в месте имплантации. Гамма-излучающий изотоп "¹¹¹Tc может быть использован для индикации областей быстрого роста костей человека, однако данные изображения больше подхо­дят для диагностики локальных проблем роста (см. главу 21), чем для изучения моделей роста. В большинстве исследований роста радиоактивно помеченные материалы в тканях подопытных живот­ных распознаются при помощи техники авторадиографии, где пле­ночная эмульсия накладывается на тонкие участки ткани, содержа­щей изотопы, а затем в темноте подвергается радиоактивному об­лучению. После проявления пленки наличие радиации, обознача­ющей области роста, может быть отмечено при рассмотрении сек­тора ткани через пленку (рис. 2-16).

Рис. 2-17. Цефалометрическая рентгенограмма, на которой видны имплантаты, установленные перед началом лечения по изменению положения челюстей. Металлические имплантаты видны в виде небольших белых ли­ний. Сопоставление рентгенограмм состояния до и после лечения при по­мощи данных имплантатов позволяет точно определить перемещения зубов и челюстей. (Снимок предоставлен Professor Beni Solow.)

Другим экспериментальным методом, применяемым для ис­следования роста человека, является имплантационная рентгено­графия. В данной технике в кости скелета, включая челюсти и ко­сти лица, помещаются инертные металлические штифты. Эти штифты хорошо срастаются с костями без каких-либо осложнений (рис. 2-17). При помощи вживления металлических имплантатов значительно улучшается точность динамического цефалометрического анализа модели роста. Данный метод исследования, широко использованный профессором Arne Bjork и его коллегами из Коро­левского стоматологического колледжа в Копенгагене, Дания⁶, помог получить новые важные данные о моделях развития челюс­тей. Металлические штифты остаются в месте имплантации внут­ри кости при отсутствии инфекции или воспаления, что случается крайне редко. Сопоставление цефалометрических рентгенограмм с имплантированными штифтами обеспечивает точное изучение как изменений положения одной кости относительно другой, так и изменений внешнего контура костей. До проведения рентгено­графических исследований с использованием имплантатов сте­пень реконструкционных изменений контуров челюстных костей недооценивалась, а также не принималась во внимание ротацион­ная модель челюстного развития, описанная в главе 4. Точная оценка челюстно-лицевого развития у человека до настоящего времени наилучшим образом осуществляется при помощи имплантационной рентгенографии⁷.