Summary
本プロトコルは、歯の解剖学的および発達的変動および異常、歯周病、歯内疾患、および顎関節病理を特徴付けるための頭蓋骨標本の体系的評価のための技術を説明する。
Abstract
博物館の頭蓋骨標本は、多くの哺乳類種の顎関節(TMJ)病変、歯の病理学、および解剖学的変異を研究するための非侵襲的で有益ですぐに利用できる手段を表しています。さまざまな種の歯と顎を研究することは、細部への注意と種の正常な解剖学的構造の理解を必要とする課題を提示する可能性があります。本稿では、口腔顔面領域の特徴的な疾患を定義するためにさまざまな哺乳類に適用されている頭蓋骨標本を調べるための体系的かつ正確なプロトコルについて説明します。概説された手順は、同時に正確で再現性があり、種間で非常に異なる頭蓋骨と歯の形状と解剖学的構造に適応可能です。具体的には、欠損歯、歯周病、歯内療法、顎関節症、解剖学的変異がないか検体を調べます。博物館の標本に関する研究から収集された結果は、個体や種の自然史、健康、病気の状態を反映している可能性があります。さらに、これらのデータは、生態学的および保全研究の取り組み、ならびに飼育下の個人の世話に情報を提供することができます。
Introduction
顎と歯の発達は、脊椎動物の進化と発達における重要な時点を示しています。顎は当初、水生および海洋種の呼吸のメカニズムの一部として開発されましたが、歯は獲物を認識して処理する新しい方法を提供しました1,2。顎と歯の発達以来、生物は、その機能に対応し、それらが属する生態学的役割を反映する解剖学的に無数のバリエーションを進化させてきました。石灰化された性質により、歯と頭蓋骨は、環境と化石記録に残る豊富な情報を表し、個体、ひいては種の生態、健康状態、行動に関する無数の洞察を提供できます。
動物の歯と顎に関する情報を取得し、形態と病理を特徴付けることは多くの利点があります。一般的な病気のプロセスを認識することで、野生種の保護活動を改善し、飼育下の動物の世話を最適化することができます3,4,5。たとえば、博物館の頭蓋骨標本から収集された情報は、バルト海の灰色のアザラシ(Halichoerus grypus)とアザラシ(Phoca vitulina)が有機塩素などの環境汚染物質に経時的に曝露されたことを推測するために使用されています6,7、口腔顔面病変と汚染物質との因果関係は確認されていませんが。さらに、口腔の病気は国内種で最も一般的な病気の一部であり、野生種の口腔の健康状態を理解することは、国内種の臨床医学と管理を進歩させる可能性があります8,9。
動物は正常な頭蓋顔面の形状と歯列にそのような変化を発達させたので、種間でこれらの側面を特徴付けて比較することは困難な場合があります。生物の生態と自然の行動、およびその典型的な環境を理解することは、その頭蓋骨を調べようとする前に不可欠です。そうすることで、特定の種の歯列に関する質問や仮説の形成が促進され、必然的にデータ分析からの結論が豊かになります。たとえば、ミナミラッコ(Enhydra lutris nereis)の典型的な食事には、硬い殻の軟体動物、甲殻類、棘皮動物が含まれていることを認識することは、歯の摩耗および/または摩耗の程度と影響を文脈化するために不可欠です10,11。種の個体が特定の歯科疾患を発症する可能性を想定することはできますが、歯科病理を評価するための体系的で正確で再現可能なプロトコルを持つことが重要です。これには、咬合、解剖学的および発達的所見、歯周病、歯内所見、および顎関節(TMJ)の病状の評価を含める必要があります。同様の統計分析でこのようなプロトコルを開発することで、種から種への歯科疾患とTMJ疾患の詳細な比較が可能になります。体系的な方法は、多くの哺乳類種の歯および顎関節の病理を特徴付けるために利用されており、多様な形態の生物に翻訳可能であることが証明されています11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23,24。
追加の種に関する将来のデータを比較するには、さまざまな種に適用できる歯と顎の病気を評価するための受け入れられた方法を持つことが重要です。この記事は、頭蓋骨標本の歯科およびTMJ病理を評価するための標準化された組織化されたアプローチを詳述することを目的としています。
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Protocol
本研究は、サンフランシスコのカリフォルニア科学アカデミー鳥類学および哺乳類学科、カリフォルニア大学バークレー校脊椎動物学博物館、およびアラスカ大学フェアバンクス校北博物館の標本を使用して実施されました。頭蓋骨標本の調査とデータからの作品の出版の許可は、各コレクションを所有および管理している美術館から取得されました。
1. 標本の選択と文書化
- 識別番号、種、性別、原産地などの標本情報を文書化します。
注:特定のコレクション内に保持されている標本の数と標本の詳細は、Arctos共同コレクション管理ソリューション( 資料表を参照)から入手できる場合があります。本研究では、キタゾウアザラシ(Mirounga angustirostris)、カリフォルニアボブキャット(Lynx rufus californicus)、灰色キツネ(ウロキオンシネレオアルゲンテウス)、キタオットセイ(Callorhinus ursinus)、ミナミラッコ(Enhydra lutris nereis)、カリフォルニアマウンテンライオン(Puma conolor cougar)、およびキットフォックス(Vulpes macrotis)の頭蓋骨が考慮されます。 - 解剖学的構造の完全性について頭蓋骨を調べます。大規模な再建なしに正常な解剖学的構造が認識できないような、ひどく断片化された頭蓋骨を含めないでください。
- 可能であれば、頭蓋縫合糸の閉鎖に基づいて、死亡時の標本の年齢を推定します。頭蓋縫合糸閉鎖の時期については、対象種ごとに異なるため、関連する文献を参照してください。
- 緩んだ歯を対応する肺胞と交換します。研究種の公開された解剖学的説明を使用して、各緩い歯の歯のタイプを認識するのに役立ちます25、26、27、28、29、30。
2.解剖学的および発達的所見
- 各歯象限を連続して検査し、歯の有無を記録します。
- 各歯の喪失を、先天的に欠如している歯の喪失と後天的な歯の喪失、人工的に欠如しているものとして分類します。欠けている歯の領域を調べて、骨の滑らかな縁(先天性)、歯槽骨のリモデリングを伴う空の肺胞(後天性)、または空であるがはっきりと輪郭が描かれた肺胞(人工膜)を調べます。
- しつこい乳歯または余分な歯を文書化します(図1)。
- 各歯冠の形状と目に見える歯根構造を調べます。肺胞から緩んだ歯を調べて、根の数を記録します。
注:歯槽から取り除くことができない歯の場合、過剰な根は、通常は歯の口蓋または舌側の追加の隆起によって、または歯科用X線写真 を介して 識別できます(図2)。 - 歯の白い反射エナメル質層が薄くなるか存在しないことを特徴とするエナメル質形成不全の存在を文書化し、より粗い黄褐色の象牙質表面を明らかにします。
3.歯周状態
- 金属またはプラスチック製の歯周プローブとエクスプローラー( 材料の表を参照)を使用して、歯周炎の証拠について歯槽骨の質感を確認します31。
注:軟部組織がないため、歯肉炎は診断できませんが、血管孔の数が多いことから明らかなように、血管新生の増加は早期歯周炎を示します(図3)。 - 各多根歯の根の間に歯周プローブを挿入しようとすることにより、分岐部の関与または曝露の存在をテストします。根の数によっては、分岐をテストするために複数の領域が必要になる場合があります。
- 標準化されたプロトコルを使用して、進行性に悪化する歯周炎の病期を特定します(表1)32。
4.骨折した歯と根尖周囲病変
- 鋭いエッジを持つ歯の物質の損失によって示される骨折について各歯を調べます(図4)。
- 各フラクチャーが複雑か複雑でないかを判断するには、破壊部位からプローブをパルプチャンバーに挿入してみます。複雑なフラクチャーは、エクスプローラーの先端がパルプチャンバーに落ちることによって示されます。
- 標準化された分類システムに基づいて各骨折タイプを記録します(表2)33。
- 歯根の頂点の領域で歯槽骨が拡張し、血管新生が増加したという証拠を特徴とする根尖周囲病変の証拠がないか歯を調べます(図5)。拡張上の開窓は、存在する場合と存在しない場合があります。
5.摩耗/摩耗
- 滑らかでガラスのような外観と丸みを帯びたエッジを持つ歯の物質の損失によって示される、各歯の摩耗/摩耗を調べます(図6)。
- 探触子を使用して、探鉱箱の先端をパルプ室に挿入して、摩耗した領域からのパルプ室の露出を確認します。
- 標準化された分類システムを使用して、各歯の摩耗/摩耗の程度を分類します(表3)11。
注:一部の種は、その自然な行動のために、他の種よりも摩耗/摩耗の影響を受けやすい場合があります。そのため、摩耗/摩耗の重症度を病期分類するか、摩耗/摩耗の有無を記録するだけで十分な場合があります。
6.顎関節の病理
- 顆突起の下顎骨の頭部や側頭骨の扁平上皮部分の下顎窩を含むTMJの骨成分を調べて、顎関節の病理の証拠を探し、死後の外傷などのアーティファクト(「引き出しの損傷」や準備アーティファクトなど)を除外します31 (図6)。
- 両側の下顎頭と窩を独立して検査し、変形性関節症(OA)の半定量的スコアリングシステムを使用して、各骨に関連する病変を分類します(表4)34。
7.トラウマ
- 外傷の証拠がないか頭蓋骨を調べます。
注:慢性外傷は、骨折エッジの鋭さと骨性リモデリングの証拠に基づいて急性外傷と区別される場合があります。また、一部の野生種は銃撃による負傷を受けやすく、出入りの傷や発射体の残骸が認識できることに注意してください。
8. 他のパラメータのチェック
- 種に応じて、頭蓋骨に追加の異常がないか調べます。
- ネコ科動物で最も一般的に見られ、歯周靭帯腔の喪失の有無にかかわらず放射線密度の低下によってX線写真で診断できる特発性歯垢破壊による歯の吸収または歯の硬組織の喪失を確認します19,21,35。
注:歯の吸収病変は、歯の頸部の粗さとして歯科用エクスプローラーでも感じることができますが、診断にはX線確認が必要です。 - 特定の種の色素性棘皮動物の消費がカワウソ11で見られるため、エキノクロマシア、頭蓋骨の硬組織の濃い紫色の染色を確認します。
- 酸性原性細菌からの食事性炭水化物の代謝に関連する歯の表面の腐敗である虫歯をチェックします36。
注:う蝕病変は、歯の咬合面を歯科用プローブで調べて、孔食や不規則性を明らかにすることで発見できます17,18。 - 不規則な生産的/破壊的な骨病変を特徴とする骨髄炎または新生物の証拠を文書化する37。これらのデータを記述的に記録し、病変の客観的な測定値を含めます。
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Representative Results
現在のプロトコルは、客観的データと半主観的データの組み合わせをもたらし、肯定的な結果は標本の正確で再現性のある評価に依存します。対象種の正常な解剖学的構造に関する知識と、一般的な歯科および顎顔面の病理を理解している複数の観察者が、理想的には、バイアスを体系的に最小限に抑えるために各標本を評価するために立ち会う必要があります。各標本の評価について議論し、コンセンサスを得る必要があります。代表的なサンプルを確保するために標本数のしきい値は提案されていませんが、発表された研究には76〜1,205人が含まれています11,20。さらに、検出可能な病理や最小限の疾患や解剖学的変異のない標本を見つけて文書化し、比較の標準として機能する必要があります(図7)。さらに、成功した結果は、病理学と人工的な損傷との区別に依存します。多くの場合、標本は加工中または保管中に人工的な損傷を受ける可能性があります。このため、正確なデータ収集のために、研究者は顎顔面領域の一般的な解剖学および病態生理学に精通して、真の慢性および急性疾患プロセスの証拠を理解する必要があります。死後の人間の道具の改ざんや、生命で生体力学的に不可能な歯や構造物の損傷の証拠など、所見が人工的であることを裏付ける証拠がある場合、これらの所見を真の病理として記録してはなりません。X線写真が標本評価に利用される場合、診断品質のために適切なX線写真ビューを取得する必要があります38,39。最後に、病理学と解剖学的異常は、正確な説明および/または高解像度の写真で文書化する必要があります。
正常な解剖学的構造が病理学として解釈される場合、またはデータが観察者間で高い変動を有することが指摘される場合、結果は代表的ではない可能性がある。試験片は、必要に応じて将来正確に繰り返し評価できるように、可能な限り熱心に品質を維持するために注意深く検査する必要があります。さらに、綿密な記録管理が維持されない場合、病理学または解剖学的異常が誤った標本に割り当てられる可能性があり、データからの相関関係から導き出された結論は疑わしい精度になります。
死亡時の個人の年齢と性別に関連する異常の頻度に違いがあるかどうかを判断するために、データを統計的に分析する必要があります。歯の異常の頻度は、異なる亜種、地理的な場所、および歴史的な時点間で比較できます。最後に、データを異なる属の種に関する以前に公開されたデータと比較することができる。
現在のプロトコルは、さまざまな種における歯科およびTMJの異常を特徴付ける効果的な手段であることが証明されています11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24.将来のレポートの結果の提示は、完全性を維持し、結果を簡単に比較できるようにするために、以前の原稿と同様のパターンに従う必要があります。
図1:キタゾウアザラシ(ミロウンガ・アングスティロストリス)の持続性乳歯。 示されているのは、対応する永久後継歯に近心の持続性乳性右下顎第1、第2、および第3小臼歯(矢印)です。この図は、Abbott et al.12から修正されています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図2:カリフォルニアボブキャット(Lynx rufus californicus)の過剰根 。 (A)X線写真および(B)余分な歯根(矢印)を有する左上顎第三小臼歯の肉眼的外観。この図は、Aghashani et al.19から修正されています。スケールバー= 5 mm。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図3:灰色のキツネ(ウロキオンシネレオアルゲンテウス)の歯周炎の病期。 (A)右上顎第4小臼歯に関連するステージ2は、歯槽骨の血管新生の増加を特徴とする(矢印)。(B)ステージ3は右下顎第二小臼歯に関連し、中等度の骨量減少および分岐部病変を特徴とする(矢印)。(C)左上顎小臼歯に関連するステージ4で、重度の歯槽骨量減少を特徴とする(矢印)。この図は、Evenhuis et al.22から修正されています。スケールバー= 1 cm。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図4:キタオットセイ(Callorhinus ursinus) の骨折した歯。右下顎第3小臼歯と第4小臼歯の根抜歯(白矢印)と右下顎第一大臼歯(黒矢印)周辺のステージ2歯周炎13.スケールバー= 1 cm。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図5:ミナミアザラシカワウソ(Enhydra lutris nereis)の尖端周囲病変。成人女性標本における右下顎第4小臼歯および第1大臼歯および第2大臼歯の複雑な冠根尖骨折に関連する根尖周囲疾患。この図はWinerら24から修正されている。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図6: カリフォルニアマウンテンライオン(プーマコンカラークーガー)の変形性関節症。 (A)不規則な関節面、軟骨下骨露出、および下顎顆突起の多孔性の画像(白矢印)。(B)右顎関節は、後関節突起で有意な関節周囲増殖を示さない。(C)左顎関節は、関節後突起(閉じた矢印)で関節周囲骨増殖を示し、下顎頭を部分的に取り囲み、部分的な強直症を引き起こします。この図は、Aghashani et al.21から修正されています。スケールバー= 1 cm。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図7:キットキツネ(Vulpesマクロティス)の正常な歯列 。 (A)右側面図。(B)吻側図。(C)上顎骨の腹側図(左)と下顎骨の背側図(右)。この図は柳澤ら23から修正されたものである。スケールバー= 1 cm。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
| 歯周炎の程度 | 臨床的特徴 | ||
| 歯周炎ステージ2 | 肺胞縁の血管新生の増加の証拠(肺胞縁の骨の血管孔がより顕著で、わずかに粗い質感) | ||
| 歯周炎ステージ3 | 肺胞縁の丸め;中等度の水平または垂直骨量減少 | ||
| 歯周炎ステージ4 | 歯周空間の拡大;重度の水平または垂直の骨量減少。肺胞の歯の可動性;分岐部露出 | ||
表1:歯周炎の進行期の臨床的特徴の要約。
| フラクチャタイプ | 形容 | |
| エナメル質骨折 | エナメル質の欠けまたは亀裂のみ。 | |
| 合併症のないクラウン骨折 | エナメル質と象牙質を含むが、歯髄を露出させない骨折。 | |
| 複雑なクラウン骨折 | 歯髄が露出したエナメル質と象牙質を含む骨折。 | |
| 合併症のない冠根骨折 | エナメル質、象牙質、セメント質を含むが、歯髄を露出させない骨折。 | |
| 複雑な冠根骨折 | エナメル質、象牙質、セメント質を含む骨折で、歯髄が露出しています。 | |
| 根の骨折 | 象牙質、セメント質、歯髄に影響を与える骨折。 | |
表2:歯の骨折タイプの臨床的特徴の要約。
| 摩耗/摩耗の段階 | 形容 | |
| 摩耗/摩耗ステージ1 | エナメル質の軽度の摩耗、象牙質への露出なし | |
| 摩耗/摩耗ステージ2 | 三次象牙質形成を伴わない尖頭先端の象牙質の露出 | |
| 摩耗/摩耗ステージ3 | 三次象牙質形成を伴う尖頭先端の象牙質の露出 | |
| 摩耗/摩耗ステージ4 | 摩耗/摩耗に続発するパルプキャビティの露出 | |
表3:歯の摩耗と摩耗の臨床的特徴の要約。
| 変形性関節症(OA)の重症度 | 臨床的特徴 | ||
| マイルドOAの | 軟骨下骨の変化が最小限またはまったくない関節周囲の新しい骨形成/骨棘の初期病変の証拠があります。 | ||
| 中程度のオープンアクセス | 関節周囲の新しい骨形成があり、および/または軟骨下骨の変化がより顕著です。 | ||
| 重度のオープンアクセス(OA) | 前述のすべての徴候が存在し、より顕著であるか、または軟骨下骨溶解が存在する場合。部分的または完全な強直が観察されることがあります。 | ||
表4:変形性関節症のTMJの臨床的特徴の要約。
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Discussion
歯と顎の解剖学的構造は、分岐進化の典型的な例であり、種の自然史、行動、および健康状態を真に反映しています。個人の口腔の健康は、彼らの生存とフィットネスに直接影響する可能性があります。現在の研究は、生きている集団の病理を反映する可能性のある博物館標本の歯の健康とTMJの異常を評価する体系的で再現性のある詳細な方法を概説しています。
歯科疾患は多種多様な属の哺乳類に普遍的に影響を及ぼしているにもかかわらず、このトピックは未踏のままです。野生種、飼育下種、および家畜種の歯科および頭蓋顔面障害を理解することは、保全活動、畜産、コンパニオンアニマルヘルスケア、および動物関連産業に影響を及ぼします3,32,33,40,41。したがって、歯科疾患に関する研究は、動物の健康全体を改善および理解するための鍵となる可能性があります。
現在の評価アルゴリズムの重要なステップには、データ収集前の種の自然な行動の研究、対象種の正常な解剖学的構造の理解、各歯と解剖学的ランドマークの体系的かつ正確な評価が含まれます。また、種間の比較ができるように、体系的かつ詳細な方法で結果を報告することも不可欠です。これらの手順を組織的な方法で完了しないと、データの欠落や不正確なデータ、または結果の誤った解釈につながる可能性があります。
提示されたシステムは多くの種をうまく特徴付けるが、この方法には限界がある。まず、博物館の標本に対して検査が行われ、標本の品質はそれらの準備、手入れ、および保管方法の対象となります。したがって、アーティファクトが発生する可能性があり、死前に存在する真の病理として誤って解釈される可能性があります。さらに、研究対象集団は、必然的に、人間が簡単にアクセスできる地域で見つかった個人に偏っています。さらに、そのような方法で行われた研究は、種に実際に存在する歯科疾患または頭蓋顔面異常の有病率を過大評価する可能性があります。これらの異常は、個人のフィットネスを低下させる可能性があります。対照的に、研究デザインは口腔および顔面軟部組織の疾患を評価することはできません。また、観察された病理の頻度に影響を与える可能性があるため、コレクション内の個人がどのように死亡し、収集されたかを考慮することも重要です。大規模な狩猟または捕獲イベントに派遣された個人は、一般集団と比較して、歯の骨折または頭蓋骨外傷の有病率の増加を示す可能性があります22。対照的に、頭蓋顔面領域に既知の影響を及ぼさない急性または亜急性の大規模死亡事象を経験した集団は、所与の時点での歯科疾患およびTMJ異常のより正確な表現を提供し得る42,43。最後に、現在の研究方法は、特定の種で起こりうる歯とTMJの異常の包括的な分析を提供しますが、発見された異常が個体の適応度や種が受ける進化の圧力にどのように影響するかを結論付けることはできません。
結論として、博物館の標本の系統的レビューは、多くの種の歯の異常、歯科疾患、およびTMJおよび頭蓋顔面の病理を特徴付けるのに効果的であることが証明されています。現在の方法は、野生集団における疾患の可能性を反映することができるデータ収集の非侵襲的手段を提供する。野生種と飼育下の種の歯の病理学の研究の継続は、これらの種の健康状態と生物学的ニッチを理解し、管理を最適化するための証拠に基づく手段を提供するために必要です。
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Disclosures
著者は開示する利益相反を持っていません。
Acknowledgments
著者らは、サンフランシスコのカリフォルニア科学アカデミーの鳥類学および哺乳類学部、カリフォルニア大学バークレー校の脊椎動物学博物館、およびアラスカ大学フェアバンクス校の北博物館に、コレクションをこの研究に利用できるようにしてくれたことに感謝します。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Arctos Collaborative Collection Management Solution | https://arctosdb.org | ||
| Disposible Nitrile Gloves | |||
| Double-Ended Dental Explorer/Probe, #2 Handle | Hu Friedy | 541-5860 | |
| High resolution digital camera | |||
| Light source | |||
| Magnifying glass (Optional) | |||
| Surgical Magnification Loupes (Optional) | Surgitel | EVC00TTL |
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