Systematische beoordeling van schedelmonsters van zoogdieren voor tandheelkundige en temporomandibulaire gewrichtspathologie
Summary
Dit protocol beschrijft de technieken voor de systematische beoordeling van schedelspecimens om anatomische en ontwikkelingsvariaties en afwijkingen van de tanden, parodontitis, endodontale aandoeningen en temporomandibulaire gewrichtspathologie te karakteriseren.
Abstract
Museumschedelspecimens vertegenwoordigen een niet-invasief, informatief en gemakkelijk beschikbaar middel om temporomandibulaire gewrichtslaesies (TMJ), tandheelkundige pathologie en anatomische variaties in veel zoogdiersoorten te bestuderen. Het bestuderen van de tanden en kaken van een reeks soorten kan een uitdaging vormen die aandacht voor detail en begrip van de normale anatomie van een soort vereist. In dit artikel wordt een systematisch en nauwkeurig protocol voor het onderzoeken van schedelspecimens besproken dat is toegepast op een verscheidenheid aan zoogdieren om karakteristieke ziekten in het oromaxillofaciale gebied te definiëren. De beschreven procedure is tegelijkertijd nauwkeurig, herhaalbaar en aanpasbaar aan de sterk verschillende schedel- en tandvormen en anatomie tussen soorten. Specifiek worden monsters onderzocht op ontbrekende tanden, parodontitis, endodontale ziekte, TMJ-pathologie en anatomische variaties. Resultaten verkregen uit onderzoek naar museumexemplaren kunnen de natuurlijke geschiedenis, gezondheid en ziektestatus van individuen en soorten weerspiegelen. Bovendien kunnen deze gegevens ecologische en instandhoudingsonderzoeksinspanningen informeren, evenals de zorg voor in gevangenschap levende individuen.
Introduction
De ontwikkeling van kaken en tanden markeert een kritiek tijdstip in de evolutie en ontwikkeling van gewervelde dieren. Terwijl kaken zich aanvankelijk ontwikkelden als onderdeel van een ademhalingsmechanisme bij aquatische en mariene soorten, boden tanden een nieuwe manier om prooien te vangen en te verwerken 1,2. Sinds de ontwikkeling van kaken en tanden hebben organismen ontelbare variaties in anatomie ontwikkeld die overeenkomen met hun functie en de ecologische rol weerspiegelen waartoe ze behoren. Vanwege hun gemineraliseerde aard vertegenwoordigen tanden en schedels een overvloed aan informatie die in het milieu en fossielenbestand blijft bestaan en talloze inzichten kan bieden in de ecologie, gezondheidsstatus en het gedrag van individuen en, bij uitbreiding, soorten.
Het verwerven van informatie met betrekking tot de tanden en kaken van dieren en het karakteriseren van vorm en pathologie heeft veel voordelen. Het herkennen van veel voorkomende ziekteprocessen kan de instandhoudingsinspanningen van wilde soorten verbeteren en de zorg voor in gevangenschap levende dieren optimaliseren 3,4,5. Informatie uit museumschedelspecimens is bijvoorbeeld gebruikt om conclusies te trekken over de blootstelling van de Baltische grijze zeehond (Halichoerus grypus) en gewone zeehonden (Phoca vitulina) aan milieuverontreinigende stoffen zoals organochloorine in de loop van de tijd6,7, hoewel een oorzakelijk verband tussen orofaciale laesies en verontreinigende stoffen niet is bevestigd. Bovendien zijn ziekten van de mondholte enkele van de meest voorkomende ziekten bij gedomesticeerde soorten, en het begrijpen van de mondgezondheidsstatus van wilde soorten kan de klinische geneeskunde en het beheer van gedomesticeerde soorten bevorderen 8,9.
Omdat dieren een dergelijke variatie in normale craniofaciale vorm en gebit hebben ontwikkeld, kan het een uitdaging zijn om deze aspecten tussen soorten te karakteriseren en te vergelijken. Het begrijpen van de ecologie en het natuurlijke gedrag van een organisme, evenals zijn typische omgeving, is noodzakelijk voordat wordt geprobeerd zijn schedel te onderzoeken. Dit zal de vorming van vragen en hypothesen over het gebit van een bepaalde soort stimuleren en onvermijdelijk de conclusies van data-analyse verrijken. Bijvoorbeeld, erkennen dat het typische dieet van de zuidelijke zeeotter (Enhydra lutris nereis) hard-shelled weekdieren, schaaldieren en stekelhuidigen omvat, is essentieel om de mate en het effect van uitputting en / of slijtage van de tanden te contextualiseren10,11. Hoewel men kan aannemen dat het waarschijnlijk is dat een individu van een soort bepaalde tandheelkundige ziekten zal ontwikkelen, is het van cruciaal belang om een systematisch, nauwkeurig en reproduceerbaar protocol te hebben voor het evalueren van tandheelkundige pathologie. Dit moet een beoordeling van occlusie, anatomische en ontwikkelingsbevindingen, parodontitis, endodontale bevindingen en temporomandibulaire gewrichtspathologie (TMJ) omvatten. Het ontwikkelen van een dergelijk protocol met vergelijkbare statistische analyse zal een gedetailleerde vergelijking van tandheelkundige en TMJ-ziekte van soort tot soort mogelijk maken. Een systematische methode is gebruikt om tandheelkundige en temporomandibulaire gewrichtspathologie bij veel zoogdiersoorten te karakteriseren en heeft bewezen vertaalbaar te zijn naar organismen met verschillende vormen 11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22, 23,24.
Om toekomstige gegevens over andere soorten te vergelijken, is het belangrijk om een geaccepteerde methode te hebben voor het beoordelen van ziekten van de tanden en kaken die op verschillende soorten kunnen worden toegepast. Dit artikel is bedoeld om een gestandaardiseerde en georganiseerde aanpak te beschrijven voor het beoordelen van de tandheelkundige en TMJ-pathologie van schedelmonsters.
Protocol
Representative Results
Discussion
De anatomie van de tanden en kaken is een typisch voorbeeld van divergente evolutie en is een ware weerspiegeling van de natuurlijke geschiedenis, het gedrag en de gezondheidstoestand van een soort. De mondgezondheid van een individu kan direct van invloed zijn op hun overleving en fitheid. De huidige studie schetst een systematische, reproduceerbare en gedetailleerde manier om de tandheelkundige gezondheid en TMJ-afwijkingen van museumspecimens te beoordelen die pathologie in levende populaties kunnen weerspiegelen.
…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs bedanken het Department of Ornithology and Mammalogy, California Academy of Sciences, San Francisco, het Museum of Vertebrate Zoology, University of California, Berkeley, en het Museum of the North, University of Alaska, Fairbanks, voor het beschikbaar stellen van hun collecties voor dit onderzoek.
Materials
| 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 |
References
- Reif, W. E., Hecht, M. K. Evolution of Dermal Skeleton and Dentition in Vertebrates. Evolutionary Biology: Volume 15. , 287-368 (1982).
- Mallat, J. Ventilation and the origin of jawed vertebrates: A new mouth. Zoological Journal of the Linnean Society. 117 (4), 329-404 (1996).
- Glatt, S. E., Francl, K. E., Scheels, J. L. A survey of current dental problems and treatments of zoo animals. International Zoo Yearbook. 42 (1), 206-213 (2008).
- Kapoor, V., Antonelli, T., Parkinson, J. A., Hartstone-Rose, A. Oral health correlates of captivity. Research in Veterinary Science. 107 (1), 213-219 (2016).
- Norton, B. B., Tunseth, D., Holder, K., Briggs, M. Causes of morbidity in captive African lions (Panthera leo) in North America, 2001-2016. Zoo Biology. 37 (5), 354-359 (2018).
- Bergman, A., Olsson, M., Reiland, S. Skull-bone lesions in the Baltic grey seal (Halichoerus grypus). Ambio. 21 (8), 517-519 (1992).
- Mortensen, P., Bergman, A., Bignert, A., Hansen, H. J. Prevalence of skull lesions in harbor seals (Phoca vitulina) in Swedish and Danish museum collections: 1835-1988. Ambio. 21 (8), 520-524 (1992).
- Golden, A., Stoller, N., Harvey, C. A survey of oral and dental diseases in dogs anesthetized at a veterinary hospital. Journal American Animal Hospital Association. 18 (6), 891-899 (1982).
- Kortegaard, H. E., Eriksen, T., Baelum, V. Periodontal disease in research beagle dogs – An epidemiological study. Journal of Small Animal Practice. 49 (12), 610-616 (2008).
- Constantino, P. J., Lee, J. J. W., Morris, D., Lucas, P. W. Adaptation to hard-object feeding in sea otters and hominins. Journal of Human Evolution. 61 (1), 89-96 (2011).
- Winer, J. N., Liong, S. M., Verstraete, F. J. M. The dental pathology of Southern sea otters (Enhydra lutris nereis). Journal of Comparative Pathology. 149 (2-3), 346-355 (2013).
- Abbott, C., Verstraete, F. J. M. The dental pathology of Northern elephant seals (Mirounga angustirostris). Journal of Comparative Pathology. 132 (2-3), 169-178 (2005).
- Aalderink, M. T., Nguyen, H. P., Kass, P. H., Arzi, B., Verstraete, F. J. M. Dental and temporomandibular joint pathology of the Northern fur seal (Callorhinus ursinus). Journal of Comparative Pathology. 152 (4), 325-334 (2015).
- Aalderink, M. T., Nguyen, H. P., Kass, P. H., Arzi, B., Verstraete, F. J. M. Dental and temporomandibular joint pathology of the Eastern Pacific harbour seal (Phoca vitulina richardii). Journal of Comparative Pathology. 152 (4), 335-344 (2015).
- Sinai, N. L., Dadaian, R. H., Kass, P. H., Verstraete, F. J. M. Dental pathology of the California sea lion (Zalophus californianus). Journal of Comparative Pathology. 151 (1), 113-121 (2014).
- Winer, J. N., Arzi, B., Leale, D. M., Kass, P. H., Verstraete, F. J. M. Dental pathology of the hoary marmot (Marmota caligata), groundhog (Marmota monax) and Alaska marmot (Marmota broweri). Journal of Comparative Pathology. 156 (1), 42-52 (2017).
- Clark, E. J., Chesnutt, S. R., Winer, J. N., Kass, P. H., Verstraete, F. J. M. Dental and temporomandibular joint pathology of the American black bear (Ursus americanus). Journal of Comparative Pathology. 156 (2-3), 240-250 (2017).
- Döring, S., Arzi, B., Winer, J. N., Kass, P. H., Verstraete, F. J. M. Dental and temporomandibular joint pathology of the grey wolf (Canis lupus). Journal of Comparative Pathology. 160 (1), 56-70 (2018).
- Aghashani, A., Kim, A. S., Kass, P. H., Verstraete, F. J. M. Dental pathology of the California bobcat (Lynx rufus californicus). Journal of Comparative Pathology. 154 (4), 329-340 (2016).
- Winer, J. N., Arzi, B., Leale, D. M., Kass, P. H., Verstraete, F. J. M. Dental and temporomandibular joint pathology of the walrus (Odobenus rosmarus). Journal of Comparative Pathology. 155 (2-3), 242-253 (2016).
- Aghashani, A., Kim, A. S., Kass, P. H., Verstraete, F. J. M. Dental and temporomandibular joint pathology of the California mountain lion (Puma concolor couguar). Journal of Comparative Pathology. 156 (2-3), 251-263 (2017).
- Evenhuis, J. V., Zisman, I., Kass, P. H., Verstraete, F. J. M. Dental pathology of the grey fox (Urocyon cinereoargenteus). Journal of Comparative Pathology. 158 (1), 39-50 (2018).
- Yanagisawa, N., Wilson, R. E., Kass, P. H., Verstraete, F. J. M. Dental and temporomandibular joint pathology of the kit fox (Vulpes macrotis). Journal of Comparative Pathology. 167 (1), 60-72 (2019).
- Arzi, B., Winer, J. N., Kass, P. H., Verstraete, F. J. M. Osteoarthritis of the temporomandibular joint in Southern sea otters (Enhydra lutris nereis). Journal of Comparative Pathology. 149 (4), 486-494 (2013).
- Briggs, K. T. Dentition of the Northern elephant seal. Journal of Mammalogy. 55 (1), 158-171 (1974).
- Verstraete, F. J. M., Terpak, C. H. Anatomical variations in the dentition of the domestic cat. Journal of Veterinary Dentistry. 14 (4), 137-140 (1997).
- Fritzell, E. K., Haroldson, K. J. Urocyon cinereoargenteus. Mammalian Species. 189, 1-8 (1982).
- Chiasson, R. B. The dentition of the Alaskan fur seal. Journal of Mammalogy. 38 (3), 310-319 (1957).
- Kenyon, K. W. The sea otter in the eastern Pacific Ocean. North American Fauna. 68, (1969).
- McGrew, J. C. Vulpes macrotis. Mammalian Species. 123, 1-6 (1979).
- Evans, H. E. . Miller’s Anatomy of the Dog. , (2013).
- Verstraete, F. J. M., van Aarde, R. J., Nieuwoudt, B. A., Mauer, E., Kass, P. H. The dental pathology of feral cats on Marion Island, part II: Periodontitis, external odontoclastic resorption lesions and mandibular thickening. Journal of Comparative Pathology. 115 (3), 283-297 (1996).
- Verstraete, F. J. M., van Aarde, R. J., Nieuwoudt, B. A., Mauer, E., Kass, P. H. The dental pathology of feral cats on marion island, part I: Congenital, developmental and traumatic abnormalities. Journal of Comparative Pathology. 115 (3), 265-282 (1996).
- Arzi, B., Cissell, D. D., Verstraete, F. J. M., Kass, P. H. Computed tomographic findings in dogs and cats with temporomandibular joint disorders: 58 cases (2006-2011). Journal of the American Veterinary Medical Association. 242 (1), 69-75 (2013).
- Okuda, A., Harvey, C. E. Etiopathogenesis of feline dental resorptive lesions. Veterinary Clinics of North America: Small Animal Practice. 22 (6), 1385-1404 (1992).
- van Houte, J. Role of micro-organisms in caries etiology. Journal of Dental Research. 73 (3), 672-681 (1994).
- Thrall, D. E. . Textbook of Veterinary Diagnostic Radiology. , (2012).
- Tsugawa, A. J., Verstraete, F. J. M. How to obtain and interpret periodontal radiographs in dogs. Clinical Techniques in Small Animal Practice. 15 (4), 204-210 (2000).
- Villamizar-Martinez, L. A., Tsugawa, A. J. Diagnostic imaging of oral and maxillofacial anatomy and pathology. Veterinary Clinics of North America: Small Animal Practice. 52 (1), 67-105 (2022).
- Plesker, R., Schulze, H. Dental disease in slender lorises (Loris tardigradus). Zoo Biology. 32 (5), 571-574 (2013).
- Cabana, F., Nekaris, K. A. I. Diets high in fruits and low in gum exudates promote the occurrence and development of dental disease in pygmy slow loris (Nycticebus pygmaeus). Zoo Biology. 34 (6), 547-553 (2015).
- Kahle, P., Ludolphy, C., Kierdorf, H., Kierdorf, U. Dental anomalies and lesions in Eastern Atlantic harbor seals, Phoca vitulina vitulina (Carnivora, Phocidae), from the German North Sea. PLoS One. 13 (10), 1-25 (2018).
- Ludolphy, C., Kahle, P., Kierdorf, H., Kierdorf, U. Osteoarthritis of the temporomandibular joint in the Eastern Atlantic harbour seal (Phoca vitulina vitulina) from the German North Sea: A study of the lesions seen in dry bone. BMC Veterinary Research. 14 (1), 1-14 (2018).
