Systematische Beurteilung von Schädelpräparaten von Säugetieren auf Zahn- und Kiefergelenkspathologie

Zusammenfassung

Das vorliegende Protokoll beschreibt die Techniken zur systematischen Beurteilung von Schädelpräparaten zur Charakterisierung von anatomischen und entwicklungsbedingten Variationen und Anomalien der Zähne, Parodontitis, Endodontalerkrankungen und Kiefergelenkpathologien.

Zusammenfassung

Museumsschädelpräparate stellen ein nicht-invasives, informatives und leicht verfügbares Mittel dar, um Kiefergelenksläsionen, Zahnpathologien und anatomische Variationen bei vielen Säugetierarten zu untersuchen. Die Untersuchung der Zähne und Kiefer einer Reihe von Arten kann eine Herausforderung darstellen, die Liebe zum Detail und das Verständnis der normalen Anatomie einer Art erfordert. In der vorliegenden Arbeit wird ein systematisches und präzises Protokoll zur Untersuchung von Schädelpräparaten diskutiert, das bei einer Vielzahl von Säugetieren angewendet wurde, um charakteristische Erkrankungen im Mund-, Kiefer- und Gesichtsbereich zu definieren. Das beschriebene Verfahren ist gleichzeitig präzise, wiederholbar und anpassungsfähig an die sehr unterschiedlichen Schädel- und Zahnformen und die Anatomie der verschiedenen Spezies. Insbesondere werden die Proben auf fehlende Zähne, Parodontitis, Endodontalerkrankungen, Kiefergelenkpathologien und anatomische Variationen untersucht. Die Ergebnisse der Forschung an Museumspräparaten können den natürlichen Verlauf, die Gesundheit und den Krankheitszustand von Individuen und Arten widerspiegeln. Darüber hinaus können diese Daten in die ökologische und naturschutzfachliche Forschung sowie in die Pflege von in Gefangenschaft lebenden Individuen einfließen.

Einleitung

Die Entwicklung von Kiefern und Zähnen markiert einen kritischen Zeitpunkt in der Evolution und Entwicklung von Wirbeltieren. Während sich Kiefer ursprünglich als Teil eines Atmungsmechanismus bei aquatischen und marinen Arten entwickelten, boten Zähne eine neue Art des Erfassens und Verarbeitens von Beutetieren ^1,2. Seit der Entwicklung von Kiefern und Zähnen haben Organismen unzählige Variationen in der Anatomie entwickelt, die ihrer Funktion entsprechen und die ökologische Rolle widerspiegeln, zu der sie gehören. Aufgrund ihrer mineralisierten Beschaffenheit stellen Zähne und Schädel eine Fülle von Informationen dar, die in der Umwelt und im Fossilienbestand erhalten bleiben und unzählige Einblicke in die Ökologie, den Gesundheitszustand und das Verhalten von Individuen und damit auch Arten bieten können.

Die Gewinnung von Informationen über die Zähne und Kiefer von Tieren und die Charakterisierung von Form und Pathologie hat viele Vorteile. Das Erkennen häufiger Krankheitsprozesse kann die Schutzbemühungen von Wildtierarten verbessern und die Versorgung von Tieren in Gefangenschaft optimieren ^3,4,5. So wurden beispielsweise Informationen aus Museumsschädelpräparaten verwendet, um Rückschlüsse auf die Exposition der Baltischen Kegelrobbe (Halichoerus grypus) und der Seehunde (Phoca vitulina) gegenüber Umweltschadstoffen wie Organochloren im Laufe der Zeit zu ziehen ^6,7, obwohl ein ursächlicher Zusammenhang zwischen orofazialen Läsionen und Schadstoffen nicht bestätigt wurde. Darüber hinaus gehören Erkrankungen der Mundhöhle zu den am weitesten verbreiteten Krankheiten bei Haustierarten, und das Verständnis des Mundgesundheitszustands von Wildarten kann die klinische Medizin und das Management von Haustierarten voranbringen ^8,9.

Da die Tiere eine solche Variation in der normalen kraniofazialen Form und im Gebiss entwickelt haben, kann es schwierig sein, diese Aspekte zwischen den Arten zu charakterisieren und zu vergleichen. Es ist unerlässlich, die Ökologie und das natürliche Verhalten eines Organismus sowie seine typische Umgebung zu verstehen, bevor man versucht, seinen Schädel zu untersuchen. Dies wird die Bildung von Fragen und Hypothesen über das Gebiss einer bestimmten Spezies vorantreiben und unweigerlich die Schlussfolgerungen aus der Datenanalyse bereichern. Zum Beispiel ist es wichtig zu erkennen, dass die typische Ernährung des Südlichen Seeotters (Enhydra lutris nereis) hartschalige Weichtiere, Krebstiere und Stachelhäuter umfasst, um den Grad und die Auswirkungen von Abrieb und/oder Abrieb der Zähne zu kontextualisieren^10,11. Obwohl man von der Wahrscheinlichkeit ausgehen kann, dass ein Individuum einer Spezies bestimmte Zahnerkrankungen entwickelt, ist es wichtig, ein systematisches, präzises und reproduzierbares Protokoll zur Beurteilung der Zahnpathologie zu haben. Dies sollte eine Beurteilung der Okklusion, der anatomischen und entwicklungsbedingten Befunde, der Parodontitis, der endodontalen Befunde und der Kiefergelenkspathologie umfassen. Die Entwicklung eines solchen Protokolls mit ähnlicher statistischer Analyse wird einen detaillierten Vergleich von Zahn- und Kiefergelenkerkrankungen von Spezies zu Spezies ermöglichen. Eine systematische Methode wurde zur Charakterisierung der Zahn- und Kiefergelenkpathologie bei vielen Säugetierarten verwendet und hat sich als übertragbar auf Organismen mit verschiedenen Formen erwiesen 11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22^{, 23,24}.

Um zukünftige Daten zu weiteren Arten vergleichen zu können, ist es wichtig, eine anerkannte Methode zur Beurteilung von Erkrankungen der Zähne und des Kiefers zu haben, die auf eine Vielzahl von Arten angewendet werden kann. Dieser Artikel zielt darauf ab, einen standardisierten und organisierten Ansatz zur Beurteilung der Zahn- und Kiefergelenkpathologie von Schädelpräparaten zu beschreiben.

Protokoll

Die vorliegende Studie wurde mit Präparaten des Department of Ornithology and Mammalogy, California Academy of Sciences, San Francisco, des Museum of Vertebrate Zoology, University of California, Berkeley, und des Museum of the North, University of Alaska, Fairbanks, durchgeführt. Die Erlaubnis, Schädelpräparate zu untersuchen und Werke aus den Daten zu veröffentlichen, wurde von den Museen eingeholt, die jede Sammlung besitzen und verwalten.

1. Probenauswahl und Dokumentation

1. Dokumentieren Sie Probeninformationen, einschließlich Identifikationsnummern, Spezies, Geschlecht und Herkunftsort.
   HINWEIS: Die Anzahl der Exemplare, die sich in einer bestimmten Sammlung befinden, sowie die Details zu den Exemplaren können über die Arctos Collaborative Collection Management Solution verfügbar sein (siehe Materialtabelle). Für die vorliegende Studie werden Schädel des Nördlichen Seeelefanten (Mirounga angustirostris), des Kalifornischen Rotluchses (Lynx rufus californicus), des Graufuchses (Urocyon cinereoargenteus), der Nördlichen Pelzrobbe (Callorhinus ursinus), des Südlichen Seeotters (Enhydra lutris nereis), des Kalifornischen Berglöwen (Puma conolor cougar) und des Kit-Fuchses (Vulpes macrotis) betrachtet.
2. Untersuchen Sie den Schädel auf Vollständigkeit der anatomischen Strukturen. Stark fragmentierte Schädel dürfen nicht so einbezogen werden, dass normale anatomische Strukturen ohne umfangreiche Rekonstruktion nicht erkennbar sind.
3. Wenn möglich, schätzen Sie das Alter der Probe zum Zeitpunkt des Todes anhand des Verschlusses der Schädelnähte. Konsultieren Sie die einschlägige Literatur für den Zeitpunkt des Verschlusses der Schädelnaht, da dieser für jede Zielart unterschiedlich ist.
4. Ersetzen Sie lockere Zähne durch die entsprechenden Lungenbläschen. Verwenden Sie veröffentlichte anatomische Beschreibungen der untersuchten Arten, um den Zahntyp jedes lockeren Zahns zu erkennen 25,26,27,28,29,30.

2. Anatomische und entwicklungsbedingte Befunde

1. Inspizieren Sie nacheinander jeden dentalen Quadranten und zeichnen Sie das Vorhandensein oder Fehlen von Zähnen auf.
2. Klassifizieren Sie den Verlust jedes Zahns als angeborenes Fehlen im Vergleich zum erworbenen Zahnverlust im Vergleich zum künstlichen Fehlen. Untersuchen Sie den Bereich des fehlenden Zahns auf einen glatten Knochenrand (angeboren), eine leere Alveole mit remodellierendem Alveolarknochen (erworben) oder eine leere, aber scharf umrissene Alveole (artifaktisch).
3. Dokumentieren Sie alle hartnäckigen Milchzähne oder überzähligen Zähne (Abbildung 1).
4. Untersuchen Sie die Form jeder Zahnkrone und die sichtbare Wurzelstruktur. Dokumentieren Sie die Anzahl der Wurzeln, indem Sie die lockeren Zähne aus ihren Lungenbläschen untersuchen.
   HINWEIS: Bei Zähnen, die nicht aus der Alveole entfernt werden können, können überzählige Wurzeln durch eine zusätzliche Protuberanz, in der Regel auf der palatinalen oder lingualen Seite des Zahns, oder durch zahnärztliche Röntgenaufnahmen identifiziert werden (Abbildung 2).
5. Dokumentieren Sie das Vorliegen einer Schmelzhypoplasie, die durch eine Verdünnung oder das Fehlen der weißen, reflektierenden Zahnschmelzschicht gekennzeichnet ist, wodurch die rauere, hellbraun-gelbe Dentinoberfläche sichtbar wird.

3. Parodontaler Status

1. Verwenden Sie eine Parodontalsonde aus Metall oder Kunststoff (siehe Materialtabelle), um die Textur des Alveolarknochens auf Anzeichen einer Parodontitis zu bestimmen³¹.
   HINWEIS: Es gibt keine Weichteile, so dass eine Gingivitis nicht diagnostiziert werden kann, aber eine erhöhte Vaskularisierung, wie sie durch eine größere Anzahl von vaskulären Foramina belegt wird, deutet auf eine frühe Parodontitis hin (Abbildung 3).
2. Testen Sie, ob eine Furkationsbeteiligung oder -freilegung vorliegt, indem Sie versuchen, die Parodontalsonde zwischen die Wurzeln jedes mehrwurzeligen Zahns einzuführen. Abhängig von der Anzahl der Wurzeln können mehrere Bereiche erforderlich sein, um auf Furkation zu testen.
3. Verwenden Sie ein standardisiertes Protokoll, um die Stadien der fortschreitenden Verschlechterung der Parodontitis zu identifizieren (Tabelle 1)³².

4. Gebrochene Zähne und periapikale Läsionen

1. Untersuchen Sie jeden Zahn auf Frakturen, die durch den Verlust von Zahnsubstanz mit scharfen Kanten gekennzeichnet sind (Abbildung 4).
2. Stellen Sie fest, ob jede Fraktur kompliziert oder unkompliziert ist, indem Sie versuchen, den Explorer von der gebrochenen Stelle in die Pulpakammer einzuführen. Komplizierte Frakturen werden dadurch angezeigt, dass die Entdeckerspitze in die Pulpakammer fällt.
3. Erfassen Sie jeden Frakturtyp auf der Grundlage eines standardisierten Klassifizierungssystems (Tabelle 2)³³.
4. Untersuchen Sie die Zähne auf Anzeichen periapikaler Läsionen, die durch eine Ausdehnung des Alveolarknochens im Bereich der Zahnwurzelspitze mit Anzeichen einer erhöhten Vaskularisierung gekennzeichnet sind (Abbildung 5). Fenster über der Erweiterung können vorhanden sein oder auch nicht.

5. Abrieb/Abrieb

1. Untersuchen Sie jeden Zahn auf Abrieb/Abrieb, der sich durch den Verlust von Zahnsubstanz mit einem glatten, glasigen Aussehen und abgerundeten Kanten zeigt (Abbildung 6).
2. Verwenden Sie den Explorer, um die Exposition der Pulpakammer aus dem abgeschliffenen Bereich zu bestimmen, indem Sie versuchen, die Explorer-Spitze in die Pulpakammer einzuführen.
3. Klassifizieren Sie den Grad des Abriebs/der Abrasion an jedem Zahn anhand eines standardisierten Klassifizierungssystems (Tabelle 3)¹¹.
   HINWEIS: Einige Arten können aufgrund ihres natürlichen Verhaltens anfälliger für Abrieb/Abrieb sein als andere. Daher kann die Stadieneinteilung des Schweregrads des Abriebs/Abriebs angezeigt werden, oder es kann ausreichen, einfach das Vorhandensein oder Fehlen von Abrieb/Abrieb aufzuzeichnen.

6. Pathologie des Kiefergelenks

1. Untersuchen Sie die Knochenkomponenten des Kiefergelenks, einschließlich des Kopfes des Unterkiefers des Processus condylaris und der Fossa mandibularis des Plattenepithelteils des Schläfenbeins, auf Hinweise auf eine Pathologie des Kiefergelenks, um Artefakte wie ein postmortales Trauma (z. B. "Schubladenschaden" oder Präparationsartefakte) ^{auszuschließen31} (Abbildung 6).
2. Untersuchen Sie unabhängig voneinander den Unterkieferkopf und die Fossa auf beiden Seiten und verwenden Sie ein semiquantitatives Bewertungssystem für Arthrose (OA), um die mit jedem Knochen verbundenen Läsionen zu klassifizieren (Tabelle 4)³⁴.

7. Trauma

1. Untersuchen Sie den Schädel auf Anzeichen einer traumatischen Verletzung.
   HINWEIS: Eine chronische traumatische Verletzung kann von einer akuten traumatischen Verletzung anhand der Schärfe der Frakturkanten und der Anzeichen eines knöchernen Umbaus unterschieden werden. Beachten Sie auch, dass einige wilde Arten Schussverletzungen ausgesetzt sind und Ein- und Austrittswunden sowie Überreste von Projektilen erkannt werden können.

8. Überprüfung anderer Parameter

1. Untersuchen Sie den Schädel je nach Spezies auf weitere Anomalien.
2. Prüfen Sie auf Zahnresorption oder Zahnhartgewebeverlust aufgrund einer idiopathischen odontoklastischen Zerstörung, die am häufigsten bei Katzen auftritt und röntgenologisch durch einen Verlust der Strahlendichte mit oder ohne Verlust des parodontalen Bandraums diagnostiziert werden kann 19,21,35.
   HINWEIS: Resorptive Zahnläsionen können auch mit einem Dentalforscher als Rauheit im zervikalen Bereich des Zahns ertastet werden, aber für die Diagnose ist eine röntgenologische Bestätigung erforderlich.
3. Prüfen Sie auf Echinochromasie, dunkelviolette Färbung des harten Gewebes des Schädels, da der Verzehr bestimmter Arten pigmentierter Stachelhäuter bei Ottern beobachtet werden kann¹¹.
4. Achten Sie auf Karies, bei der es sich um Karies der Zahnoberfläche handelt, die mit dem Stoffwechsel von Kohlenhydraten aus der Nahrung von acidogenen Bakterien zusammenhängt³⁶.
   HINWEIS: Kariöse Läsionen können entdeckt werden, indem die Kaufläche der Zähne mit einer Zahnsonde untersucht wird, um Lochfraß oder Unregelmäßigkeiten aufzudecken^17,18.
5. Nachweis einer Osteomyelitis oder Neoplasie, gekennzeichnet durch irreguläre produktive/destruktive Knochenläsionen³⁷. Zeichnen Sie diese Daten deskriptiv auf und fügen Sie objektive Messungen aller Läsionen hinzu.

Ergebnisse

Das aktuelle Protokoll führt zu einer Kombination aus objektiven und semi-subjektiven Daten, und das positive Ergebnis hängt von der genauen und wiederholbaren Bewertung der Proben ab. Mehrere Beobachter mit Kenntnissen der normalen Anatomie der Zielspezies und einem Verständnis der allgemeinen Zahn- und Kieferpathologie müssen idealerweise anwesend sein, um jedes Exemplar zu beurteilen und Verzerrungen systematisch zu minimieren. Die Bewertung jedes einzelnen Exemplars muss diskutiert und ein Konsens erzielt werden....

Diskussion

Die Anatomie der Zähne und des Kiefers ist ein Paradebeispiel für eine divergente Evolution und spiegelt die natürliche Geschichte, das Verhalten und den Gesundheitszustand einer Spezies wider. Die Mundgesundheit einer Person kann sich direkt auf ihr Überleben und ihre Fitness auswirken. Die aktuelle Studie skizziert eine systematische, reproduzierbare und detaillierte Methode zur Beurteilung der Zahngesundheit und der Kiefergelenksanomalien von Museumspräparaten, die die Pathologie in lebenden Populationen widerspi...

Materialien

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