Valutazione sistematica di campioni di cranio di mammifero per patologia dentale e dell'articolazione temporo-mandibolare

Riepilogo

Il presente protocollo descrive le tecniche per la valutazione sistematica di campioni cranici per caratterizzare le variazioni anatomiche e di sviluppo e le anomalie dei denti, la malattia parodontale, la malattia endodontale e la patologia dell'articolazione temporo-mandibolare.

Abstract

Gli esemplari di cranio del museo rappresentano un mezzo non invasivo, informativo e prontamente disponibile per studiare le lesioni dell'articolazione temporo-mandibolare (ATM), la patologia dentale e le variazioni anatomiche in molte specie di mammiferi. Studiare i denti e le mascelle di una serie di specie può presentare una sfida che richiede attenzione ai dettagli e comprensione della normale anatomia di una specie. Nel presente articolo, viene discusso un protocollo sistematico e preciso per l'esame di campioni di cranio che è stato applicato a una varietà di mammiferi per definire malattie caratteristiche nella regione oromaxillo-facciale. La procedura descritta è allo stesso tempo precisa, ripetibile e adattabile alle forme e all'anatomia del cranio e dei denti altamente diverse tra le specie. In particolare, i campioni vengono esaminati per denti mancanti, malattia parodontale, malattia endodontale, patologia dell'ATM e variazioni anatomiche. I risultati raccolti dalla ricerca su esemplari museali possono riflettere la storia naturale, la salute e lo stato di malattia di individui e specie. Inoltre, questi dati possono informare gli sforzi di ricerca ecologica e di conservazione, nonché la cura degli individui in cattività.

Introduzione

Lo sviluppo di mascelle e denti segna un punto critico nell'evoluzione e nello sviluppo dei vertebrati. Mentre le mascelle inizialmente si svilupparono come parte di un meccanismo di respirazione nelle specie acquatiche e marine, i denti offrivano un nuovo modo di catturare e^{trattare le prede 1,2}. Dallo sviluppo di mascelle e denti, gli organismi hanno evoluto innumerevoli variazioni nell'anatomia che corrispondono alla loro funzione e riflettono il ruolo ecologico a cui appartengono. A causa della loro natura mineralizzata, denti e teschi rappresentano una generosità di informazioni che persistono nell'ambiente e nei reperti fossili e possono offrire una miriade di approfondimenti sull'ecologia, lo stato di salute e il comportamento degli individui e, per estensione, delle specie.

L'acquisizione di informazioni relative ai denti e alle mascelle degli animali e la forma e la patologia caratterizzanti ha molti vantaggi. Riconoscere i processi patologici comuni può migliorare gli sforzi di conservazione delle specie selvatiche e ottimizzare la cura degli animali in cattività ^3,4,5. Ad esempio, le informazioni raccolte da esemplari di crani da museo sono state utilizzate per fare inferenze sull'esposizione della foca grigia del Baltico (Halichoerus grypus) e delle foche del porto (Phoca vitulina) agli inquinanti ambientali come gli organoclorurati nel tempo^6,7, sebbene non sia stata confermata una relazione causale tra lesioni orofacciali e inquinanti. Inoltre, le malattie del cavo orale sono alcune delle malattie più diffuse nelle specie domestiche e la comprensione dello stato di salute orale delle specie selvatiche può far progredire la medicina clinica e la gestione delle specie domestiche ^8,9.

Poiché gli animali hanno sviluppato tale variazione nella normale forma craniofacciale e nella dentizione, può essere difficile caratterizzare e confrontare questi aspetti tra le specie. Comprendere l'ecologia e il comportamento naturale di un organismo, così come il suo ambiente tipico, è imperativo prima di tentare di esaminare il suo cranio. Ciò guiderà la formazione di domande e ipotesi sulla dentatura di una particolare specie e inevitabilmente arricchirà le conclusioni dell'analisi dei dati. Ad esempio, riconoscere che la dieta tipica della lontra australe (Enhydra lutris nereis) include molluschi, crostacei ed echinodermi dal guscio duro è essenziale per contestualizzare il grado e l'effetto di attrito e/o abrasione dei denti^10,11. Sebbene si possa presumere la probabilità che un individuo di una specie sviluppi determinate malattie dentali, è fondamentale disporre di un protocollo sistematico, preciso e riproducibile per valutare la patologia dentale. Ciò dovrebbe includere una valutazione dell'occlusione, dei risultati anatomici e dello sviluppo, della malattia parodontale, dei reperti endodontali e della patologia dell'articolazione temporo-mandibolare (ATM). Lo sviluppo di un tale protocollo con analisi statistiche simili consentirà un confronto dettagliato della malattia dentale e dell'ATM da specie a specie. Un metodo sistematico è stato utilizzato per caratterizzare la patologia dentale e dell'articolazione temporo-mandibolare in molte specie di mammiferi e ha dimostrato di essere traducibile in organismi con diverse forme 11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22^{, 23,24}.

Per confrontare i dati futuri su altre specie, è importante disporre di un metodo accettato per valutare le malattie dei denti e delle mascelle che possa essere applicato a una varietà di specie. Questo articolo ha lo scopo di dettagliare un approccio standardizzato e organizzato per valutare la patologia dentale e dell'ATM dei campioni di cranio.

Protocollo

Il presente studio è stato condotto utilizzando campioni del Dipartimento di Ornitologia e Mammalogia, California Academy of Sciences, San Francisco, il Museum of Vertebrate Zoology, University of California, Berkeley, e il Museum of the North, University of Alaska, Fairbanks. Il permesso di esaminare campioni di crani e pubblicare opere dai dati è stato ottenuto dai musei che possiedono e gestiscono ciascuna collezione.

1. Selezione dei campioni e documentazione

1. Informazioni sui campioni del documento, inclusi numeri di identificazione, specie, sesso e luogo di origine.
   NOTA: Il numero di campioni contenuti in una determinata collezione, così come i dettagli dei campioni, possono essere disponibili tramite la soluzione di gestione collaborativa delle collezioni Arctos (vedere Tabella dei materiali). Per il presente studio sono stati presi in considerazione crani di elefante marino settentrionale (Mirounga angustirostris), lince rossa della California (Lynx rufus californicus), volpe grigia (Urocyon cinereoargenteus), otaria orsina settentrionale (Callorhinus ursinus), lontra marina meridionale (Enhydra lutris nereis), leone di montagna della California (Puma conolor cougar) e volpe (Vulpes macrotis).
2. Esaminare il cranio per la completezza delle strutture anatomiche. Non includere crani gravemente frammentati in modo tale che le normali strutture anatomiche siano irriconoscibili senza un'ampia ricostruzione.
3. Se possibile, stimare l'età del campione al momento della morte in base alla chiusura delle suture craniche. Consultare la letteratura pertinente per il momento della chiusura della sutura cranica in quanto questo varia per ogni specie bersaglio.
4. Sostituire i denti sciolti con i loro alveoli corrispondenti. Utilizzare le descrizioni anatomiche pubblicate delle specie di studio per aiutare a riconoscere il tipo di dente di ciascun dente sciolto 25,26,27,28,29,30.

2. Risultati anatomici e dello sviluppo

1. Ispezionare in successione ogni quadrante dentale e registrare la presenza o l'assenza di denti.
2. Classificare la perdita di ciascun dente come congenitamente assente rispetto alla perdita dei denti acquisita rispetto all'assenza artificiosa. Esaminare l'area del dente mancante per un margine liscio dell'osso (congenito), un alveolo vuoto con osso alveolare rimodellante (acquisito) o un alveolo vuoto ma nettamente delineato (artefatto).
3. Documentare eventuali denti decidui persistenti o denti soprannumerari (Figura 1).
4. Esaminare la forma di ogni corona dentale e qualsiasi struttura radice visibile. Documenta il numero di radici esaminando i denti sciolti dai loro alveoli.
   NOTA: Per i denti che non possono essere rimossi dal loro alveolo, le radici soprannumerarie possono essere identificate da una protuberanza aggiuntiva, di solito sull'aspetto palatale o linguale del dente, o tramite radiografie dentali (Figura 2).
5. Documentare la presenza di ipoplasia dello smalto, caratterizzata da assottigliamento o assenza dello strato di smalto bianco e riflettente del dente, rivelando la superficie dentina più ruvida e giallo marrone chiaro.

3. Stato parodontale

1. Utilizzare una sonda parodontale in metallo o plastica ed esploratore (vedi Tabella dei materiali) per accertare la consistenza dell'osso alveolare per l'evidenza della parodontite³¹.
   NOTA: Non ci sono tessuti molli, quindi la gengivite non può essere diagnosticata, ma l'aumento della vascolarizzazione, come evidenziato da un numero maggiore di forami vascolari, indica parodontite precoce (Figura 3).
2. Verificare la presenza di coinvolgimento o esposizione alla forcazione tentando di inserire la sonda parodontale tra le radici di ciascun dente multiradica. A seconda del numero di radici, potrebbero essere necessarie più aree per testare la forcazione.
3. Utilizzare un protocollo standardizzato per identificare le fasi del progressivo peggioramento della parodontite (Tabella 1)³².

4. Frattura dei denti e lesioni periapicali

1. Esaminare ogni dente per la frattura, indicata dalla perdita di sostanza dentale con spigoli vivi (Figura 4).
2. Determinare se ogni frattura è complicata o non complicata tentando di inserire l'esploratore nella camera pulpare dal sito fratturato. Le fratture complicate sono indicate dalla punta dell'esploratore che cade nella camera pulpare.
3. Registrare ogni tipo di frattura sulla base di un sistema di classificazione standardizzato (tabella 2)³³.
4. Esaminare i denti per evidenziare lesioni periapicali, caratterizzate da espansione dell'osso alveolare nella regione dell'apice della radice del dente con evidenza di aumento della vascolarizzazione (Figura 5). La fenestrazione sopra l'espansione può o non può essere presente.

5. Attrito/abrasione

1. Esaminare ogni dente per attrito/abrasione, indicato dalla perdita di sostanza dentale con un aspetto liscio e vetroso e bordi arrotondati (Figura 6).
2. Utilizzare l'esploratore per determinare l'esposizione della camera pulpare dalla regione abrasa tentando di inserire la punta dell'esploratore nella camera pulpare.
3. Classificare il grado di attrito/abrasione su ciascun dente utilizzando un sistema di classificazione standardizzato (Tabella 3)¹¹.
   NOTA: Alcune specie possono essere più suscettibili all'attrito / abrasione rispetto ad altre a causa del loro comportamento naturale. Pertanto, può essere indicata la stadiazione della gravità dell'attrito / abrasione, o semplicemente registrare la presenza o l'assenza di attrito / abrasione può essere sufficiente.

6. Patologia dell'articolazione temporo-mandibolare

1. Ispezionare i componenti ossei dell'ATM, compresa la testa della mandibola del processo condilare e la fossa mandibolare della parte squamosa dell'osso temporale, per prove di patologia dell'articolazione temporo-mandibolare, escludendo artefatti come traumi post-mortem (ad esempio, "danni al cassetto" o artefatti di preparazione)³¹ (Figura 6).
2. Ispezionare in modo indipendente la testa mandibolare e la fossa su entrambi i lati e utilizzare un sistema di punteggio semiquantitativo per l'osteoartrite (OA) per classificare le lesioni associate a ciascun osso (Tabella 4) ³⁴.

7. Trauma

1. Esaminare il cranio per qualsiasi prova di lesioni traumatiche.
   NOTA: La lesione traumatica cronica può essere differenziata dalla lesione traumatica acuta in base alla nitidezza dei bordi della frattura e a qualsiasi evidenza di rimodellamento osseo. Inoltre, si noti che alcune specie selvatiche sono soggette a ferite da arma da fuoco e le ferite di entrata / uscita possono essere riconosciute, così come i resti di proiettili.

8. Verifica di altri parametri

1. A seconda della specie, esaminare il cranio per ulteriori anomalie.
2. Verificare il riassorbimento dei denti o la perdita di tessuto duro dentale dovuta alla distruzione odontoclastica idiopatica, che è più comunemente osservata nei felini e può essere diagnosticata radiograficamente da una perdita di radiodensità con o senza perdita di spazio dei legamenti parodontali 19,21,35.
   NOTA: Le lesioni da riassorbimento dentale possono anche essere percepite con un esploratore dentale come rugosità nella regione cervicale del dente, ma la conferma radiografica è necessaria per la diagnosi.
3. Controllare l'echinocromasia, la colorazione viola scuro dei tessuti duri del cranio, poiché il consumo di alcune specie di echinodermi pigmentati può essere visto nelle lontre¹¹.
4. Verificare la presenza di carie dentali, che sono carie della superficie del dente legate al metabolismo dei carboidrati alimentari da batteri acidogeni³⁶.
   NOTA: Le lesioni cariose possono essere scoperte sondando la superficie occlusale dei denti con una sonda dentale per rivelare eventuali vaiolature o irregolarità^17,18.
5. Evidenza documentale di osteomielite o neoplasia, caratterizzata da lesioni ossee irregolari produttive/distruttive³⁷. Registrare questi dati in modo descrittivo e includere misurazioni oggettive di eventuali lesioni.

Risultati

L'attuale protocollo si traduce in una combinazione di dati oggettivi e semi-soggettivi e il risultato positivo dipende dalla valutazione accurata e ripetibile dei campioni. Osservatori multipli con conoscenza della normale anatomia delle specie bersaglio e una comprensione della patologia dentale e maxillo-facciale generale idealmente devono essere presenti per valutare ogni campione per ridurre sistematicamente i pregiudizi. La valutazione di ogni campione deve essere discussa e deve essere ottenuto un consenso. Non è...

Discussione

L'anatomia dei denti e delle mascelle è un esempio per eccellenza di evoluzione divergente ed è un vero riflesso della storia naturale, del comportamento e dello stato di salute di una specie. La salute orale di un individuo può giocare direttamente nella loro sopravvivenza e forma fisica. L'attuale studio delinea un modo sistematico, riproducibile e dettagliato di valutare la salute dentale e le anomalie dell'ATM degli esemplari museali che possono riflettere la patologia nelle popolazioni vive.

Materiali

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