大鼠下颌切牙更替周期及氟化物对其影响

郭姗，李艺博，刘鑫，高黎，张彦喜

(郑州大学第一附属医院 a.口腔颌面外科;b.儿童口腔科，河南 郑州 450000)

大鼠为切牙不断生长的啮齿类动物，是研究牙齿发育和更新的理想实验动物模型。以往有关于大鼠切牙萌出速率和釉质形成细胞移动速度的研究[1-2]，但对于切牙整个牙体组织更替所需的时间少见报道。氟作为人体中重要的微量元素，摄入过量可引起牙釉质出现白垩斑，出现着色甚至缺损等改变，即氟斑牙。氟斑牙是临床常见疾病，这种前牙的着色性改变显著影响牙齿美观，目前常用的治疗方法为有创性贴面或全冠修复等[3-4]。本实验通过游标卡尺法测量正常及氟化物饲养大鼠下颌切牙萌出情况，明确大鼠下颌切牙更替周期及氟化物对其影响，为进一步研究氟斑牙提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料及设备一次性口腔器械盒，眼科剪，组织镊，持针器，手术刀片及刀柄，氟化钠晶体(Sigma公司，美国)，去离子水，高速涡轮牙科手机(NSK，日本)，游标卡尺，电子秤，超声波清洗机(昆山超声仪器有限公司)，单反相机(Canon，日本)，体视显微镜(Olympus，日本)。

1.2 实验方法本实验通过郑州大学第一附属医院伦理委员会审批(伦理审查编号2019-KY-390)。由郑州大学实验动物中心提供30只6周龄雄性SD大鼠[许可证号SCXK(豫)2017-0001]，质量为(200.00±20.00)g，随机分为3组(对照组、低氟组、高氟组)，每组10只。对照组以不含氟的去离子水喂养，低氟组以50 mg·L-1的氟化钠去离子水喂养，高氟组以100 mg·L-1的氟化钠去离子水喂养。所有大鼠在温度为20～25 ℃、相对湿度为50%～70%的通风环境中饲养，每天定时喂食，每组大鼠均自主饮食，喂养6周。在实验开始当天使用高速牙科手机在大鼠右侧下颌切牙远中齐龈处刻一标记A(见图1A)，以后每周于齐龈位置做标记(见图1B)，分别记为B、C、D、E、F、G，用游标卡尺测量第1周萌出长度m1和第6周萌出长度m6。观察记录氟斑牙的发生情况。于6周末引颈处死所有大鼠，处死前用游标卡尺测量每个牙齿样本齐龈处唇舌侧厚度(见图1C)。游标卡尺测量萌出长度的过程见图2。取下颌切牙，清洗干净牙齿表面黏附组织，在蒸馏水中超声震荡清洗5 min。

A为实验开始时标记部位；B为实验过程中标记部位；C为唇舌侧厚度测量部位。

图2 大鼠牙齿萌出长度测量

1.3 数据的收集收集到牙齿样本共30颗，体视显微镜下(10倍)将牙齿样本平放观察，确定根尖及牙尖位置并拍摄牙齿全长照片(见图3)，使用Image J软件测量每个样本牙齿总长度，测量3次取平均值，记为n。计算m1/n、m6/n值。

图3 大鼠下颌切牙全长测量

2 结果

2.1 氟斑牙发生情况对照组牙齿：釉质表面光滑，呈棕黄色半透明。低氟组牙齿：釉质透明度下降，可见规则的棕白色相间的条纹状改变。高氟组牙齿：釉质失去光泽，表面大部分呈现白垩色改变。

2.2 牙齿长度及测量值3组大鼠m1、m6、n、m1/n、m6/n、唇舌侧厚度值相比，差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 3组大鼠牙齿萌出长度及各测量值比较

3 讨论

大鼠下颌切牙从胚胎发育到萌出过程中，发育周期较为恒定[5-6]，同时由于大鼠下颌切牙可终生不断生长，可以模拟人牙的萌出过程[7]，因此成年大鼠也可作为研究牙齿发育不同时期的动物模型。文献报道，影响牙齿生长萌出速率的因素很多，如萌出力量的改变、萌出阻力的改变、支持组织改建特征的变化等[8]。大鼠切牙生长速率的测量方法也有所不同，常用的有光学显微镜测量法和图像分析法等[9]。本研究监测大鼠切牙更替周期时采用直接测量的方法，避免了间接从图像中测量分析所造成的误差，且该方法简单，可操作性强。本实验中，通过比较各组下颌切牙的萌出长度及牙齿总长度，发现切牙1周萌出长度大约为总长度的1/5，即大鼠切牙完成1次完整更替周期的时间约为5周，这与Angmar-Månsson等[10]通过实验推论出的大鼠切牙釉质35 d更新一次的观点基本一致。该结果对开展相关实验建模有指导意义，若使用大鼠来研究某种因素对牙齿所产生的影响时，其建模时间至少应大于5周，若该影响因素会降低切牙的生长速率，则建模时间应适当延长。

大鼠下颌切牙的唇侧为牙釉质覆盖牙本质而舌侧为牙骨质覆盖牙本质，唇侧为牙冠类似物，舌侧为牙根类似物，前者有釉质形成器官，不断分泌牙釉质，后者有上皮根鞘组织，与牙体支持组织的发育有关[11-12]。大鼠下颌切牙的唇侧(冠部)和舌侧(根部)同时发育，釉质和牙本质发育过程可分为4个阶段：前期成牙本质细胞期、牙本质基质分泌期、釉质基质分泌期和釉质钙化期[13-14]。舌侧由于缺少釉质形成器官，牙本质形成后，来自牙囊的间充质细胞进入牙齿表面分化为成牙骨质细胞，进而形成牙骨质[15-16]。大量研究证实在牙齿生长发育过程中摄入过量的氟化物可导致氟斑牙，其对牙齿的主要影响在牙釉质层，本实验过程中也观察到大鼠在摄入过量氟化物的情况下，仅牙釉质颜色发生明显变化，其病变的进展过程为切牙由透亮的淡黄色外观逐步开始改变，首先出现釉质透明度下降，之后低氟组出现白色细纹，而高氟组牙面从白色细纹改变进一步演变为白垩色斑，白垩色斑块区域逐渐融合直至整个牙面呈现白垩色。随着摄入氟质量浓度的增加，病变呈逐渐加重的趋势。

比较3组大鼠切牙更替的测量结果，发现差异无统计学意义。文献报道，牙齿生长伴随着细胞外基质的改建，摄入过量的金属离子可抑制参与细胞外基质改建的酶，从而影响大鼠切牙生长速率[8]。破坏切牙正常的咬合接触关系也可使大鼠切牙的生长速率改变[17]。大鼠切牙的生长由近牙齿末端的上皮和间充质干细胞来推动[18]，摄氟状态下并未完全破坏干细胞的再生能力，且氟化物主要对牙釉质产生影响，对于构成牙齿主体部分的牙本质来说未产生较严重的毒性作用[19]，氟可能不会对切牙生长造成影响。本研究结果显示切牙生长速率未发生改变，即氟化物未影响切牙的更替周期。由于氟化物不会使切牙生长速率变慢，因此建立氟斑牙大鼠模型需要5周，不必延长建模时间。测量比较各组间切牙唇舌侧厚度，差异无统计学意义，即氟化物不会影响牙釉质和牙骨质部分的生成量。从实验开始至结束，大鼠切牙始终保持弓形形态，说明唇舌侧牙釉质和牙骨质部分的形成速率也未发生相对改变。

综上所述，大鼠下颌切牙更替周期约为5周，氟化物不会影响其更替周期及牙骨质和牙釉质形成速率。