Зубы и челюсти цихлид - MOLOSSY.RU

Зубы и челюсти цихлид

Эволюционная биология: цихлиды, сети генов и зубы.

В журнале PLOS Biology, организация-получатель «Национальный Институт по Исследованию Зубов и Челюстно-лицевой Области» (NIDCR) доложила о том, что она определила сеть зубных генов у рыб, относящихся к цихлидам, семейству, предковые формы которого имели первые зубы, образованные полмиллиона лет назад. Исследователи обнародовали свои данные в научной литературе, касающиеся списка основных молекулярных областей, необходимых для создания зубов. Эти области постепенно группировали, перемещали или оставляли на месте для роста зубов различной формы и размера, найденных в природе, начиная от акулы и заканчивая мышами, обезьянами и человеком.

Цихлиды принадлежат к обширному семейству, называемому Cichlidae. Никто не знает сколько видов цихлид существует в природе. По лучшим расчетам их от 1300 до 3000 видов. Цихлиды могут быть маленькими, до 2,5 см в длину, либо достигать метровой длины. Несколько видов общеизвестны. Тиляпия, например, является видом промысловой цихлидой, используемой в пищу. Люди, имеющие аквариумы дома естественно знакомы со скалярией, дискусами или астронотусами. Они также принадлежат к цихлидам.

Особое внимание следует обратить на цихлид восточной Африки с озера Малави. Малавийские цихлиды являются беспрецедентно удачным объектом изучения эволюции по ряду особенностей, например, цветового спектра, структур мозга, формы зубов, челюстей и других черепно-лицевых структур. Озеро представляет собой огромную закрытую экосистему, и разнообразные виды быстро адаптировались к своим экологическим нишам. По оценкам специалистов в озере Малави обитает около 1000 различных цихлид. Таким образом, для ученого Малави является наподобие кондитерского магазина для ребенка. Биологическое разнообразие данной экосистемы поражает.

На рисунке челюсти Pseudotropheus elongatus

Предки большинства цихлид восточной Африки вероятно жили в озере Танганьика, старейшем озере в регионе, называемом долиной с крутыми склонами, образовавшейся вследствие оседания грунта. Озеру Танганьика около 8-10 млн.лет и оно служит эволюционным источником для озера Малави и других близлежащих озер и рек. Таким образом, по лучшим подсчетам цихлиды, заселили озеро Малави около 1-2 млн.лет. А современное разнообразие развилось за последние 10-100000 лет.

Изначально, действительно великие открытия были сделаны на мышах, и через несколько лет подошли к проблеме образования зубов. Но мышь это млекопитающее, которое находится выше на эволюционной лестнице, чем цихлиды. Если вы изучаете только млекопитающих, вы упустите события, которые произошли раньше в эволюционном процессе. Это будет похоже на поход в театр только на половину действия. Цихлиды, данио-рерио и другие низшие позвоночные позволяют увидеть целостную картину.

За последние годы удалось описать генетическую сеть у трех тесно связанных малавийских цихлид, которая управляет размерами зубов, их числом и пространством на челюстях. Сеть включает 10 генов — bmp2, bmp4, eda, edar, fgf8, pax9, pitx2, runx2, shh, и wnt7b.

Как докладывалось ранее в научной литературе, гены играют первоочередную роль в развитии зубов млекопитающих и других структур, например, волос и перьев. То есть этим никого не удивишь. Термин «сеть» используется для генов, которые координируют экспрессию во временных интервалах. В данном случае термин не подразумевает смыслы систем биологии или взаимосвязанных сетей. В рамках данной работы были важными временные различия в экспрессии генов. Показано, что сетевые импульсы в механизме возникают очень рано в процессе развития, когда утверждается первоначальное расположение зубов.

На рисунке Глоточные зубы.

Зубы являются эволюционно древней структурой. В то время как мы зачастую думаем, что зубы неразрывно связаны с челюстями, они впервые развивается в глотке бесчелюстных рыб около 500.000.000 лет назад. Как бы странно это не звучало, зубы возникли раньше челюстей. Подобно волосам и перьям, имеется возможность изучать зубы как шаблонные, повторяющиеся структуры, которые постоянно заменяются в течение жизни. Это, конечно, не относится к млекопитающим, однако верно в отношении цихлид. Некоторые цихлиды имеют около 3000 зубов. Каждый конкретный зуб меняется каждые 50-100 дней. Это совершается благодаря стволовой клеточной нише, связанной с каждым зубом. Способность сменять зубы в течение жизни, к сожалению, была потеряна у млекопитающих.

Механизмы образования зубов в глотке неизвестны, но можно видеть данное эволюционное явление в природе. Некоторые низшие позвоночные, подобных данио-рерио, имеют зубы только в глотке. Млекопитающие, такие как мышь и человек, имеют зубы только в ротовой полости. Цихлиды имеют зубы как в глотке, так и в ротовой полости. Эта уникальная эволюционная особенность позволяет задать вопрос, который является отправной точкой настоящего исследования (PLoS Biology). Одинаково ли регулируется количество зубов, расположенных в глотке и в ротовой полости?

К рисунку. Малавийские цихлиды имеют как глоточные зубы, так и зубы в ротовой полости.

Данный вопрос представляется крайне интересным и интригующим. Две челюсти являются не только функционально обособленными и эволюционно не связанными, но зубы, развивающиеся на них, имеют совершенно различных предшественников. Зубы формируются благодаря взаимодействию двух клеточных слоев – эпителий и мезенхима. Глоточные зубы возможно используют энтодерму в качестве эпителиального слоя, а зубы ротовой полости точно используют энтодерму. Если количество глоточных зубов регулировалось, или контролировалось подобно зубам ротовой полости, это могло свидетельствовать о том, что зубы созданы одним путем, не взирая на то, сколько их и где они развиваются.

В данной работе, к удивлению исследователей, было обнаружено, что количество зубов регулировалось схоже в двух челюстях. Челюсти ротовой полости и глотки функционировали по общим условиям в отношении количества зубов.

Как оказалось, были обнаружены общие гены, которые формируют зубную сеть генов. Эта сеть является общей для большей части зубного ряда. Кроме генов, открытых в предыдущих исследованиях были обнаружены гены eda и edar. Предполагается, что данные гены вовлечены исключительно в образование энтодермальных тканей. Однако в работе гены были задействованы в прорезывании глоточных зубов, которые, как кажется, образуются из эндодермы. Таким образом, была раскрыта роль eda и edar в тканях, образованных из эндодермы. Также отмечается идея о том, что перед челюстями, волосами, чешуями, перьями и другими энтодермальными тканями всегда действуют эти гены в зубной сети глубоко в глотке.

Удалось описать две вещи. Во-первых, генетическую сеть предков, которая проявляет активность в древней популяции зубов. Во-вторых, что возможно более важно, описаны ядро зубной сети – набор генов, сохраняемый во всех зубах, которые известны нам у рыб, мышей и человека. Таким образом, что очень интересно, имелись объекты, которые не только попадали в сеть (подобно генам eda и edar), но и объекты, которые выпадали из неё. В частности, возьмем гены pax9 и fgf8, которые являются существенным компонентом зубного аппарата млекопитающих. Эти гены либо не экспрессируются во всех, либо экспрессируются только в зубах ротовой полости, но в глоточных зубах. Это свидетельствует от том, что они не являются эволюционно важными в образовании зубов.

Работы в данной области крайне важны для объяснения эволюции зубов. Если суметь создать зубы на культуре или в пробирке, можно получить информацию о необходимых молекулах для данного процесса. Даже если некоторые из этих генов являются генетически существенными для зубов млекопитающих, возможно имеются иные пути описания образования зубов в эволюционной биологии.

На сегодняшний момент остается под вопросом, как предложенная модель может помочь в практическом плане для лечения зубов. Крайне интересным является взаимосвязь между генотипом и фенотипом, и каким образом генетическая информация может быть использована для обнаружения заболеваний у человека. Многие из предложенных в настоящее время моделей, включающие модели мыши, данио-рерио, дрозофилы, представлены гомогенными и врожденными линиями. Другими словами, они поддерживают легкий путь развития генетики. Люди имеют гетерогенные геномы и поэтому сложно обнаружить специфические генетические причины болезни. В исследованиях на цихлидах и в некоторых других эволюционных моделях ведется их сопоставление для лучшей картины генотипа и фенотипа. Данные модели демонстрируют гетерогенные геномы, подобные человеческим, и генетически-фенотипическая картина вероятно усложнится.

Сейчас распространено протезирование и замена утраченных зубов на керамические аналоги. Для перехода на новый уровень протезирования необходимо понять природные регенеративные способности зубов. Это представляется очень интересным. Первичной моделью, использованной в исследовании человеческих зубов, является мышь, и у неё не происходит обновление всех зубов.

Так, у мышей ниша стволовых клеток связана с её резцами. Однако, её резцы не заменяются (исключение составляют немногие генетические мутанты). Они обновляются посредством постоянного роста. Резцы мышей также не имеют тенденцию принимать комплекс форм. Существует расхождение пространства и развития между резцами и коренными зубами мышей. Коренные зубы принимают комплекс форм, но не обновляются и не заменяются. У рыб обнаружена замена зубов, их обновление и возможность принимать комплекс трехмерных форм в течение развития.

Развитие, обновление и формообразование зубов является генетически детерминированными процессами в организмах подобных цихлидам. Однако, думается, что в эволюционном развитии позвоночных эти процессы стали расходиться в пространстве и во времени. Что мы сейчас и наблюдаем у мышей, в частности, коренные зубы меняют форму, но не восстанавливаются. Резцы восстанавливаются, но не меняют форму.

Глоточные челюсти цихлид сначала обеспечили им успех, а потом обрекли на вымирание

Рис. 1. Схема строения глоточного челюстного аппарата цихлид. Красным выделены верхняя и нижняя глоточные челюсти (Pharyngeal jaws), черные стрелки — мышцы. Oral jaws — обычные (ротовые) челюсти. Внизу показана нижняя глоточная челюсть (вид сверху). Голубые цифры и стрелки указывают на три ключевые морфологические особенности: 1) левый и правый элементы нижней глоточной челюсти срослись в единую структуру; 2) задний выступ нижней глоточной челюсти соединен с мозговой коробкой (нейрокраниумом) мощной мышцей; 3) верхняя глоточная челюсть сочленена с нейрокраниумом. Рисунок из статьи K. Mabuchi et al., 2007. Independent evolution of the specialized pharyngeal jaw apparatus in cichlid and labrid fishes

Цихлиды озера Виктория за очень короткий по эволюционным меркам период времени разделились на сотни видов и освоили множество новых ниш, включая ниши хищников. Ключевой эволюционной инновацией цихлид, во многом предопределившей их способность к быстрой адаптивной радиации, являются специализированные глоточные челюсти, позволяющие разгрызать твердую пищу. Однако именно эта инновация, по-видимому, обрекла многие виды цихлид на вымирание после того, как в озеро был заселен нильский окунь — хищник, имеющий более примитивные глоточные челюсти, но зато способный быстро заглатывать добычу. Главной причиной массового вымирания цихлид Виктории, затронувшего в первую очередь хищные виды, вероятно, было не прямое выедание их нильским окунем, а конкурентное вытеснение. Данный пример показывает, что эволюционные новшества, обеспечивающие успех в одних условиях, могут оказаться роковыми в других.

Читайте также  Хемиантус куба: содержание, как сажать, фото-видео обзор

Цихлиды больших африканских озер — яркий пример быстрого видообразования и классический объект эволюционных исследований (см. ссылки в конце новости). Считается, что способность цихлид быстро осваивать новые трофические ниши объясняется в первую очередь их «фарингогнатией» (pharyngognathy) — наличием глоточных челюстей (см.: Pharyngeal jaw) особого строения (рис. 1). Глоточные челюсти цихлид — мощный и эффективный аппарат для разгрызания твердой пищи, как животной (например, моллюсков с прочными раковинами), так и растительной. Фарингогнатия обеспечивает свободу для эволюционных изменений обычных (ротовых) челюстей, которые освобождаются от функции переработки пищи и получают возможность специализироваться на функции ее захвата. Поэтому фарингогнатию считают ключевой эволюционной инновацией, обеспечившей цихлидам успех (C. D. Hulsey et al., 2006. Micro- and macroevolutionary decoupling of cichlid jaws: A test of Liem’s key innovation hypothesis).

Однако исследование швейцарских и американских биологов, результаты которого опубликованы в свежем выпуске журнала Science, показало, что у этого замечательного эволюционного новшества есть и своя «темная сторона». Дело в том, что фарингогнатия снижает пропускную способность глотки: рыбам с такими глоточными челюстями, как у цихлид, трудно глотать крупную добычу. Из-за этого они не могут стать эффективными хищниками.

В 1950-е годы в озеро Виктория заселили нильского окуня (Lates niloticus, рис. 2) — хищную рыбу, не имеющую таких специализированных глоточных челюстей, как у цихлид. Нижние глоточные челюсти нильского окуня не срастаются в единое целое и поэтому не мешают заглатыванию крупных рыб. В 1980-е годы численность нильского окуня в озере стала резко расти, и одновременно началось массовое вымирание местных видов цихлид. Всего за пару десятилетий их число сократилось более чем вдвое (F. Witte et al., 1992. The destruction of an endemic species flock: quantitative data on the decline of the haplochromine cichlids of Lake Victoria).

Рис. 2. Попавшийся на удочку нильский окунь (Lates niloticus). Данный экземпляр весил около 20 кг, но эта рыба может вырастать до 2 м и весить больше 100 кг. Фото с сайта foggytravels.com

Главной причиной вымирания обычно считают прямое выедание нильским окунем местных рыб. В качестве дополнительного фактора рассматривается антропогенное загрязнение и эвтрофикация озерной воды. Свою роль могла сыграть и вырубка деревьев по берегам озера: местному населению потребовались дрова, чтобы коптить нильского окуня, тогда как цихлид традиционно просто сушили на солнышке. В результате усилилась эрозия берегов, вода стала мутнее, и некоторые недавно разделившиеся виды цихлид, изоляция которых основывалась на различающихся брачных предпочтениях, перестали различать нюансы окраски потенциальных партнеров. Это привело к повальной межвидовой гибридизации и «растворению» одних видов в других.

Новое исследование показало, что, при всей важности перечисленных выше факторов, основная причина массового вымирания цихлид была, скорее всего, в другом. Авторы собрали убедительные данные, свидетельствующие о том, что хищные (рыбоядные) цихлиды не выдержали конкуренции со стороны более эффективного хищника. Более того, удалось показать, что они оказались неконкурентоспособными как раз из-за своих великолепных глоточных челюстей.

Для начала авторы проанализировали эволюцию пищевых предпочтений у колючеперых рыб (надотряд Acanthopterygii). К этому большому и разнообразному надотряду относятся, помимо цихлид, еще четыре группы, у которых параллельно и независимо развилась фарингогнатия. Все четыре группы — морские. В отличие от викторианских цихлид, они изначально эволюционировали бок о бок с обычными хищными рыбами, не имевшими сросшихся глоточных челюстей.

Анализ показал, что фарингогнатические рыбы, по сравнению с прочими акантоптеригиями, в ходе эволюции намного чаще переходили к специализированной диете, состоящей из трудно разгрызаемых объектов. А вот к хищничеству они, наоборот, переходили во много раз реже остальных рыб (рис. 3). Это согласуется с идеей о том, что специализированные глоточные челюсти накладывают ограничения на эволюцию хищничества (по крайней мере при наличии эффективных хищников-конкурентов).

Рис. 3. Эволюционное дерево, построенное для 851 вида морских колючеперых рыб (Acanthopterygii). Круги с цифрами показывают четыре случая независимого появления фарингогнатии (соответствующие клады выделены красным): 1 — губаны (Labridae), рыбы-попугаи (Scaridae) и австралийские губаны (Odacidae); 2 — эмбиотоковые (Embiotocidae); 3 — помацентровые (Pomacentridae); 4 — полурыловые (Hemirhamphidae). Внизу показаны оценки частоты эволюционных переходов к питанию другими рыбами (fish diet, слева) и к питанию твердой, трудно разгрызаемой пищей (processing-intensive diet, справа) у фарингогнатических рыб (красные прямоугольники) и обычных (синие прямоугольники). Изображение из обсуждаемой статьи в Science

Но цихлид озера Виктория эти ограничения не остановили. Многие из них стали хищниками. Причина, разумеется, в отсутствии конкуренции. В отличие от морских фарингогнатических рыб, цихлиды Виктории эволюционировали в изолированном озере, где, кроме них, не было других хищных колючеперых рыб. В таких условиях даже у самых экстравагантных претендентов появляется шанс занять пустующую нишу.

Затем исследователи проверили идею о том, что фарингогнатия мешает заглатывать крупные объекты. Для этого были проведены две серии экспериментов. В первом случае использовались рыбы, обездвиженные при помощи трикаин-метансульфоната (см. Tricaine mesylate), и затычки разного диаметра (от 1 до 28 мм), напечатанные на 3D-принтере. Диаметр самой большой затычки, которая влезла рыбе в глотку, считался мерой пропускной способности глотки. Кроме того, использовались и более традиционные способы морфологических измерений.

Выяснилось, что фарингогнатия сузила глотку хищных цихлид вдвое по сравнению с нильскими окунями такого же размера. Единственное исключение — цихлиды рода Cichla, чья глотка оказалась такой же широкой, как у нильского окуня. Однако для этого рода, во-первых, характерна вторичная редукция фарингогнатии (две половинки его нижней глоточной челюсти снова разделились), во-вторых, он вообще живет в Южной Америке и к озеру Виктория отношения не имеет.

Вторая серия экспериментов проводилась с живыми рыбами в аквариумах. Нильским окуням разного размера и представителям основных групп хищных викторианских цихлид скармливали добычу разного размера и смотрели, сколько времени уйдет у хищника на заглатывание добычи. Оказалось, что цихлидам заглотить крупную рыбу и впрямь гораздо труднее, чем нильскому окуню. У хищных цихлид на это порой уходят часы, в то время как нильский окунь глотает такую же добычу легко и непринужденно. Более того, даже с мелкой добычей цихлиды возятся намного дольше, чем их конкурент (рис. 4).

Рис. 4. Время, затраченное на заглатывание добычи нильским окунем (черные точки) и четырьмя видами хищных викторианских цихлид (цветные точки). По вертикальной оси — время в секундах, по горизонтальной — отношение длины добычи к длине хищника. Видно, что нильский окунь глотает свою добычу гораздо быстрее, чем цихлиды, причем это справедливо не только для крупной добычи, но и для мелкой. Рисунок из обсуждаемой статьи в Science

Таким образом, хищные цихлиды тратят на утилизацию пойманной добычи больше времени и сил, чем нильский окунь. Следовательно, их хищничество менее эффективно: каждая добытая калория обходится им дороже, чем конкуренту.

Если конкурентное вытеснение действительно сыграло ключевую роль в вымирании, то хищные виды цихлид должны были пострадать больше всех остальных. Сопоставив данные по образу жизни вымерших и уцелевших видов, авторы убедились, что так оно и было. Из всех факторов именно хищничество оказалось самым надежным предиктором вымирания. Хищные цихлиды действительно пострадали больше всех. На втором месте по значимости — жизнь на глубине. Обитатели прибрежных мелководий пострадали меньше, потому что нильский окунь редко заходит на мелководья. Остальные факторы почти не влияли на вероятность вымирания.

Еще один довод в пользу конкурентного вытеснения состоит в том, что среди уцелевших в Виктории рыбоядных цихлид преобладают виды, в чьем рационе рыбы составляют не очень большую часть. Чтобы это показать, авторы воспользовались тем, что о степени приверженности хищничеству можно судить не только по содержимому желудка, но и по относительной длине нижней челюсти — не глоточной, а обычной, ротовой. Как правило, чем длиннее челюсть, тем выраженнее склонность к хищничеству. Анализ показал, что специализированные хищники с длинными челюстями вымерли в Виктории почти полностью. Оставшиеся немногочисленные виды — умеренные хищники, не брезгующие беспозвоночными и другой пищей. Характерно, что в другом большом африканском озере, Танганьике, где нильский окунь живет уже миллионы лет, рыбоядные виды цихлид тоже есть, но их мало, они не очень хищные и имеют скромную по размерам нижнюю челюсть. Словом, фауна хищных цихлид Танганьики напоминает фауну хищных цихлид Виктории после вымирания.

Таким образом, эффективные глоточные челюсти сыграли с цихлидами Виктории злую шутку. Сначала они способствовали их быстрой дивергенции, в ходе которой цихлиды освоили множество пустующих трофических ниш, в том числе ниши хищников. Но затем, когда в озеро попал нормальный эффективный хищник с несросшимися глоточными челюстями, внезапно выяснилось, что лучше бы цихлиды продолжали питаться улитками, насекомыми, водорослями и планктоном. Рыбоядные цихлиды с узкой глоткой, тратящие часы на заглатывание добычи, не смогли противостоять конкуренту и вымерли в одночасье. Конечно, вымирание не было бы столь масштабным, если бы в Виктории с самого начала жили полноценные хищные рыбы. Но в этом случае и дивергенция цихлид в озере имела бы более скромные масштабы. Возможно, примерно такие же, как в Танганьике, где за 12–15 миллионов лет появилось около 250 видов цихлид. В Виктории, которая сформировалась лишь около 400 000 лет назад (и после этого неоднократно пересыхала и наполнялась заново), до вымирания было порядка 500 видов цихлид, а теперь их осталось не больше, чем в Танганьике.

Конечно, всё это не отменяет того факта, что прямое выедание окунем наверняка тоже внесло важный вклад в вымирание. Нехищные цихлиды-жертвы, привыкшие к малоэффективным местным хищникам, должны были стать легкой добычей для расплодившихся пришельцев.

Источник: Matthew D. McGee, Samuel R. Borstein, Russell Y. Neches, Heinz H. Buescher, Ole Seehausen, Peter C. Wainwright. A pharyngeal jaw evolutionary innovation facilitated extinction in Lake Victoria cichlids // Science. 2015. V. 350. P. 1077–1079.

Ученые открыли механизм регенерации зубов у рыб, допустив подобную возможность и для человека

    Вход Регистрация
  • Главная →
  • Новости и статьи по стоматологии →
  • Стоматология →
  • Ученые открыли механизм регенерации зубов у рыб, допустив подобную возможность и для человека

Вероятно, маленькая разноцветная рыбка из Африки поможет найти способ регенерации зубов у человека. Группа исследователей из Института технологии Джорджии и Королевского колледжа Лондона изучили механизм роста новых зубов у цихлид – рыб, обитающих в африканском озере Малави. Результаты работы показали, что за рост новых зубов у цихлид отвечают определенные гены, и возможно, поняв этот механизм, ученым удастся найти способ регенерации зубов у людей.

Читайте также  Ротала валлиха: содержание, фото-видео обзор

«Главная задача исследования по возможности регенерации зубов у человека состоит в том, чтобы определить гены, кодирующие способность к росту новых зубов и вкусовых рецепторов у цихлид, а затем тщательно изучить поведение данных генов у млекопитающих», — говорит один из авторов работы, профессор Королевского колледж Поль Шарп. «Чем лучше будут изучены природные механизмы регенерации, тем больше вероятность того, что на основе этих данных может быть создано новое поколение лекарственных препаратов и методик лечения, в частности, речь идет о препаратах, способных запустить биологический процесс регенерации зубов».

В рамках научной работы были изучены механизмы роста зубов и вкусовых рецепторов в эмбрионах цихлид. Как известно, у рыб нет языка, поэтому их вкусовые рецепторы и зубы растут из одних и тех же эпителиальных тканей.

Были изучены два вида цихлид, отличающихся по рациону питания. Первому виду рыб для питания не требуется большое количество зубов и вкусовых рецепторов, а вторым – напротив, необходимо достаточное число зубов и многочисленные рецепторы. Ученые скрестили цихлид двух видов, и выведенная особь позволила изучить более 300 различных генов, встречающихся у рыб двух подвидов. Изучая геном особи в процессе ее роста, удалось выделить гены, отвечающие за рост вкусовых рецепторов, а также активизирующих рост зубов.

Затем исследователи рассмотрели геном мышей, с целью найти подобные гены, кодирующие рост эпителиальной ткани. Соавтор работы, профессор Технической школы биологии в Институте Джорджии Тодд Стрилмэн утверждает: «Нам удалось обнаружить два малоизученных гена, также кодирующих процессы, связанные с ростом зубов и вкусовых рецепторов у мышей. Поиск соответствующих генов в геноме человека может увенчаться успехом, и это даст надежду многим людям, сталкивающимся с проблемой зубного протезирования».

По статистике, приблизительно 60% населения земли к 60 годам теряет все зубы.

В рамках следующего этапа работы, ученые поместили эмбрионы цихлид в два химических раствора. Первый раствор должен был спровоцировать рост зубов у эмбриона, а второй – активизировать процесс роста вкусовых рецепторов.

Как и предполагалось, у эмбриона, помещенного в первый раствор, появились зачатки сверхкомплектных зубов, а у эмбриона во втором растворе – на месте зубов появилось множество вкусовых рецепторов, при этом весь эксперимент занял всего 5-6 дней.

«По-видимому, гены влияют на рост эпителиальных клеток и их развитие в зубные структуры или вкусовые рецепторы. Причем дифференциация происходит на стадии, когда эмаль и дентин еще не сформированы. На ранних стадиях развития, зачаточные структуры зубов и вкусовых рецепторов схожи», — говорит проф. Стрилмэн.

Вероятно, маленькая разноцветная рыбка из Африки поможет найти способ регенерации зубов у человека. Группа исследователей из Института технологии Джорджии и Королевского колледжа Лондона изучили механизм роста новых зубов у цихлид – рыб, обитающих в африканском озере Малави. Результаты работы показали, что за рост новых зубов у цихлид отвечают определенные гены, и возможно, поняв этот механизм, ученым удастся найти способ регенерации зубов у людей.

«Главная задача исследования по возможности регенерации зубов у человека состоит в том, чтобы определить гены, кодирующие способность к росту новых зубов и вкусовых рецепторов у цихлид, а затем тщательно изучить поведение данных генов у млекопитающих», — говорит один из авторов работы, профессор Королевского колледж Поль Шарп. «Чем лучше будут изучены природные механизмы регенерации, тем больше вероятность того, что на основе этих данных может быть создано новое поколение лекарственных препаратов и методик лечения, в частности, речь идет о препаратах, способных запустить биологический процесс регенерации зубов».

В рамках научной работы были изучены механизмы роста зубов и вкусовых рецепторов в эмбрионах цихлид. Как известно, у рыб нет языка, поэтому их вкусовые рецепторы и зубы растут из одних и тех же эпителиальных тканей.

Были изучены два вида цихлид, отличающихся по рациону питания. Первому виду рыб для питания не требуется большое количество зубов и вкусовых рецепторов, а вторым – напротив, необходимо достаточное число зубов и многочисленные рецепторы. Ученые скрестили цихлид двух видов, и выведенная особь позволила изучить более 300 различных генов, встречающихся у рыб двух подвидов. Изучая геном особи в процессе ее роста, удалось выделить гены, отвечающие за рост вкусовых рецепторов, а также активизирующих рост зубов.

Затем исследователи рассмотрели геном мышей, с целью найти подобные гены, кодирующие рост эпителиальной ткани. Соавтор работы, профессор Технической школы биологии в Институте Джорджии Тодд Стрилмэн утверждает: «Нам удалось обнаружить два малоизученных гена, также кодирующих процессы, связанные с ростом зубов и вкусовых рецепторов у мышей. Поиск соответствующих генов в геноме человека может увенчаться успехом, и это даст надежду многим людям, сталкивающимся с проблемой зубного протезирования».

По статистике, приблизительно 60% населения земли к 60 годам теряет все зубы.

В рамках следующего этапа работы, ученые поместили эмбрионы цихлид в два химических раствора. Первый раствор должен был спровоцировать рост зубов у эмбриона, а второй – активизировать процесс роста вкусовых рецепторов.

Как и предполагалось, у эмбриона, помещенного в первый раствор, появились зачатки сверхкомплектных зубов, а у эмбриона во втором растворе – на месте зубов появилось множество вкусовых рецепторов, при этом весь эксперимент занял всего 5-6 дней.

«По-видимому, гены влияют на рост эпителиальных клеток и их развитие в зубные структуры или вкусовые рецепторы. Причем дифференциация происходит на стадии, когда эмаль и дентин еще не сформированы. На ранних стадиях развития, зачаточные структуры зубов и вкусовых рецепторов схожи», — говорит проф. Стрилмэн.

Переломы и вывихи челюсти.

Автор: Фомина К. Л., главный ветеринарный врач ветеринарной клиники «ВЕТИКО», г.
Гатчина.

Большинство переломов челюсти происходит из-за автотравм, покусов, падения с высоты, огнестрельных ран. Реже причиной переломов являются резорбция кости, новообразования, болезни периодонта и стоматологические вмешательства.

Особенности переломов верхней и нижней челюсти
Наиболее частая локализация – симфиз нижней челюсти, РМ 1-М 2, ростральная часть верхней и нижней челюсти. Большинство переломов открытые и инфицированные. Диагноз чаще всего легко поставить при клиническом осмотре и пальпации. Рентгеновские снимки не всегда информативны или интерпретация их затруднена. Для более точной диагностики переломов верхней челюсти и переломов в области височно-нижнечелюстного сустава необходимы КТ или МРТ.

Предоперационное обследование и подготовка

Переломы челюсти часто сопровождают более тяжелые повреждения – пневмоторакс, диафрагмальная грыжа, травмы позвоночника, отек мозга, травмы глаза и орбиты. В связи с этим сначала производится стабилизация состояния пациента посредством тщательной диагностики и лечения сопутствующих повреждений и травм, в первую очередь – восстановление проходимости дыхательных путей.

Оценка состояния ротовой полости
Переломы зубов, повреждения языка и десен, обширные гематомы, наличие заболеваний периодонта, изменение плотности кости – все эти факторы существенно влияют на выбор метода лечения.

МЕТОДЫ ЛЕЧЕНИЯ

Консервативный метод – фиксация челюстей с помощью повязки или нейлонового намордника. Дополнительно – антибиотики и кормление жидкой пищей парентерально или через зонд. Метод применяют при переломах без смещения, особенно у молодых животных, поскольку процессы регенерации у них протекают быстро. Таким методом фиксируют вывихи височно-нижнечелюстного сустава и переломы вертикальной ветви нижней челюсти, поскольку массивные жевательные мышцы предотвращают смещение отломков. Однако при всей дешевизне и простоте лечение с помощью повязки чревато серьезными осложнениями. Помимо малокклюзии, анкилоза, несращения, существует большой риск гибели при возникновении рвоты, а также перегрева в жаркое время, поскольку животное не может полноценно дышать ртом.

Хирургические методы стабилизации:
проволочные серкляжи;
шинирование зубов проволокой и/или композитом;
фиксация пластинами и винтами;
наружный фиксатор одно- или двусторонний.
А также сочетание различных методов.

Фиксация проволокой и серкляжами

Чаще всего применяется для стабилизации переломов симфиза и ростральной части,горизонтальной ветви нижней челюсти. Проволочный серкляж – основной метод лечения трещины твердого неба у кошек. Обычно проволоку проводят с помощью иглы-проводника под десной, между корнями и под корнями зубов (рис. 1). Для предотвращения соскальзывания, травмирования слизистой или снятия животным, а также большей прочности лучше сочетать серкляж с композитом. Наложение одного серкляжа не всегда обеспечивает стабильную фиксацию (за исключением переломов симфиза и трещины неба), поэтому его необходимо использовать совместно с другими методами. В первые дни перелом выглядит стабильно, затем проволока может расшатываться и соскальзывать с зубов, поэтому необходимо часто проверять качество фиксации.

Фиксация пластиной
Обеспечивает хорошее сопоставление отломков, особенно при переломах вертикальной ветви нижней челюсти, множественных переломах верхней челюсти с нестабильностью рострального фрагмента (рис. 4).

Основные принципы:

желателен внеротовой доступ для профилактики инфицирования;
при наложении пластины на носовую кость и верхнюю челюсть необходимо выбирать короткие микровинты, которые не будут проникать в носовую полость;
поскольку размер пластин мал, а нагрузка на челюсти высока, они могут ломаться или смещаться, поэтому желательно комбинировать их с серкляжами или композитом.
Остеомиелит является самым частым осложнением при использовании пластин, особенно
при внутриротовом доступе.

Шинирование с использованием композита

Наружный фиксатор

Общие правила постановки:

– категорически нельзя проводить интрамедуллярную спицу через нижнечелюстной канал:
это невозможно сделать, не повредив корни клыков и не нарушив иннервацию и кровообращение всей нижней челюсти, поскольку там проходят артерии и вены, питающие ее (рис. 3);
– при проведении спиц необходимо избегать повреждения зубов, поэтому спицы вводятся под верхушкой зуба на 3 мм ниже края десны;
– если фиксатор двусторонний, необходимо следить, чтобы спица не проходила через язык, особенно у мелких собак;
– при проведении спиц через верхнюю челюсть их вводят также над верхушкой зуба на 3 мм выше края десны; если провести еще выше, спица пройдет в сошник или носовую полость, что чревато кровотечением и отеком слизистой (рис. 2);
– с каждой стороны проводят не менее 2 спиц;
– наружным фиксатором одно- или двухплоскостным фиксируют вывихи челюсти (фиксация с открытым ртом), переломы в области премоляров и моляров (рис. 5). Иногда длинные итонкие винты используют как опоры для наружного фиксатора, соединяя их проволокой и акрилоксидом.

Зубы и челюсти цихлид

  • Главная
  • Методы лечения
  • Рекомендации для пациентов
  • Упражнения для височно-нижнечелюстного сустава

Упражнения для височно-нижнечелюстного сустава

Вероятно, вы и не задумываетесь, но вы очень часто используете ВНЧС. Эти суставы связывают нижнюю челюсть с черепом. ВНЧС участвуют каждый раз, когда вы разговариваете, жуете или глотаете. Нарушения этих движений возникают, когда что-то не так с челюстными суставами или мышцами. Чаще всего это случается из-за повреждения челюсти, воспалительного процесса (например, артрита) или перегрузки.

  • возникновение болевого синдрома во время жевания;
  • боль в ухе, лице, челюсти и шее;
  • щелчок, скрежет, хлопок при открытии и закрытии рта;
  • «заедание» челюстного сустава;
  • головные боли.
Читайте также  Отоцинклюс: содержание, совместимость сомика, размножение, фото-видео обзор

До конца не ясно, как упражнения на ВНЧС могут облегчить боль. Вероятно, они помогают:

  • укрепить мышцы челюсти;
  • растянуть, расслабить жевательные мышцы;
  • увеличить подвижность нижней челюсти;
  • уменьшить случаи щелчков при открытии челюсти;
  • способствовать заживлению челюсти.

Согласно исследованию 2010 года, которое было опубликовано в Journal of Dental Research, выполнение данных упражнений увеличивает амплитуду раскрытия рта в большей степени, чем каппа у людей со смещением диска. Эти девять упражнений от Американской академии семейных врачей и Royal Surrey County Hospital могут помочь облегчить боль в ВНЧС и улучшить движения нижней челюсти. Для некоторых упражнений существуют четкие рекомендации в отношении частоты их выполнения. Для упражнений, в отношении которых не указана необходимая частота их выполнения, рекомендации будут даны вашим врачом или стоматологом.

1. Упражнение «Расслабляем челюсть».

Аккуратно разместите ваш язык под твердым небом позади верхнего ряда зубов. Позвольте зубам будто разделиться, пока вы расслабляете мышцы челюсти.

2. Упражнение «Золотая рыбка» (частичное открытие).

Поместите свой язык под твердым небом, а один палец впереди уха, туда, где прощупывается сустав. Поместите свой средний или указательный палец на подбородок для оказания сопротивления движению нижней челюсти. Наполовину опустите нижнюю челюсть, а затем закройте рот. Сопротивление должно быть мягким, без болезненных ощущений. Существует такой вариант этого упражнения: поместите один палец с обеих сторон на оба ВНЧС, а затем наполовину опускайте нижнюю челюсть и снова закрывайте. За один подход необходимо выполнить упражнение шесть раз. И вы должны делать один подход шесть раз в день.

3. Упражнение «Золотая рыбка» (полное открытие).

Удерживая язык под твердым небом, поместите один палец в область сустава, а другой палец на подбородок. Полностью опустите нижнюю челюсть и поднимите обратно. Другой вариант упражнения: поместите один палец на каждый ВНЧС и полностью опустите нижнюю челюсть, а затем поднимите обратно. За один подход необходимо выполнить упражнение шесть раз. И вы должны делать один подход шесть раз в день.

4. Упражнение «Прячем подбородок».

С поднятыми плечами и грудью подтяните подбородок назад, создав так называемый «двойной подбородок». Удерживайте в течение 3 секунд, повторяйте 10 раз.

5. Упражнение «Сопротивление раскрытию рта».

Поместите большой палец под подбородок. Открывайте рот медленно, мягко надавливая на подбородок для сопротивления. Держите его в такой позиции от трех до шести секунд, а затем медленно закрывайте рот.

6. Упражнение «Сопротивление закрытию рта».

Сожмите подбородок указательным и большим пальцем одной руки. Закрывайте рот, пока вы мягко надавливаете на подбородок. Это поможет укрепить мышцы, которые помогают вам жевать.

7. Упражнение «Язык вверх».

Касаясь языком твердого неба, медленно открывайте и закрывайте рот.

8. Упражнение «Движение челюсти из стороны в сторону».

Положите небольшой толщины объект, например, шпатель, между передними зубами и медленно перемещайте челюсть из стороны в сторону. Когда упражнение станет легче выполнять, увеличьте толщину объекта, находящегося между зубами (например, можно уложить шпатели друг на друга).

9. Упражнение «Движение челюсти вперед».

Положите небольшой толщины объект, например, шпатель, между передними зубами. Переместите нижнюю челюсть вперед, чтобы ваши нижние зубы были впереди ваших верхних зубов. Когда упражнение станет легче выполнять, увеличьте толщину объекта между зубами.

Другие варианты лечения

Бесчисленные болеутоляющие средства, такие как ибупрофен и ацетаминофен, могут помочь облегчить болевой синдром в ВНЧС. Мышечные релаксанты могут назначаться при сильных болях. Врачи также могут рекомендовать следующее:

  • каппы, для предотвращения скрежетания зубов и щелканья челюсти;
  • каппы, для того, чтобы помочь челюсти перестроиться;
  • теплые полотенца;
  • лед (не более 15 минут в час и без прямого контакта с кожей);
  • методы снятия стресса, которые помогают предотвратить ситуации, которые могут вызвать напряжение в челюсти;
  • акупунктура, чтобы уменьшить давление в пораженной зоне.

Выраженная боль, вызванная поврежденными суставами, может потребовать более инвазивных методов лечения, таких как инъекции кортикостероидов вокруг ВНЧС. Хирургическое вмешательство применяется лишь в последнюю очередь. Нет никаких научных доказательств того, что хирургические вмешательства при заболеваниях ВНЧС безопасны и эффективны. Улучшение течения заболеваний ВНЧС может быть достижимо при изменении образа жизни.

  • Употреблять мягкую пищу
  • Избегать жевательной резинки
  • Не кусать ногти
  • Не кусать нижнюю губу
  • Стремиться к хорошей осанке
  • Ограничить амплитуду открывания рта во время зевания, пения.

Уход за зубами и дисфункция ВНЧС

Если у вас имеется дисфункция ВНЧС, выполнение процедур по соблюдению обычной гигиены полости рта может быть весьма болезненным. К этим процедурам относятся: чистка зубов, использование зубной нити и чистка зубов у стоматолога. Ассоциация по дисфункции ВНЧС дает следующие советы, чтобы уменьшить боль и убедиться, что ваши зубы и десны остаются здоровыми:

  • Используйте зубную щетку с мягкой щетиной или электрическую зубную щетку.
  • Используйте резиновый наконечник или ирригатор, если вы не можете открыть рот, чтобы чистить зубы.
  • Добавьте полоскание рта раствором антисептика к списку ежедневных процедур по уходу за зубами.
  • Дайте знать своему стоматологу, если вы испытываете боль во время проведения стоматологической процедуры.
  • Приложите лед или тепло после стоматологической процедуры.
  • Поговорите со своим стоматологом о способах удаления зубного налета, помимо зубной нити. Например, они могут предложить вытирать зубы специальным валиком, сделанным из хлопка.

В некоторых случаях заболевания, относящиеся к дисфункции ВНЧС, проходят самостоятельно. Если ваши симптомы сохраняются, упражнения на ВНЧС могут помочь облегчить боль. Упражнения не должны выполняться, когда вы испытываете сильную боль. Американская академия семейных врачей рекомендует подождать, пока боль станет менее выраженной, и только после этого начать выполнять упражнения. Упражнения на ВНЧС начинайте выполнять медленно, постепенно. Сначала вы можете почувствовать некоторую боль, но она должна быть терпимой и постепенно уменьшаться. Если боль непереносима, обратитесь к врачу. Вы должны выполнять упражнения на ВНЧС в тот момент, когда вы расслаблены. Если вы делаете их, когда ваши мышцы напряжены, это может не дать вам достичь конечной цели. Если ваша боль ухудшится после выполнения упражнений на ВНЧС, запишитесь на прием к врачу.

Статью подготовила врач-невролог, цефалголог Торопова А.А.

Как понять, что у вас артроз височно-нижнечелюстного сустава

В 40 % случаев пациенты стоматологов, которые жалуются на боли в челюсти, не знают причины своего заболевания. Иногда дело в кариесе, пародонтозе или пульпите, но порой патология не имеет ничего общего со стоматологией. Как понять, что у вас проблемы с височно-нижнечелюстным суставом?

Височно-нижнечелюстной сустав отвечает за работу челюсти

Что такое височно-нижнечелюстной сустав – ВНЧС

Этот сустав мы используем во время разговора, жевания, зевоты, смеха – очень часто. Вокруг него расположены мышцы и сухожилия, которые обеспечивают движение челюсти в разных направлениях с разными целями.

Проблемы с ВНЧС возникают по многим причинам:

  • нарушение зубочелюстной системы, например врожденные аномалии зубов, десен или костной ткани, дефекты прикуса, травмы, некачественное протезирование;
  • врожденные анатомические аномалии этого сустава;
  • повышенный или пониженный тонус мышечных волокон вокруг ВНЧС;
  • активная разговорная нагрузка, например у актеров, певцов, ораторов;
  • проблемы ЦНС;
  • сбои в работе эндокринной системы;
  • чрезмерное напряжение мышц челюсти, например, из-за вредной привычки грызть ногти.

Что представляет собой височно-нижнечелюстной сустав и почему с ним возникают проблемы? Подробно и понятно – в видео:

Актеры и певцы с активной ораторской артикуляцией – в группе риска по артрозу ВНЧС

Как понять, что беспокоит именно ВНЧС: 4 очевидных признака

Если вы чувствуете дискомфорт во время разговора, жевания или зевоты, обратите внимание на такие признаки:

  1. Есть ли во время работы челюсти щелчки, хлопающеподобные звуки (только 20 % людей, которые замечают этот симптом, жалуются на боль, тем не менее, это повод заподозрить артроз височно-нижнечелюстного сустава и отправиться на диагностику);
  2. Бывает ли чувство заклинивания сустава (если ямка и суставная головка соприкасаются не идеально, рот приходится открывать максимально, пытаясь найти нужную точку);
  3. Насколько выражена боль (может возникать при жевании, отдавать в виски, под язык, в уши, в шею, грудино-ключичный отдел);
  4. Не изменилось ли общее самочувствие (возможны головная боль и головокружение, бессонница, нарушение слуха, депрессия и другие нехарактерные проявления).

При дисфункции ВНЧС у некоторых пациентов развивается храп

Как диагностируют заболевание

Артроз – не единственная проблема с этим суставом: бывают также артрит, смещение головки, новообразования в тканях. Чем раньше вы обратитесь за помощью, тем проще будет вылечить дисфункцию. Стоматолог направит на обследование к профильным специалистам. При необходимости вам сделают УЗИ или рентген, осмотрят сустав с помощью других методик и порекомендуют лечение.

Тактика лечения

Если артроза нет, но есть дисфункция, тактика следующая:

  • определяют первопричину и устраняют ее, например шлифуют зубы и пломбы, затрудняющие работу сустава, исправляют ошибки протезирования, корректируют прикус;
  • уменьшают нагрузку на сустав – пациенту рекомендуют перейти на мягкую пищу, выполнять массаж лицевых мышц и упражнения на расслабление челюстей;
  • если дефекты серьезные, проводят хирургическое лечение – костную или мышечную пластику области дисфункции.

Если врач определит дегенеративные изменения в хрящевой ткани, будет назначено лечение остеоартроза. С помощью обезболивающих – снимают болезненные ощущения. При необходимости назначают комплекс физиотерапии, например воздействие лазером или ультразвуком. Хорошие результаты дают внутрисуставные инъекции протеза синовиальной жидкости «Нолтрекс», которые восстанавливают функциональность сустава за счет восполнения недостающей смазки.

Артроз ВНЧС успешно лечится внутрисуставными инъекциями «Нолтрекс»

При каких симптомах стоит обратиться к врачу

Чем раньше поставлен диагноз, тем более благоприятны прогнозы. Поэтому обратитесь за помощью, если:

  • испытываете боль в нижней челюсти – интенсивную или слабовыраженную;
  • не можете полноценно двигать челюстью, ощущаете ограничение;
  • слышите болезненное щелканье, хруст во время открытия и закрытия рта;
  • появилась боль и шум в ушах (особенно если отоларинголог не обнаружил патологий);
  • появилось ощущение неполного прикуса.

Артроз ВНЧС – явление не очень частое, но достаточно опасное. Под угрозу попадает привычный нам комфорт во время разговора, принятия пищи, другой бытовой деятельности. Чтобы избежать этого, не списывайте тревожные симптомы на усталость и не полагайтесь на «само пройдет»: обязательно находите время на себя и свое здоровье!

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: