SD大鼠牙列的顯微CT觀測

葉程心月 湯穎 劉超 沈憶芬 于金華 顧永春

大鼠是口腔醫(yī)學(xué)研究中最常用的實(shí)驗(yàn)動物之一［1-4］。SD大鼠為白色封閉群大鼠，具有生長速度快、易培養(yǎng)、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢；掌握其精確的牙體解剖結(jié)構(gòu)是開展相關(guān)動物實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。以往研究提示，大鼠牙齒的數(shù)目以及牙冠的形態(tài)與小鼠相似，而在牙齒大小和牙根數(shù)目上則與小鼠存在一定差異［5］。然而，對關(guān)于大鼠牙根及內(nèi)部髓腔的解剖形態(tài)，目前缺乏準(zhǔn)確、詳細(xì)的報(bào)道。

顯微CT精度高，不破壞樣本，便于進(jìn)行數(shù)字化測量分析［6］。本研究采用顯微CT及三維重建技術(shù)，探究SD大鼠牙齒的解剖特點(diǎn)，為動物實(shí)驗(yàn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動物及顯微CT掃描

清潔級SD大鼠39只（上海斯萊克實(shí)驗(yàn)動物有限責(zé)任公司），其中成年大鼠均為雄性（n＝12），鼠齡范圍：10周～6月（中位數(shù)＝3月）；未成年大鼠雌、雄不限 （n＝27），鼠齡 ＜10周；體重范圍（6～400 g）。異氟烷氣體麻醉后脫頸法處死，先分離頭顱對全牙列進(jìn)行顯微CT（Skyscan 1174，布魯克斯，比利時(shí)）掃描（體素56μm）；再隨機(jī)分離左、右一側(cè)的上、下頜骨和牙列進(jìn)行高精度掃描（體素18μm）。掃描參數(shù)設(shè)置為：掃描電壓50 kV，電流800μA。

大鼠全牙列共有16顆牙齒，每一象限有1顆切牙（上、下切牙分別記為I1、I1）和3顆磨牙（上、下磨牙依次記為M1、M2、M3和M1、M2、M3）。

1.2 三維重建及牙體測量

將掃描所得的2D圖像進(jìn)行三維重建，調(diào)用幾何測量模塊進(jìn)行牙體測量［7］：①切牙：用Mimics 10.01軟件（Materialise公司，比利時(shí)）對切牙進(jìn)行三維重建，再用測量模塊測量切牙的彎曲長度及彎曲半徑，并計(jì)算圓心角；②磨牙牙冠測量：牙冠高度為牙冠最高點(diǎn)至釉質(zhì)牙骨質(zhì)界（CEJ）平面的垂直距離；牙冠近遠(yuǎn)中徑及頰舌徑分別為牙冠在近遠(yuǎn)中向及頰舌向最大長度；③磨牙咬合面形態(tài)：描述咬合面發(fā)育溝的分布及形態(tài)、牙尖的數(shù)目、位置及磨耗情況；④磨牙牙根：記錄牙根的數(shù)目、方位，測量CEJ平面各牙根中心至根尖頂間的三維長度。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2組間均值的比較采用配對t檢驗(yàn)，P＜0.05視為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 切牙的解剖形態(tài)

左側(cè)牙列側(cè)面觀，上、下切牙高度彎曲，其唇面輪廓線恰好與一段圓弧相擬合，牙根基部均呈開放狀態(tài)，牙釉質(zhì)覆蓋于牙齒唇面，并稍稍延伸到鄰面。上切牙基部位于無牙區(qū)，下切牙基部延伸到M3的下方偏頰側(cè)（圖1A～B）。成年大鼠切牙的牙體測量結(jié)果見表1。

2.2 磨牙牙冠的解剖形態(tài)

左側(cè)牙列咬合面觀，磨牙與切牙間有一段無牙區(qū)。SD大鼠磨牙牙尖的數(shù)目及位置與小鼠非常相似，仍沿用Gaunt牙尖命名體系［8］（圖1C～D）。

圖1 成年SD大鼠牙列的顯微CT三維重建模型Fig 1 Representative micro-CT images and 3D reconstruction of the dentitions of the adult SD rats

表1 成年SD大鼠切牙的測量 （n＝12，）Tab 1 Geometric measurements of the incisors of adult SD rats （n＝12，）

表1 成年SD大鼠切牙的測量 （n＝12，）Tab 1 Geometric measurements of the incisors of adult SD rats （n＝12，）

注：①P＜0.01

牙位 牙長（mm） 彎曲半徑（mm） 弦長（mm） 圓心角（°）I1 25.04±1.88 7.01±0.42 13.69±0.75 204.50±4.00 I1 27.71±1.93① 12.93±0.72① 22.69±1.42① 122.72±4.01①

磨牙組排列成一條直線，由前向后體積依次減小。第一磨牙近遠(yuǎn)中徑明顯大于頰舌徑。M1共有8個(gè)牙尖，前后向排成3列，中間一列為3個(gè)主尖（1、2、3號尖）。每個(gè)主尖向頰側(cè)分出1個(gè)輔尖，分別為B1、B2、B3牙尖。1、2號主尖折向遠(yuǎn)中舌側(cè)分別分出L1、L2輔尖。每個(gè)主尖與其頰、舌側(cè)輔尖連成凸向前方的“V”形牙尖嵴（1個(gè)發(fā)育葉），3道牙尖嵴之間是2道“V”形發(fā)育溝，是齲齒好發(fā)部位（圖1C，4A）。M2近遠(yuǎn)中徑與頰舌徑接近，1號尖及B1尖退化，而L1仍然顯著。M3咬合面呈圓三角形，1號主尖及B1輔尖進(jìn)一步退化形成近中邊緣嵴，2號主尖及輔尖在頰舌向靠近并融合形成橫嵴，3號尖與B3尖融合成遠(yuǎn)中邊緣嵴，橫嵴的前、后方分別形成一個(gè)較小的近中窩和較大的遠(yuǎn)中窩（圖1C，4C）。側(cè)面觀，上頜磨牙牙尖普遍向后傾斜。

M1共有7個(gè)牙尖，頰側(cè)3個(gè)牙尖（B1、B2及B3）分別與舌側(cè)3個(gè)牙尖（L1、L2、L3）一一對應(yīng)，遠(yuǎn)中還有一個(gè)較小的4號尖，頰尖與對應(yīng)的舌尖相連形成凸向前方的“V”形牙尖嵴，與M1的“V”形發(fā)育溝相吻合；下磨牙“V”形牙尖嵴之間是較深的橫溝（transverse fissure，Tf），也是齲齒好發(fā)部位（圖1D，4A）。此外，M1初萌時(shí)在B2與B3之間的頰溝處可觀察到一個(gè)小牙尖（圖4A），該牙尖未被Gaunt的牙尖命名體系記錄；隨著磨耗加大該牙尖逐漸難以辨別。M2的B1、L1牙尖退化，近遠(yuǎn)中徑縮短，牙尖減少為5個(gè)。而M3進(jìn)一步退化，僅剩余3個(gè)牙尖（B2，L2及L3）（圖1D，4C）。側(cè)面觀，下頜磨牙牙尖普遍向前傾斜。

成年大鼠磨牙牙冠的牙體測量結(jié)果見表2。

表2 成年SD大鼠磨牙牙冠的測量 （n＝12，，mm）Tab 2 Geometric measurements of molar crowns of adult SD rats （n＝12，，mm）

表2 成年SD大鼠磨牙牙冠的測量 （n＝12，，mm）Tab 2 Geometric measurements of molar crowns of adult SD rats （n＝12，，mm）

M1 M2 M3 M1 M2 M3牙冠近遠(yuǎn)中徑 3.25±0.11 2.23±0.07 1.83±0.10 3.10±0.09 2.20±0.08 2.13±0.09牙 冠 頰 舌 徑 2.32±0.09 2.28±0.08 1.75±0.09 2.02±0.06 2.16±0.06 1.83±0.07牙 冠 高 度 1.41±0.07 1.35±0.03 1.24±0.07 1.43±0.16 1.35±0.14 1.28±0.12

2.3 磨牙牙根的解剖形態(tài)

M1有5個(gè)牙根，牙根在冠根向均向前傾斜。近中根（MR）最粗，且傾角最大；近中頰根（MBR）最細(xì)小，近中舌根（MLR）、遠(yuǎn)中頰根（DBR）和遠(yuǎn)中舌根（DLR）粗細(xì)相當(dāng)。M2有4個(gè)牙根，粗細(xì)均等；近中2個(gè)牙根冠根向朝前傾斜，遠(yuǎn)中兩根朝后方傾斜。M3有3個(gè)牙根，近中兩根較細(xì)，向前傾斜，遠(yuǎn)中根（DR）粗壯，向后傾角較大（圖2A）。

M1有4個(gè)牙根：近、遠(yuǎn)中根明顯比頰、舌側(cè)根粗大；DR為扁根，頰舌徑大于近遠(yuǎn)中徑；其余牙根皆為圓錐形。M2有3個(gè)牙根（近中2個(gè)，遠(yuǎn)中1個(gè)），近中2根較細(xì)，圓錐形；DR為扁根。M3也有3個(gè)牙根，形狀與M2相似，遠(yuǎn)中扁根頰舌徑有所減小。下頜磨牙組排列方向與下切牙彎曲平面存在一個(gè)交角（圖3），M1的牙根位于切牙頰側(cè)，到M2牙根橫跨切牙位于其上方，而到M3，牙根位于切牙末段的舌側(cè)（圖2A）。

12只成年雄性大鼠的單側(cè)牙列中（72個(gè)磨牙），共有7只大鼠（12個(gè)磨牙）出現(xiàn)牙根數(shù)變異，其個(gè)體發(fā)生率高達(dá)58.3%。牙根數(shù)變異率最高的牙位是M2（5例），其次為第三磨牙（M3與M3各3例），M2只有1例；而第一磨牙未見牙根變異。牙根變異大多表現(xiàn)為從主根基部分出一個(gè)細(xì)小的額外根；只觀察到1例融合根變異（M2的MLR與DR融合）。額外根最多見于M2或M3的MBR與DR之間（6例），多從MBR的冠1／3段向遠(yuǎn)中發(fā)出，也有1例從DR發(fā)出；在上頜磨牙可位于舌側(cè)2根之間、近中2根之間、根分叉正中央或是由MLR發(fā)出。額外根均較為細(xì)小，有時(shí)內(nèi)部觀察不到根管（圖2B）。

圖2 SD大鼠磨牙組牙根的顯微CT二維圖像Fig 2 Representative 2D micro-CT images of molar roots of SD rats

牙根內(nèi)大多含一個(gè)截面圓形或卵圓形的1-1型根管；唯獨(dú)M1、M2的DR為扁根，根管多為1-2型（只有2例M1的DR為1-1型根管）；DR鄰面觀呈長方形（圖2C1）或“魚尾鰭”形（圖2C2）。此外，有4例M1的MR為1-2型根管，但根管分叉位置較低（圖2C4）。與小鼠不同［8］，成年大鼠磨牙的根尖孔多位于根尖頂，未觀察到膨大的根尖及大量根尖分歧。

成年大鼠牙根長度的測量結(jié)果見表3。

表3 成年SD大鼠磨牙牙根長度的測量 （n＝12，，mm）Tab 3 Measurements of root length of the molars of adult SD rats （n＝12，，mm）

表3 成年SD大鼠磨牙牙根長度的測量 （n＝12，，mm）Tab 3 Measurements of root length of the molars of adult SD rats （n＝12，，mm）

注：①：頰側(cè)根，略偏近中；②：舌側(cè)根，與前者比略偏遠(yuǎn)中；額外根的長度未予測量

牙位 牙根數(shù) 近中根 近中頰根 近中舌根 遠(yuǎn)中頰根 遠(yuǎn)中舌根 遠(yuǎn)中根M1 5 3.32±0.21 2.31±0.23 2.82±0.18 2.42±0.19 2.61±0.15—2.68±0.20 M2 4 — 2.36±0.17 2.62±0.17 2.10±0.13 2.38±0.21 —M3 3 — 1.85±0.14 2.10±0.17 — — 2.25±0.18 M1 4 3.50±0.17 — 2.82±0.30① 2.49±0.29② — 3.22±0.20 M2 3 — 2.48±0.24 2.53±0.11 — — 2.59±0.14 M3 3 — 2.05±0.15 2.00±0.12 — —

圖3 SD大鼠下頜磨牙平面與下頜切牙彎曲平面的交叉關(guān)系Fig 3 The mesial-distal plane of the lower molars forms an angle with the curvature plane of lower incisor of a SD rat

2.4 SD大鼠出生后牙列的生長發(fā)育及增齡變化

顯微CT示，出生1 d下切牙形成1～2 mm礦化牙尖；磨牙牙尖尚未礦化。出生后7 d，下切牙長約5 mm，末端位于M1下方，上切牙長3～4 mm；第一磨牙牙尖礦化并相互聯(lián)合，但根分叉未形成，第二磨牙出現(xiàn)尚未聯(lián)合的礦化牙尖。出生后14 d，下切牙長度約12 mm，上切牙約8 mm；第一磨牙牙冠基本發(fā)育完成，第二磨牙牙冠大部分完成，但髓室底根分叉尚未形成，未觀察到第三磨牙礦化的牙尖。

出生后3周大鼠開始斷奶；下切牙長度約17 mm，上切牙約12 mm，切牙切緣輕度磨損，提示有咬合接觸；第一、二磨牙已萌出，第一磨牙根分叉已完成，牙根長度達(dá)正常根長1／3～1／2；第二磨牙牙冠剛完成，第三磨牙牙尖礦化并聯(lián)合。4周齡第二磨牙根分叉也發(fā)育完成，牙根長度完成1／2～2／3，第三磨牙牙冠形成。6周齡時(shí)除第三磨牙，其他磨牙牙根長度基本完成。8周齡時(shí)下頜磨牙DR根管分化為1-2型，髓腔大，根管壁較薄，根尖孔基本完成。

10周齡達(dá)到成體，牙尖頂部的解剖結(jié)構(gòu)已全部磨損（圖1C，1D，4D），每個(gè)發(fā)育葉形成中央凹陷的牙本質(zhì)磨損區(qū)，周圍被釉質(zhì)包圍。髓腔壁厚度達(dá)到正常，磨牙根尖孔均已發(fā)育完成。

分析牙冠磨耗面的分布，發(fā)現(xiàn)釉質(zhì)磨損面主要位于上頜磨牙牙尖的遠(yuǎn)中面及下頜磨牙牙尖的近中面，提示大鼠磨牙主要通過下頜由后向前運(yùn)動來研磨食物。M1的L1、L2頰側(cè)有磨耗面，提示起阻擋下頜側(cè)向運(yùn)動的作用（圖4B，4C）。下頜運(yùn)動范圍較寬，側(cè)面觀M11號尖常咬入M1的第1橫溝，此時(shí)下切牙切緣在上切牙舌側(cè)近牙槽骨處，與上切牙不接觸（圖4E）；下頜進(jìn)一步前伸時(shí)1號尖可對應(yīng)于M1的第2橫溝，上、下切牙在切緣附近接觸（圖4F，4H）。

3 討 論

SD大鼠切牙牙根基部開放，能終生持續(xù)生長，以代償切緣磨耗。切牙高度彎曲，唇面輪廓線與一段圓弧完美擬合；提示牙根末端最靠圓弧外側(cè)部位（產(chǎn)生釉質(zhì)區(qū)）的生長速度與最靠圓弧內(nèi)側(cè)部位生長速度的比值是個(gè)恒定值。SD大鼠切牙的解剖形態(tài)及發(fā)育方式與磨牙相比差異較大，掌握其相關(guān)的知識對于揭示哺乳動物牙列的發(fā)生、發(fā)育模式以及背后的機(jī)制具有重要價(jià)值［5，9］。此外，在制作脫礦組織切片時(shí)，要注意磨牙列與切牙所在平面的交叉關(guān)系（圖2），以獲得最佳的切片角度。

SD大鼠牙列中第一磨牙最大，且發(fā)育最早，是口腔醫(yī)學(xué)動物實(shí)驗(yàn)最常涉及的牙位，有必要充分了解其解剖特點(diǎn)。SD大鼠M1的8個(gè)牙尖普遍朝后方傾斜，M1的7個(gè)牙尖普遍朝前方傾斜；牙尖的傾斜方向提示了磨牙發(fā)揮研磨、咀嚼食物功能時(shí)咬合力的基本方向。上頜磨牙主尖（1、2及3）與頰、舌側(cè)輔尖聯(lián)合形成的V形牙尖嵴在形態(tài)發(fā)生上屬于同一個(gè)發(fā)育葉（lobe），而與下頜磨牙兩個(gè)發(fā)育葉之間的橫溝（Tf）相對應(yīng)。橫溝是由相鄰牙尖融合而來，礦化時(shí)間較牙尖晚，礦化程度低，是齲齒的好發(fā)部位。上頜第一磨牙L1、L2輔尖是鼠科嚙齒動物（Murine rodents）在進(jìn)化過程中逐漸形成的［10］。L1、L2輔尖的出現(xiàn)使原來的橫向或側(cè)斜向咀嚼運(yùn)動模式進(jìn)化為單純向前的咀嚼運(yùn)動模式，從而與草食或雜食動物的食性相適應(yīng)［10-11］。本研究發(fā)現(xiàn)，第二、第三磨牙近遠(yuǎn)中徑逐漸減小的程度大于頰舌徑；主要表現(xiàn)為第1個(gè)lobe逐漸退化，最后成為一條近中邊緣嵴。

圖4 SD大鼠磨牙牙尖的磨耗及上、下牙列的咬合關(guān)系Fig 4 Tooth wear of the molar cusps and the occlusion of the SD rats

大鼠磨牙牙根數(shù)比小鼠更多，并且具有不同的解剖特點(diǎn)。本研究顯示，SD大鼠M1具有5個(gè)牙根，M1具有4個(gè)牙根，根分叉角度及牙根長度均最大；可以更好地承受、分散咬合力，尤其是下牙向前的咬力。M1磨牙牙根多呈圓錐形，牙根內(nèi)多為單根管，M1近中根及M1近、遠(yuǎn)中根較為粗壯，可以作為根管治療的研究對象；而M1近中頰根最為細(xì)小。在用大鼠進(jìn)行正畸研究時(shí)，常常涉及向前牽拉M1的實(shí)驗(yàn)步驟，研究者在分析、解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，需要充分考量大鼠牙根結(jié)構(gòu)與人類磨牙的差別。此外，在用大鼠進(jìn)行牙周炎動物實(shí)驗(yàn)時(shí)，也要考慮到其復(fù)雜的根分叉結(jié)構(gòu)。第二、三磨牙牙根數(shù)目進(jìn)一步呈減小趨勢（M2、M3、M2及M3分別有4、3、3、3及3個(gè)牙根），牙根長度也逐漸縮短；總的規(guī)律是近、遠(yuǎn)中側(cè)的單根要比頰、舌側(cè)根粗壯，這進(jìn)一步提示大鼠下頜發(fā)揮咀嚼功能的發(fā)力方向?yàn)榍昂笙?，而不是?cè)向。M1和M2的遠(yuǎn)中根是扁根，一般為1-2型根管；而其他圓錐形牙根均只有1個(gè)1-1型根管，在進(jìn)行牙髓病學(xué)動物實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要注意可能存在的根管變異。與小鼠不同，大鼠牙根尖部無膨大，極少有根尖分歧；但經(jīng)常會出現(xiàn)額外根，偶爾出現(xiàn)牙根融合等牙根變異現(xiàn)象（以M2最為多見），這可能與SD大鼠雜合子的基因背景有關(guān)，在進(jìn)行相關(guān)動物實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要掌握上述解剖特點(diǎn)。

SD大鼠第一、二、三磨牙牙冠形成的時(shí)間分別為2、3和4周齡；而牙根完全形成的時(shí)間在第一、二磨牙為8周齡，在第三磨牙為10周齡。掌握大鼠磨牙的發(fā)育進(jìn)程，是設(shè)計(jì)相關(guān)動物實(shí)驗(yàn)的依據(jù)［12］；并可以為研究人類磨牙發(fā)育提供參考［13］。大鼠為單牙列哺乳動物，從牙齒發(fā)育看，8～10周齡包括第三磨牙在內(nèi)的整個(gè)牙列的發(fā)育已基本完成，可視為成體。隨著鼠齡的增加，原先寬大的根管進(jìn)一步縮窄；下頜第一、二磨牙遠(yuǎn)中扁根內(nèi)的根管是否已經(jīng)分化為1-2型根管可以作為判斷大鼠牙齒發(fā)育階段的一項(xiàng)重要標(biāo)志；也可以為研究、解釋人類牙齒諸多根管變異現(xiàn)象（尤其對于扁根）及根管增齡變化提供參考。綜上所述，SD大鼠切牙粗壯、彎曲，與一段圓弧重合。磨牙從前向后呈退化趨勢，牙齒大小的各項(xiàng)測量指標(biāo)以及牙尖數(shù)、牙根數(shù)逐漸減少，并出現(xiàn)牙根數(shù)目變異。下頜第一、二磨牙遠(yuǎn)中根為扁根，多含1-2型根管，其他牙根多含1-1型根管。此外，隨著鼠齡增加及牙齒的生理性磨耗的加重，牙齒的外形及內(nèi)部髓腔的形態(tài)會出現(xiàn)相應(yīng)的變化。