Реакция пульпы и периапикальных тканей на глубокий кариес в несформированных зубах: гистологическое и гистобактериологическое исследование

Аннотация

В литературе недостаточно сведений о патологических изменениях пульпы и связанных с ней периапикальных структур несформированных зубов, возникающих в ответ на глубокий кариес.

Цель исследования

В этой статье описаны гистологические изменения периапикальных тканей и пульпы корневых каналов несформированных зубов, сопровождающие процесс воспаления и некроза пульпы.

Материалы и методы

В исследовании использовалось 12 несформированных зубов с обширными кариозными поражениями, принадлежавшие восьми пациентам. Два интактных несформированных зуба использовались в качестве контрольной группы. Зубы были удалены по причинам, не связанным с настоящим исследованием, и немедленно обработаны для последующих гистопатологических и гистобактериологических исследований. Образцы были проанализированы на предмет состояния пульпы и разделены на три группы: с обратимым воспалением тканей пульпы, с необратимым воспалением и с некротизированной пульпой. Оценивались также и другие значимые гистологические параметры.

Результаты

В трех случаях с обратимым воспалением пульпы наблюдалась легкая или умеренная степень воспаления тканей пульпарной камеры, а также отложение третичного дентина в области вовлеченных в кариозный процесс дентинных трубочек. В целом, состояние пульпы корневых каналов, апикального сосочка и эпителиального корневого влагалища Гертвига (HERS) можно было охарактеризовать как нормальное.

В трех случаях с необратимым воспалением коронковая пульпа была обнажена и подверглась значительному воспалению с небольшими участками некроза и инфицированными участками. Обширные участки стенок корневых каналов были лишены одонтобластов и выстланы атубулярной минерализованной тканью. Апикальный сосочек также содержал значительно сниженное количество клеток, а эпителиальное корневое влагалище Гертвига было неравномерным или отсутствовало.

В шести случаях некроза пульпы ткани коронковой и корневой пульпы были некротизированы и контаминированы бактериальной биопленкой. Апикальный сосочек различить не удалось за исключением одного случая. Эпителиальное корневое влагалище отсутствовало во всех случаях с некротизированной пульпой.

Заключение

В то время как несформированные зубы с обратимым пульпитом демонстрировали гистологические особенности, почти аналогичные нормальным зубам в каналах и периапикальной области, в зубах с необратимым пульпитом и некрозом пульпы наблюдались значительные изменения не только в пульпе корневых каналов, но и в периапикальных тканях, включая апикальный сосочек и эпителиальное корневое влагалище.

Клиническая значимость

Изменения в корневой пульпе и периапикальных тканях помогают объяснить результаты текущей регенеративной/репаративной терапии; их также следует принимать во внимание при разработке более предсказуемых эндодонтических протоколов для зубов с незавершенным формированием корней.

Введение

Несформированные зубы характеризуются открытыми апексами с тонким слоем пристеночного дентина. На ранних стадиях формирования корня пролиферирующий конец эпителия корневого влагалища, соединяющий внутренний и наружный эмалевый эпителий, изгибается под углом около 45 градусов. Эта структура называется эпителиальной диафрагмой и, как полагают, отвечает за формирование дентина корня посредством передачи сигналов недифференцированным мезенхимальным клеткам, присутствующим в зубном сосочке. В то время как дифференцированные одонтобласты закладывают первичный дентин, зубной сосочек погружается в структуру дентина. На поздних стадиях развития корня объем зубного сосочка значительно уменьшается, ограничиваясь только апикальной частью корня. Эта структура получила название апикального сосочка. Апикальный сосочек содержит стволовые клетки, которые, как считается, способны дифференцироваться в первичные одонтобласты для формирования дентина корня. На гистологических срезах, окрашенных гематоксилином и эозином, апикальный сосочек выглядит как эозинофильная ткань с крупными клетками, отделенная от остальной пульпы богатой клетками зоной.

Эпителиальное корневое влагалище Гертвига обычно можно увидеть прилегающим к наружной апикальной поверхности, иногда огибающим тонкий пристеночный дентин апикальной области. 

В то время как реакция тканей на кариес в полностью сформированных зубах хорошо описана в литературе, сведения о патологических изменениях, происходящих в пульпе и связанных с ней несформированных  апикальных структурах вследствие глубокого кариеса в литературе отсутствуют; скорее всего, причина в труднодоступности образцов для исследований.

Цель этой статьи - описать гистологические процессы, происходящие в корневой пульпе и в апикальной части несформированных корней человеческих зубов (включая апикальный сосочек и эпителиальное корневое влагалище) вследствие воспаления и некроза пульпы.

Знание реакции пульпы и периапикальных тканей на такие условия необходимо для понимания и прогнозирования механизмов заживления после применения современных регенерационных/репаративных методов лечения, а также для разумного подхода к разработке стратегий предсказуемого лечения несформированных зубов.

Материалы и методы

В исследовании использовалось 12 зубов с обширным кариозным поражением (4 первых моляра верхней челюсти, 5 первых моляров нижней челюсти, 2 вторых моляра нижней челюсти и 1 второй верхний премоляр), принадлежавших восьми пациентам (5 мальчиков, 3 девочки в возрасте от 7 до 15 лет; средний возраст 9,7 лет). Описание случаев и клинические диагнозы представлены в таблице 1.

Таблица 1. Несформированные зубы с разными клиническими и гистопатологическими диагнозами. Описание клинических случаев

Обратите внимание: образцы под номерами 1 и 3 принадлежали одному и тому же пациенту. 2: образцы под номерами 2,7 и 8 принадлежали одному и тому же пациенту. 3: образцы под номерами 11 и 12 принадлежали одному и тому же пациенту.

Пациентов привели их родители на Кафедру челюстно-лицевой хирургии Стоматологического факультета. Зубы были удалены, потому что не подлежали восстановлению либо по настоянию родителей. Корни всех зубов были несформированными, что подтверждалось панорамными и периапикальными радиограммами. Два интактных несформированных зуба (второй премоляр верхней челюсти, удаленный по ортодонтическим показаниям, и третий нижний моляр, удаленный из-за перикоронита) использовали в качестве контрольных образцов. Перед удалением зубов было получено письменное информированное согласие родителей пациентов. Исследование было одобрено Институциональным наблюдательным советом Нью-Йоркского университета.

Сразу после удаления зубы фиксировали в 10%-ном нейтральном буферном растворе формалина. Деминерализацию проводили в водном растворе, состоящем из смеси 22,5% муравьиной кислоты и 10% цитрата натрия в течение 4 недель. Конечную точку определяли рентгенологически. После деминерализации верхние моляры (случаи 1, 3, 8 и 9; таблица 1) были разделены на две части острым лезвием в мезио-дистальной плоскости, примерно по центру пульповой камеры. Одна половина, содержащая два щечных корня и половину коронки, была отделена таким образом, чтобы можно было выполнить продольные срезы в мезио-дистальной плоскости. Для второй половины, содержащей небный корень и другую половину коронки, продольные срезы были сделаны в щечно-язычной плоскости, чтобы получить (в изогнутых корнях) образцы, включающие пульповую камеру и весь ход канала от устья до апекса. Нижние моляры с расходящимися корнями были разделены по бифуркации в щечно-язычном направлении (случаи № 2, 5 и 6; таблица 1). Две части, содержащие мезиальный и дистальный корень соответственно, были разделены таким образом, чтобы можно было выполнить продольные срезы в мезио-дистальной плоскости. Остальные моляры нижней челюсти (случаи № 7, 10, 11 и 12; таблица 1) были подготовлены всего одним продольным срезом в мезио-дистальной плоскости каждый.

После деминерализации образцы промывали в проточной воде в течение 24 ч, обезвоживали в этаноле с увеличением концентрации, очищали в ксилоле, пропитывали и заливали парафином (температура плавления 56°С) по стандартной методике. С помощью микротома, установленного на 4-5 мкм, были получены срезы. Для каждого экземпляра было изготовлено несколько сотен срезов – до тех пор, пока не пропали из виду широкие апикальные каналы и апикальные отверстия. Каждое 5-е предметное стекло окрашивали гематоксилином и эозином (H&E) для скрининга и оценки воспаления. Для выборочных образцов использовался  модифицированный метод Брауна и Бренна для окрашивания бактерий. Остальные образцы окрашивали по мере необходимости.

Независимо от клинического диагноза, зубы были разделены гистологически на три категории в соответствии с небольшой модификацией критериев, описанных в другой статье (D. Ricucci, S. Loghin, J.F. Siqueira, Jr., Correlation between clinical and histologic pulp diagnoses, 2014) (таблица 1):

а) Обратимое воспаление пульпы. В эту группу вошли образцы с признаками умеренного или тяжелого хронического воспаления, ограниченного коронковой пульпой. Лимфоциты и плазматические клетки, сгруппированные  (в различной концентрации) под самыми глубокими участками кариозного поражения. Отсутствие даже минимальных участков  коагуляционного или колликвационного некроза. Бактерии, видимые в большом количестве в кариозном дентине, но отсутствующие в тканях пульпы.

б) Необратимое воспаление пульпы. Наличие по меньшей мере одного участка ткани коронковой пульпы, даже очень небольшого, подвергшегося колликвации или коагуляции и окруженного массами живых и мертвых полиморфноядерных нейтрофилов. Найденные скопления бактерий/биопленки, колонизирующие некротическую ткань пульпы или прилегающие стенки дентина. На периферии концентрации клеток, свидетельствующих о хроническом воспалении (лимфоциты, плазматические клетки и макрофаги) образующие плотный ореол вокруг этих центральных зон абсцесса.

в) Некроз пульпы. Ситуация, когда вся ткань пульпы или ее большая часть подверглась некрозу с бактериальными скоплениями/биопленками, колонизирующими некротическую ткань и прилегающие стенки дентина.

Кроме того, были дополнительно исследованы и зафиксированы следующие аспекты (Таблица 1):

1. Изменение равномерности слоя одонтобластов на стенках корневых каналов;
2. Наличие третичного дентина, сформированного на стенках корневого канала;
3. Изменение концентрации клеток апикального сосочка;
4. Изменения в эпителиальном корневом влагалище.

Для каждого зуба были зафиксированы наихудшие параметры.

Результаты

Три случая были гистологически классифицированы как «обратимое воспаление пульпы» (случаи № 2,4,7) (рисунки 1 и 2); три – как «необратимое воспаление пульпы» (случаи № 1,3,9) (рисунок 3); шесть – как «некроз пульпы» (случаи № 5, 6, 8, 10, 11, 12) (рисунки 4-5).

Контрольная группа

В контрольных интактных зубах была обнаружена невоспаленная соединительная ткань в пульповой камере с обилием клеток и сосудисто-нервных пучков (рис. 1А). На периферии присутствовал палисадный слой одонтобластов с клетками типичной цилиндрической формы. Этот слой был обращен к равномерному слою предентина, примыкающему к трубчатому дентину (рис. 1 Б-В). Такая же закономерность в соотношении дентин/предентин/слой одонтобластов присутствовала и в пульпе корневых каналов (рис. 1D), с той лишь разницей, что форма одонтобластов имела тенденцию к кубовидной в средней трети и «веретеновидной» или уплощенной в апикальной трети (рис. 1 Е).

Ход дентинных канальцев на всех участках был непрерывным и ненарушенным. Открытые апексы были окружены тонкими стенками дентина и содержали эозинофильную ткань с крупными многогранными клетками (именуемую апикальным сосочком), отделенную от остальной части пульпы богатой клетками зоной. Во фрагментах тканей периодонта, оставшихся прикрепленными к наружной апикальной поверхности после экстракции, наблюдались дискретные скопления эпителиального корневого влагалища. На некоторых срезах было видно эпителиальное корневое влагалище, покрывающее тонкий пристеночный дентин апикальной области в тесном контакте с одонтобластами.

Рисунок 1. Контрольные зубы. (A) Третий моляр нижней челюсти. Обзор пульповой камеры. Обилие нейроваскулярных структур (H&E, исходное увеличение ×16). (B) Детальное изображение области, обозначенной прямоугольником на (A): нормальная морфология на границе пульпы и дентина в несформированном зубе (исходное увеличение ×100). (C) область, обозначенная прямоугольником в (B), под большим увеличением. Дентин (De) с трубочками, идущими параллельно друг другу; предентин (Pr) равномерной толщины; палисадный слой одонтобластов (Od); бесклеточная зона (зона Вейля) (Cf); зона, богатая клетками (Cr) (исходное увеличение ×400). (D) Дистальный канал. Переход от устья канала к коронковой трети. На изображении с большим увеличением видны параллельные дентинные канальцы, непрерывно пересекающие дентин и предентин. Ненарушенный слой одонтобластов (исходное увеличение ×400). (E) дистальный канал. Переход от средней к апикальной трети. Присутствует один ряд «веретенообразных» одонтобластов. Трубочки с регулярным ходом в предентине и дентине (исходное увеличение ×400).

Обратимое воспаление пульпы

В трех случаях с обратимым воспалением пульпы ткань пульповой камеры показала слабое или умеренное скопление клеток, присущих хроническому воспалительному процессу, распределенных неравномерно, с обилием расширенных сосудов и нервных окончаний (рис. 2). В некоторых областях пульпа имела атрофический вид с меньшим количеством клеток и обилием волокон и, по-видимому, отсутствием скопления воспалительных клеток (рис. 2 C-D).

Общим признаком было наличие большой полосы третичного дентина, прилегающей к пульпарной части дентинных трубочек, пораженных кариесом. Эта полоса была выстлана уменьшенным количеством одонтобластов (рис. 2C-D; 3B-E). В кариозном дентине можно было увидеть большое количество бактерий (рис. 3 B-D, F), но на срезах не было выявлено участков их воздействия (рис. 2 C; 3 B-C), а также не было обнаружено участков некроза или бактериальной колонизации в пульповой камере (рис. 3Е). Наблюдались небольшие / умеренные скопления клеток, присущих хроническому воспалению в субодонтобластическом слое пульпы ниже наиболее глубокой зоны кариозного поражения.

Рисунок 2. Обратимый пульпит (случай №7, таблица 1). (A) Фрагмент панорамной рентгенограммы. Зуб 3.6 с обширным кариесом и несформированными верхушками. (B) Фотография удаленного зуба. (C) Срез выполнен примерно по центру пульповой камеры (H&E, исходное увеличение ×16). (D) Увеличение прямоугольной области в (C). Большая полоса третичного дентина, выстланная редуцированным слоем одонтобластов с небольшим количеством мелких одонтобластов. (Для сравнения с нормальной морфологией см. рис. 1 A-C) (исходное увеличение ×100). (E) Коронковая треть мезиального корня. Образовался третичный дентин, отделенный темной линией от вторичного дентина. На стороне пульпы одонтобласты не определяются (исходное увеличение ×100). (F) Увеличение площади, ограниченной прямоугольником в (E). Можно увидеть несколько канальцев, переходящих от вторичного дентина (SD) к третичному дентину (TD), который выглядит менее трубчатым и выстланным несколькими уплощенными клетками. (Для сравнения с нормальной морфологией см. рис. 1D-E) (исходное увеличение ×400). (G) Незрелая верхушка дистального корня с апикальным сосочком (исходное увеличение ×50). (H) Вид с большим увеличением из центра апикального сосочка с полигональными (левая вставка), звездчатыми или удлиненными (правая вставка) клетками, равномерно распределенными в эозинофильном основном веществе, богатом пучками коллагена (исходное увеличение × 400. Вставки × 1000). (I) Вид правой стенки, указанной стрелкой на (G), под большим увеличением. Эпителиальное корневое влагалище Гертвига можно оценить вокруг незрелой стенки. Пустые места являются артефактами усадки (исходное увеличение ×400).

Ткань пульпы в корневом канале имела нормальные характеристики, за исключением наличия гиперемированных сосудов на некоторых участках (рис. 2 Е), а на некоторых участках стенок корневого канала наблюдалась утрата слоя одонтобластов различной протяженности (рис. 2 E-F). Третичный дентин, атубулярный или с несколькими неровными трубочками, присутствовал в этих областях, отделенный от вторичного дентина темной линией, которую часто называют «кальциотравматической линией» (рис. 2 E-F). Незрелые открытые отверстия были заполнены эозинофильной тканью, четко отграниченной от остальной ткани пульпы более коронально и продолжающейся периапикально тканью сосочка (рис. 2 G-H; 4 B). В этой ткани наблюдалось множество клеток с большими круглыми, многогранными или удлиненными ядрами и обилие плотных пучков коллагена (рис. 2Н).

Эпителиальное корневое влагалище, огибающее стенку незрелого дентина и простирающееся на небольшое расстояние в коронарном направлении (рис. 2 I; 4 B-F), можно было различить довольно четко. Эпителиальные тяжи, проникающие в отверстия, находились в тесном контакте с одонтобластами и были неотличимы от них (случаи № 2 и 7) (рис. 2 I), либо можно было наблюдать их на определенном расстоянии от одонтобластов (случай № 4) (рис. 4 B, E-F). На наружной апикальной поверхности эпителиальное корневое влагалище находилось в тесном контакте с корнем, на котором были обнаружены неравномерные лакуны, где размещались цементобласты (рис. 4 G).

Рисунок 3. Обратимый пульпит (случай №2, таблица 1). (А) Диагностическая рентгенограмма. (BC) Дистальная и мезиальная части пульповой камеры. Кариозный дентин, сильно инфильтрированный бактериями, расположен очень близко к мезиальному рогу пульпы (модификация Taylor’s Brown & Brenn, оригинальное увеличение ×16). (D) Детальное изображение области мезиального рога пульпы, указанного стрелкой на (C). Верхняя часть мезиального рога пульпы выполнена третичным дентином (TD), четко отличающимся от ранее существовавшего вторичного дентина (SD). Бактерии широко колонизируют вторичный дентин, но не третичный дентин (исходное увеличение ×50). (E) Мезиальный рог пульпы. В пульпе под третичным дентином наблюдается уменьшение слоя одонтобластов, но некроз и бактериальная колонизация отсутствуют (исходное увеличение ×100). (F) Вид кариозного дентина, указанного стрелкой на (D), под большим увеличением. Большое количество бактерий, колонизирующих дентинные канальцы (исходное увеличение ×400).

Рисунок 4. Обратимый пульпит (случай №4, таблица 1). (A) Второй премоляр верхней челюсти подлежал удалению по ортодонтическим показаниям. Рентгенограмма показывает глубокий окклюзионный кариес. (B) Срезы были выполнены в мезио-дистальной плоскости. Детальное изображение несформированной верхушки (H&E, исходное увеличение ×50). (C) Вид под большим увеличением области несформированной стенки канала, обозначенной правой открытой стрелкой на (B). Эпителиальное корневое влагалище Гертвига (HERS) можно наблюдать вокруг стенок апикальной области канала (исходное увеличение ×400). (D) Область несформированной стенки канала, обозначенная левой открытой стрелкой на (B), под большим увеличением. Присутствует корневое влагалище (исходное увеличение ×400). (E) Большое увеличение фрагмента стенки периапикальной области канала, обозначенной левой стрелкой на (B). Можно наблюдать трубчатый дентин с косо ориентированным слоем одонтобластов. На некотором расстоянии виден тяж эпителиальных клеток (исходное увеличение ×400). (F) Детальное изображение эпителиальных клеток (исходное увеличение ×1000). (G) Большое увеличение области наружной апикальной стенки, обозначенной правой стрелкой на (B). Корневое влагалище в тесном контакте с цементом (исходное увеличение ×400; вставка ×1000).

Необратимое воспаление пульпы

В трех случаях с «необратимым воспалением пульпы» (случаи № 1, 3 и 9; таблица 1) наблюдалось обнажение пульпы (рис. 5 E-G) с выраженной воспалительной реакцией в пульповой камере (рис. 5 F-G) и/или незначительные участки некроза и бактериальная колонизация в одном или нескольких рогах пульпы (рис. 6 А-С). В одном из случаев (№ 9) в кариозной полости наблюдался полип пульпы (рис. 5 C-E).

Во всех этих трех случаях большие площади стенок канала были свободны от одонтобластов (рис. 5 N-S); эти участки были покрыты лишь редкими плоскими удлиненными клетками, напоминающими фибробласты (рис. 5 P, R-S). В некоторых местах трубчатый дентин был выстлан со стороны пульпы тубулярной минерализованной тканью, и две ткани были разделены кальциотравматической линией (рис. 5 P-Q). В других участках дентинные канальцы имели параллельный и правильный ход и резко заканчивались на неравномерном предентине, который был прослоен фибробластами и не имел одонтобластов (рис. 5 S). Апикальный сосочек во всех этих корнях показал чрезвычайно низкую концентрацию клеток (рис. 5 L) или их отсутствие (рис. 5 I-J). Эпителиальные корневые влагалища были прерывистыми вокруг апикальной трети, с редкими или вовсе отсутствующими тяжами эпителиальных клеток (рис. 5 К, М).

Рис. 5. Необратимый пульпит (случай № 9, табл. 1). (А) Рентгенограмма зуба 1.6 до и (В) после удаления. (C-D) Срезы, содержащие щечные корни. В кариозной полости присутствует полип пульпы (H&E и Taylor’s, модифицированный Brown & Brenn, оригинальное увеличение ×2). (Е) Детальное изображение из (С). Пульповая камера перфорирована (исходное увеличение ×16). (F) Детальное изображение области, ограниченной прямоугольником в (E) (исходное увеличение × 100). (G) Точка сообщения в (F) под большим увеличением. Клетки, присущие острому и хроническому воспалительному процессу, с обеих сторон перфорации (исходное увеличение ×400). (H) Увеличение области, указанной стрелкой в ​​(E). Неравномерное отложение третичного дентина. Бактерии в пульповой камере между вторичным и третичным дентином (исходное увеличение ×400). (I) Детальное изображение дистально-щечного канала в (D). Видна богатая клетками зона перед апикальным сосочком (исходное увеличение ×50). (J) Прямоугольная область в центре апикального сосочка под большим увеличением. Ядра клеток не видны (исходное увеличение ×400). (K) Срез через медиально-щечный канал и отверстие. Пульпа продолжается мягкими тканями, окружающими верхушку (исходное увеличение ×16). (L) Детальное изображение области апекса в (K). Апикальный сосочек демонстрирует пониженную концентрацию клеток (исходное увеличение ×100). Вставка. Вид под большим увеличением из центра апикального сосочка. Присутствуют только несколько рассеянных клеток с неправильными ядрами (для сравнения с нормальной морфологией см. рис. 2 G-H) (исходное увеличение × 400). (M) Увеличение области внешней апикальной поверхности, указанной стрелкой в ​​(K). Отсутствие эпителиального влагалища Гертвига (для сравнения с нормальной морфологией см. рис. 2 I и 4 C-D, G) (исходное увеличение ×400). (N Средняя треть небного корня (исходное увеличение ×16). (O) Увеличение области, ограниченной прямоугольником на (N) (исходное увеличение ×100). (P) Увеличение области, обозначенной стрелкой на (O). Вторичный дентин ограничен толстым слоем атубулярного третичного дентина. На стороне пульпы нет одонтобластов (исходное увеличение ×400). (Q) Вид перехода от вторичного к третичному дентину при высоком увеличении на (P). Тубулярный дентин резко заканчивается (исходное увеличение ×1000). (R) Вид под большим увеличением области стенки канала, указанной стрелкой на (P). Уплощенная клетка с удлиненным ядром, напоминающая фибробласт (исходное изображение, увеличение × 1000). Вставка: изображение круглой области на (P) под большим увеличением, показывающее клетки с типичной морфологией фибробластов (исходное увеличение × 1000). (S) Область стенки канала более коронально, чем показано на (O). Трубчатый дентин резко заканчивается тонким участком атубулярного третичного дентина. Видны одонтобласты (исходное увеличение ×400).

Рис. 6. Необратимый пульпит (случай № 3, табл. 1). (А) Зуб 1.6. Срез выполнен в щечно-язычной плоскости, через небный рог пульпы и самую глубокую часть кариозной полости. Оценивается не само сообщение с пульпой, а пустое пространство рога пульпы (Браун и Бренн в модификации Тейлора, исходное увеличение ×16). (B) Детальное изображение (A). Область рога пульпы частично выполнена некротизированной тканью, заселенной бактериями. Полоска кальцифицированной ткани, по-видимому, образовалась на стороне пульпы в попытке ограничить продвижение бактерий в пространство пульпы (исходное увеличение × 50). (C) Область, указанная стрелкой в ​​(B) под большим увеличением. В кальцифицированной ткани видны пространства неправильной формы, заполненные бактериальной биопленкой (слева) и некротической тканью (справа) (для сравнения с нормальной морфологией см. рис. 1) (исходное увеличение ×400).

Некроз пульпы

В шести случаях с гистологическим диагнозом некроз пульпы (случаи № 5, 6, 8, 10, 11, 12; Таблица 1) (рис. 7-10) пульповая камера и каналы были заполнены некротизированной тканью, обильно колонизированной бактериальными скоплениями (рис. 8 K; 9 B F; 10 B-E). На стенках большинства корневых каналов можно было наблюдать бактериальные биопленки различной толщины, а в некоторых срезах они полностью заполняли просвет корневого канала (рис. 9 D).

Биопленки были замечены прикрепленными к слою атубулярного третичного дентина, к дентиклям, внедренным в пристеночный дентин, к тубулярному дентину в областях предшествующей резорбции (рис. 9 B-F), в просветах боковых каналов (рис. 8 K-L). Большие и неравномерные участки резорбции были местами покрыты бактериальными биопленками (рис. 9 B, D). В некоторых местах бактерии были замечены колонизирующими дентинные трубочки стенок корневых каналов на значительной глубине (рис. 10 C, F). Витальная воспаленная ткань наблюдалась в средней трети или в апикальной трети вблизи апекса (рис. 7 E).

На стенках корневых каналов нередко встречались участки резорбции с большим количеством одонтокластов (Fig. 8 F-H). В одном из исследованных случаев (№ 6) апикальный просвет был последовательно сужен концентрическими отложениями цемента, а тяжи витальных воспаленных тканей были при этом редуцированы.

Апикальный сосочек различить не удалось за исключением одного случая, где живая ткань присутствовала как в средней, так и в апикальной трети (рис. 8 I). Однако область, где ранее располагался апикальный сосочек, была лишена клеток (рис. 8 J). Витальные ткани в апикальной области продолжались пораженными периапикальными тканями (рис. 7 E-G; 8I). Эпителиальное корневое влагалище не просматривалось ни в одном из 6 случаев с некротизированной пульпой (рис. 7 F; 8 I-J).

В трех образцах в пораженных периапикальных тканях присутствовали рассредоточенные бактерии (палочки) (случаи № 5, № 11, № 12) (рис. 7 G-H). В одном из случаев имелось большое межкорневое поражение, поддерживаемое канальцем в фуркации, заполненным бактериальной биопленкой (рис. 8 K-L).

Рисунок 7. Некроз пульпы (случай № 12, таблица 1). (А) Рентгенограмма зуба № 4.6 до удаления. (B) Буккальный вид удаленного зуба. (C-D) Срезы, выполненные в мезио-дистальной плоскости примерно по центру пульповой камеры (H&E и Taylor, модификация Brown & Brenn, исходное увеличение ×2). (E) Апикальная часть в (C). Ткань в апикальной области является продолжением периапикальной патологической ткани (исходное увеличение ×16). (F) Верхушка мезиального корня. Эпителиальное влагалище Гертвига и апикальный сосочек не видны (исходное увеличение ×50). (G) Срез проксимальнее, чем в (E) (исходное увеличение × 50). Вставка: палочковидные бактерии в периапикальной ткани (исходное увеличение ×400). (H) Вид внешней апикальной поверхности, обозначенной прямоугольником на (G), под большим увеличением. Ядра клеток не видны, что указывает на некроз. Более наружно можно различить скопление палочковидных бактерий (исходное увеличение ×400).

Рисунок 8. Некроз пульпы (случай № 11, таблица 1). (А) Рентгенограмма зуба № 3.6 до удаления. (В) Удаленный зуб. (C) Рентгенограмма удаленного зуба (D) Срез примерно по центру пульповой камеры (H&E, исходное увеличение ×2). (Е) дистальный корень; средняя треть (исходное увеличение ×16). (F) Детальное изображение дистального канала в (E). Участки резорбции на противоположных стенках корневого канала (исходное увеличение ×100). (G) Участок резорбции под большим увеличением, обозначенный левой стрелкой на (F). Многоядерные резорбирующие клетки (исходное увеличение ×400). (H) Вид участка резорбции под большим увеличением, указанный правой стрелкой на (F) (исходное увеличение ×400). (I) Деталь верхушки в (D) (исходное увеличение × 16). (J) Верхушка дистального корня. Клетки в апикальном сосочке отсутствуют, эпителиальное влагалище Гертвига отсутствует (исходное увеличение ×100). (К) Другой срез. На стенках пульповой камеры присутствует некротическая ткань и бактериальная биопленка. Выход разветвления виден в области фуркации, включающей большое межкорневое поражение (модифицированная Тейлором Браун и Бренн, исходное увеличение ×16). (L) Изображение под большим увеличением показывает, что разветвление заполнено бактериальной биопленкой с обильным внеклеточным матриксом (исходное увеличение ×400).

Рисунок 9. Некроз пульпы (случай № 5, таблица 1). (А) Рентгенограмма зуба № 4.7 до удаления. (B) Дистальный канал. Коронковая и средняя трети(модифицированный Тейлором Браун и Бренн, исходное увеличение ×16). (C) Область, ограниченная верхним прямоугольником в (B), под большим увеличением. Дентикль врос в стенку левого канала. Просвет канала занят некротизированной тканью, обильно заселенной бактериями. Обратите внимание, что бактериальная колонизация прогрессирует апикально по ходу сосудов (исходное увеличение ×100; вставка ×400). (D) Увеличение области, ограниченной нижним прямоугольником в (B). Канал закупорен некротизированной тканью и бактериальными скоплениями. Участки резорбции на стенках (исходное увеличение ×100). (E) Средняя и апикальная трети дистального корня (исходное увеличение ×16). (F) Увеличение прямоугольной области в (E). В широком отверстии видна толстая бактериальная биопленка сверху. Некротическая ткань и воспалительные клетки заполняют нижнюю часть (исходное увеличение ×100).

Рисунок 10. Некроз пульпы (случай № 6, таблица 1). (А) Рентгенограмма зуба № 3.6 до удаления. (B) Средняя треть мезиального канала (модифицированная Тейлором Браун и Бренн, исходное увеличение ×16). (C) Увеличение области, ограниченной верхним прямоугольником в (B). Просвет канала занят некротизированной тканью, обильно заселенной бактериями (исходное увеличение ×100). Вставка: вид левой стенки под большим увеличением показывает проникновение бактерий в дентинные канальцы на значительную глубину (исходное увеличение ×1000). (D) Устье и коронковая треть дистального канала (исходное увеличение ×16). (E) Детальное изображение области, ограниченной прямоугольником в (D). Толстые бактериальные биопленки на противоположных стенках корневого канала (исходное увеличение ×100). (F) Вид с большим увеличением области стенки правого канала, обозначенной прямоугольником на (E). Поперечные канальцы сильно колонизированы бактериями (исходное увеличение ×400).

Результаты

Три случая были гистологически классифицированы как «обратимое воспаление пульпы» (случаи № 2,4,7) (рисунки 1 и 2); три – как «необратимое воспаление пульпы» (случаи № 1,3,9) (рисунок 3); шесть – как «некроз пульпы» (случаи № 5, 6, 8, 10, 11, 12) (рисунки 4-5).

Контрольная группа

В контрольных интактных зубах была обнаружена невоспаленная соединительная ткань в пульповой камере с обилием клеток и сосудисто-нервных пучков (рис. 1А). На периферии присутствовал палисадный слой одонтобластов с клетками типичной цилиндрической формы. Этот слой обращен к предентину одинаковой толщины, примыкающему к трубчатому дентину (рис. 1 Б-В). Такая же закономерность в соотношении дентин/предентин/слой одонтобластов присутствовала и в пульпе корневых каналов (рис. 1D), с той лишь разницей, что форма одонтобластов имела тенденцию к кубовидной в средней трети и «веретеновидной» или уплощенной в апикальной трети (рис. 1 Е). Ход дентинных канальцев на всех участках был непрерывным и ненарушенным. Открытые апексы были окружены тонкими стенками дентина и содержали эозинофильную ткань с крупными многогранными клетками (именуемую апикальным сосочком), отделенную от остальной части пульпы богатой клетками зоной.

Во фрагментах тканей периодонта, оставшихся прикрепленными к наружной апикальной поверхности после экстракции, наблюдались дискретные скопления эпителиального корневого влагалища. На некоторых срезах было видно эпителиальное корневое влагалище, покрывающее тонкий пристеночный дентин апикальной области в тесном контакте с одонтобластами.

Обратимое воспаление пульпы

В трех случаях с обратимым воспалением пульпы ткань пульповой камеры показала слабое или умеренное скопление клеток, присущих хроническому воспалительному процессу, распределенных неравномерно, с обилием расширенных сосудов и нервных окончаний (рис. 2). В некоторых областях пульпа имела атрофический вид с меньшим количеством клеток и обилием волокон и, по-видимому, отсутствием скопления воспалительных клеток (рис. 2 C-D). Общим признаком было наличие большой полосы третичного дентина ниже областей, где канальцы, пораженные кариесом, оканчивались в пульпе. Эта полоса была выстлана уменьшенным количеством одонтобластов (рис. 2C-D; 3B-E). В кариозном дентине можно было увидеть большое количество бактерий (рис. 3 B-D, F), но на срезах не было выявлено участков их воздействия (рис. 2 C; 3 B-C), а также не было обнаружено участков некроза или бактериальной колонизации в пульповой камере (рис. 3Е). Наблюдались небольшие / умеренные скопления клеток, присущих хроническому воспалению, в субодонтобластическом слое пульпы ниже наиболее глубокой зоны кариозного поражения.

Ткань пульпы в корневом канале имела нормальные характеристики, за исключением наличия гиперемированных сосудов на некоторых участках (рис. 2 Е), а на некоторых участках стенок корневого канала наблюдались участки с утраченным слоем одонтобластов различной протяженности (рис. 2 E-F).

Третичный дентин, атубулярный или с несколькими неровными трубочками, присутствовал в этих областях, отделенный от вторичного дентина темной линией, которую часто называют «кальциотравматической линией» (рис. 2 E-F). Незрелые открытые отверстия были заполнены эозинофильной тканью, четко отграниченной от остальной ткани пульпы более коронально и продолжающейся периапикально тканью сосочка (рис. 2 G-H; 4 B). В этой ткани наблюдалось множество клеток с большими круглыми, многогранными или удлиненными ядрами и обилие плотных пучков коллагена (рис. 2Н).

Эпителиальное корневое влагалище, огибающее стенку незрелого дентина и простирающееся на небольшое расстояние в коронарном направлении (рис. 2 I; 4 B-F), можно было различить довольно четко. Эпителиальные тяжи, проникающие в отверстия, находились в тесном контакте с одонтобластами и были неотличимы от них (случаи № 2 и 7) (рис. 2 I), либо можно было наблюдать их на определенном расстоянии от одонтобластов (случай № 4)(рис. 4 B, E-F). На наружной апикальной поверхности эпителиальное корневое влагалище находилось в тесном контакте с корнем, на котором были обнаружены неравномерные лакуны, где размещались цементобласты (рис. 4 G).

Необратимое воспаление пульпы

В трех случаях с «необратимым воспалением пульпы» (случаи № 1, 3 и 9; таблица 1) наблюдалось обнажение пульпы (рис. 5 E-G) с выраженной воспалительной реакцией в пульповой камере (рис. 5 F-G) и/или незначительные участки некроза и бактериальная колонизация в одном или нескольких рогах пульпы (рис. 6 А-С). В одном из случаев (№ 9) в кариозной полости наблюдался полип пульпы (рис. 5 C-E). Во всех этих трех случаях большие площади стенок канала были свободны от одонтобластов (рис. 5 N-S); эти участки были покрыты лишь редкими плоскими удлиненными клетками, напоминающими фибробласты (рис. 5 P, R-S). В некоторых местах трубчатый дентин был выстлан со стороны пульпы тубулярной минерализованной тканью и две ткани были разделены кальциотравматической линией (рис. 5 P-Q). В других участках дентинные канальцы имели параллельный и правильный ход и резко заканчивались на неравномерном предентине, который был прослоен фибробластами и не имел одонтобластов (рис. 5 S).

Апикальный сосочек во всех этих корнях показал чрезвычайно низкую концентрацию клеток (рис. 5 L) или их отсутствие (рис. 5 I-J). Эпителиальные корневые влагалища были прерывистыми вокруг апикальной трети, с редкими или вовсе отсутствующими тяжами эпителиальных клеток (рис. 5 К, М).

Некроз пульпы

В шести случаях с гистологическим диагнозом некроз пульпы (случаи № 5, 6, 8, 10, 11, 12; Таблица 1) (рис. 7-10), пульповая камера и каналы были заполнены некротизированной тканью, обильно колонизированной бактериальными скоплениями (рис. 8 K; 9 B F; 10 B-E).

На стенках большинства корневых каналов можно было наблюдать бактериальные биопленки различной толщины, а в некоторых срезах они полностью заполняли просвет корневого канала (рис. 9 D).

Биопленки были замечены прикрепленными к слою атубулярного третичного дентина, к дентиклям, внедренным в пристеночный дентин, к тубулярному дентину в областях предшествующей резорбции (рис. 9 B-F), в просветах боковых каналов (рис. 8 K-L).

Большие и неравномерные участки резорбции были местами покрыты бактериальными биопленками (рис. 9 B, D). В некоторых местах бактерии были замечены колонизирующими дентинные трубочки стенок корневых каналов на значительной глубине (рис. 10 C, F).

Витальная воспаленная ткань наблюдалась в средней трети или в апикальной трети вблизи апекса (рис. 7 E).

На стенках корневых каналов нередко встречались участки резорбции с большим количеством одонтокластов (Fig. 8 F-H). В одном из исследованных случаев (№ 6) апикальный просвет последовательно сужен концентрическими отложениями цемента, а тяжи витальных воспаленных тканей были при этом редуцированы.

Апикальный сосочек различить не удалось за исключением одного случая, где живая ткань присутствовала как в средней, так и в апикальной трети (рис. 8 I). Однако область, где ранее располагался апикальный сосочек, была лишена клеток (рис. 8 J). Витальные ткани в апикальной области продолжалась пораженными периапикальными тканями (рис. 7 E-G; 8I). Эпителиальное корневое влагалище не просматривалось ни в одном из 6 случаев с некротизированной пульпой (рис. 7 F; 8 I-J). В трех образцах в пораженных периапикальных тканях присутствовали рассредоточенные бактерии (палочки) (случаи № 5, № 11, № 12) (рис. 7 G-H). В одном из случаев имелось большое межкорневое поражение, поддерживаемое канальцем в фуркации, заполненным бактериальной биопленкой (рис. 8 K-L).

Обсуждение

В этом гистологическом исследовании оценивалось состояние пульпы и периапикальных тканей несформированных человеческих зубов при обратимом и необратимом пульпите и некрозе пульпы. Подобные сведения в литературе встречаются редко и потенциально могут помочь объяснить результат текущей регенеративной/репаративной терапии, а также дают информацию для разработки лучших терапевтических протоколов для несформированных зубов.

Уменьшение количества одонтобластов на различных участках стенок корневого канала было обычным явлением в группах с обратимым и необратимым воспалением пульпы. Насколько нам известно, изменения в пульпе и пристеночном дентине корневых каналов воспаленных зубов ранее не были так подробно описаны. Эксперименты на животных образцах показали, что периапикальные очаги могут развиваться даже до того, как произойдет полный некроз тканей пульпы. Однако возможные изменения в пульпе корневых каналов ранее не были описаны. Гистологические исследования сформированных человеческих зубов продемонстрировали, что ранние периапикальные изменения могут иметь место после того, как в роге пульпы образовался небольшой участок некроза, при этом большая часть тканей пульпы остается витальной, умеренно воспаленной.

Таким образом, область некроза и инфекции, ограниченная коронковой пульпой, может вызвать периапикальное хроническое воспаление на некоторую глубину (до перирадикулярной ткани). Было высказано предположение, что провоспалительные медиаторы и цитокины высвобождаются и проходят сквозь нормальную ткань в пульпе апикальной трети, вызывая резорбцию периапикальной костной ткани за пределами относительно невоспаленных тканей пульпы.

Кальцификаты пульпы (свободные и пристеночные) и резорбция были описаны как единственный признак патологии в пульпе корневых каналов, но не упоминалось о морфологических изменениях, происходящих в слое одонтобластов.

Примечательно, что были выявлены участки с уменьшенным количеством или отсутствием одонтобластов во всех трех случаях обратимого пульпита; в этих случаях на срезах не было выявлено внутрипульпарных участков некроза с бактериальной колонизацией. Третичный дентин, сформировавшийся на крыше пульповой камеры под кариозным дентином, был выстлан редуцированным слоем одонтобластов (рис. 2 C-D). Уменьшение слоя одонтобластов также наблюдалось на стенках корневых каналов (рис. 2 E-F). В то время как в первом случае предполагается, что одонтобласты повреждаются бактериями и продуктами их жизнедеятельности, продвигающимися по дентинным трубочкам, объяснение второго состояния может быть совершенно иным. Одонтобласты стенок канала могли погибнуть в результате изменений пульпы из-за длительной диффузии продуктов жизнедеятельности бактерий, провоспалительных медиаторов и цитокинов через соединительную ткань пульпы. Следует учитывать, что в этом случае, в отличие от коронкового кариеса, токсические вещества воздействуют непосредственно на тело клетки, а не на отросток.

Другой возможный вариант состоит в том, что одонтобласты включаются в воспалительную реакцию, погибая как «невинные прохожие» по мере того, как воспалительные клетки аккумулируются в слое одонтобластов.  Одонтобласты – долгоживущие, окончательно диффиренцированные постмитотические клетки, которые не замещаются в процессе жизни. Во время первичного дентиногенеза одонтобласты дифференцируются из клеток зубного сосочка, прилегающих к базальной мембране внутреннего эмалевого эпителия посредством получения биоактивных сигнальных молекул, генерируемых в базальной мембране клетками внутреннего эмалевого эпителия. На ранних и поздних стадиях развития корня именно эпителиальное корневое влагалище отвечает за формирование дентина корневого канала посредством передачи сигналов недифференцированным мезенхимальным клеткам, присутствующим в зубном сосочке.

Дифференцировка одонтобластов жестко регулируется пространственно-временной экспрессией факторов роста/дифференциации. Предполагается, что репаративный дентин продуцируется одонтобластоподобными клетками, происходящими из клеток-предшественников пульпы/стволовых клеток. Это патологический процесс и очевидно, что эти клетки могут не получать достаточно сигналов для полной дифференцировки в одонтобластные клетки; это приводит к тому, что фенотип отличается от первичных одонтобластов. Это может быть связано с эпигенетическими изменениями при дифференцировке одонтобластов. Хотя одонтобластоподобные клетки могут совместно экспрессировать несколько генов с первичными одонтобластами, эти клетки отличаются от первичных одонтобластов тем, что они не обладают типичной вытянутой поляризованной формой и не производят типичный тубулярный матрикс первичного, вторичного и реактивного дентина.

В настоящем исследовании участки стенок корневого канала, лишенные одонтобластов (рис. 2 E-F; 5 N-S) убедительно свидетельствуют о том, что новые одонтобласты действительно не образуются, а поврежденные участки могут только восстанавливаться, но не регенерировать. Это предположение также подтверждается предыдущими гистологическими отчетами о случаях успешного регенеративного эндодонтического лечения несформированных зубов, показывающих, что новый дентин (тубулярный или атубулярный), выстланный одонтобластами, не формируется; стенки дентина скорее покрыты цементом, костной тканью или периодонтальной связкой [20-22].

Хотя было показано, что стволовые клетки из апикального сосочка обладают выдающимся регенеративным потенциалом, в том числе дентиногенным потенциалом, этого не наблюдалось в апикальной части канала в нелеченных зубах, как описано в настоящем исследовании, или в зубах, леченных регенеративными методами. Это может означать, что биоактивные сигналы, необходимые для полной дифференцировки одонтобластов, недоступны в таких клинических условиях. В отсутствие биоактивных сигнальных молекул эпителиального происхождения в сформированном зубе,  факторы роста, запечатанные в дентинном матриксе, рассматривались как альтернативный источник дифференцировки одонтобластоподобных клеток. Тем не менее, эти факторы должны быть высвобождены из матрикса, что может произойти в результате действия образованных в ходе кариозного процесса кислот или деминерализующих агентов, используемых во время лечения.

Апикальный сосочек представляет собой ткань, свободно прикрепленную к апексу развивающегося корня; ее можно отличить от пульпы по более низкой концентрации клеток и васкуляризации. Стволовые клетки из апикального сосочка имеют высокую скорость пролиферации и, как сообщается, при надлежащих стимулах дифференцируются в дентиногенные, адипогенные или нейрогенные клетки; предполагается, что некоторые из этих клеток являются источником одонтобластов для формирования дентина корня. Следовательно, если эти клетки остаются жизнеспособными во время лечения несформированных зубов, можно ожидать непрерывного формирования корней. В настоящем исследовании было показано, что целостность апикального сосочка нарушается в случаях сильно воспаленной или некротизированной пульпы. В то время как в нормальных зубах и в случаях с обратимым пульпитом апикальный сосочек выглядит интактным (рис. 2 G-H), в зубах с необратимым пульпитом апикальный сосочек демонстрирует пониженную концентрацию клеток (рис. 5 L) или даже их отсутствие (рис. 5 IJ).

В некротизированных зубах невозможно было даже различить апикальный сосочек (рис. 7 E-F; 8 I-J), за исключением одного случая, когда в апикальной части канала была обнаружена витальная ткань. Однако даже в этом случае витальная пульпа была воспаленной и прилегала к периапикальному очагу, а апикальный сосочек был бесклеточным (рис. 8 I-J).

Эти наблюдения делают сомнительной идею полагаться на апикальный сосочек для регенерации во время регенеративного лечения и помогают объяснить гистологические результаты описанных исследований.

Эпителиальное корневое влагалище состоит из двойного слоя клеток, происходящих из клеток внутреннего и наружного эмалевого эпителия. Оно окружает пульпу зуба, простирается между ней и зубным фолликулом и направляет формирование корня, поскольку внутренние клетки эпителиального корневого влагалища подают сигналы для стимуляции дифференцировки эктомезенхимальных клеток пульпы в одонтобласты с образованием дентина. Его основная функция — служить шаблоном для образования корня; следовательно, если оно утрачено из-за воспаления или некроза, дальнейшее развитие корня может быть остановлено. Эпителиальное корневое влагалище было интактным в зубах с нормальной или обратимо воспаленной пульпой. С другой стороны, в зубах с необратимым пульпитом оно было прерывистым в апикальной трети и ограничивалось несколькими тяжами эпителиальных клеток. В некоторых случаях необратимого пульпита и во всех случаях некроза пульпы корневое влагалище отсутствовало (рис. 7 E-F; 8 I-J). Ожидается, что в случае лечения подобных случаев дальнейшего развития апикального корня не произойдет.

Полученные данные свидетельствуют о том, что длительное воспаление/инфекция и возможный некроз пульпы могут повлиять на целостность апикального сосочка и корневого влагалища. Как следствие, завершение апексогенеза может быть нарушено даже после надлежащего лечения. В этих случаях исследования апексификации показали, что репарация происходит за счет образования кальцифицированной ткани, перекрывающей открытый апекс, обычно цементной или костной природы; образование нового тубулярного дентина является редкостью.

Во всех случаях с некротизированной пульпой была обнаружена инфекция корневых каналов. В большинстве случаев наблюдались бактериальные биопленки, иногда проникающие в те участки системы корневых каналов, которые могут быть труднодоступны для инструментов и ирригантов (неровности, разветвления и дентинные канальцы) (рис. 9 B-F; 10 B-F). Поэтому при лечении несформированных зубов с некротизированными/инфицированными каналами и апикальным периодонтитом особое внимание следует уделять надлежащей дезинфекции. Протоколы дезинфекции, рекомендованные как Американской ассоциацией эндодонтистов, так и Европейским эндодонтическим обществом включают орошение низкими концентрациями гипохлорита натрия, минимальную механическую обработку, внутриканальное введение гидроксида кальция или смеси антибиотиков. Необходимы исследования по оценке клинической антибактериальной эффективности этих процедур в несформированных зубах.

В заключение: настоящее исследование выявило состояние пульпы и периапикальных тканей несформированных зубов при кариозном поражении различной степени тяжести. В то время как несформированные зубы с обратимым пульпитом имели в корневых каналах и в периапикальной области гистологические признаки, схожие с таковыми в здоровых зубах, зубы с необратимым пульпитом и некрозом показали значительные изменения не только в пульпе корневых каналов, но и в периапикальных тканях, включая апикальный сосочек и корневое влагалище. Эти изменения следует учитывать при разработке терапевтических протоколов. Наблюдения, полученные в результате настоящего исследования, могут предоставить ценную информацию для будущих исследований в области регенеративной эндодонтии.

Источник: Journal of Dentistry

Перевод с английского языка Василины Ушаковой для портала BELODENT.ORG. Рецензент: Екатерина Станкевич