Η επίδραση της μακροχρόνιας διαφοροποίησης της σύστασης της διατροφής στην αύξηση των γνάθων επιμύων

Abstract

INTRODUCTION: Various published studies focused on the relationship between mastication and growth of the mandible because it is considered that mandibular growth is dependent on the loads exerted by the function of the masticatory muscles. Moreover it has been pointed out that the increase of orthodontic anomalies is due to the modern softer diet. Even in rats, soft diet is one of the factors causing malocclusions. All of the studies have been experimental, mainly in rodents, since this research is impossible to be applied on humans in a short period of time. Most experimental studies suggested that occlusal loading affects bone mass, bone amount, bone density, the length and the width of the bone, the degree of mineralization, the genetic expression. It is stated that bone volumes and thickness of the mandible of rats fed with soft diet were smaller when compared to animals fed with hard diet. The mandibles and condyles were smaller and less dense in the rats of soft diet as compared to controls. Furthermore the length and the width of the condyle in the soft diet group of animals were smaller as compared to the condyle of the hard diet group of animals. AIM: The aim of this study is to evaluate if food concistency affects the jaw growth within one or even three generations. METHODS: 60 female Wistar were the sample of this reasearch. They were radomly equaly seperated in two groups. In the first group the wistar had to eat only soft diet and in the second group their diet had hard concistency. Twenty four wistar age of 30 days were the primary sample. They were seperated in four groups. Each of the first two groups had 10 female (group 1, group 3) wistar and the other two growps had two male each (group 2, group 4). Group 1 and 2 were eating hard diet and group 3 and 4 were eating soft diet for 30 days. After that group 1 and 2 were mixed together in order to reproduct. Same procedure was followed for the other 2 groups. The reproduction procedure was followed again for the next 2 generations. The female wistar were seperated from their descendants after the ablactation period. At that point X-rays (Lateral cephalometric X-rays, Cone beam computed tomography) were taken and the animals were sacrifised. There were selected 14 craniofacial landmarks and 2 lines connecting two landmarks for the evaluation of linear measurements on the mandibular changes on the digital cephalometric X-rays and on the CBCT files. For their statistical analysis Beferroni test was used. The main craniofacial structures depicted on lateral cephalograms were digitized and traced with 12 curves and 90 landmarks, of which 74 were semilandmarks and 16 were fixed landmarks. These landmarks were subjected to Procrustes superimposition and Principal Component Analysis (PCA) in order to describe shape variability of the cranial base, maxilla and mandible, as well as of the whole craniofacial complex. For statistical analysis, a permutation test was used (10,000 permutations without replacement). RESULTS: The food concistency affects the jaw growth and specificly the mandible. The wistar of soft diet had significant changes on the condyle (smaller), in the coronoid process (smaller) and on the body of the mandible. The soft diet group appears to have more bone changes withing the period of 3 generations as the condyle, the coronoid process and the angle of the mandible was changing. It apears that the most changes were in the vertical dimension. They were not significant changes found on the hard diet group. Finaly we can probably assume that they were some epigenetic changes since changes that happen in one generation were followed to the next.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ: Πολλές δημοσιευμένες εργασίες έχουν επικεντρωθεί στη μελέτη της σχέσης της μασητικής λειτουργίας και της αύξησης της κάτω γνάθου, εξαιτίας της θεώρησης ότι η αύξηση της κάτω γνάθου εξαρτάται από τις φορτίσεις που ασκούνται από τους μασητήριους μύες. Επιπρόσθετα ο σύγχρονος τρόπος διατροφής με μαλακές τροφές έχει ενοχοποιηθεί για την αύξηση των ορθοδοντικών ανωμαλιών. Ακόμα και στους επίμυες η διατροφή με μαλακή τροφή θεωρείται ένας απο τους παράγοντες που συντελεί σε ανωμαλίες της σύγκλεισης. Όλες οι δημοσιευμένες εργασίες είναι πειραματικές, κυρίως σε τρωκτικά ζώα, επειδή είναι αδύνατον να εφαρμοσθούν ανάλογες μελέτες σε ανθρώπους σε σύντομο χρονικό διάστημα. Οι περισσότερες πειραματικές μελέτες συμπεραίνουν πως οι μασητικές φορτίσεις επηρεάζουν την οστική μάζα, την ποσότητα του οστού, την πυκνότητα του οστού, το μήκος και το πλάτος του οστού. Έχει διατυπωθεί πως η πυκνότητα των γνάθων επίμυων που είχαν διατραφεί με μαλακή τροφή ήταν μικρότερη από την αντίστοιχη των ζώων που είχαν διατραφεί με σκληρή τροφή. Επίσης οι γνάθοι και οι κόνδυλοι επίμυων που είχαν διατραφεί με μαλακή τροφή ήταν μικρότεροι σε μέγεθος και παρουσιάζουν μικρότερη πυκνότητα σε σύγκριση με τις γνάθους και τους κονδύλους των ζώων ελέγχου. Επιπρόσθετα το μήκος και το πλάτος των κονδύλων των ζώων που είχαν διατραφεί με μαλακή τροφή ήταν μικρότερα από τα αντίστοιχα των κονδύλων των ζώων που είχαν διατραφεί με σκληρή τροφή. ΣΚΟΠΟΣ: Σκοπός αυτής της εργασίας είναι να μελετηθεί η επίδραση της μακροχρόνιας χορήγησης μαλακής και σκληρής τροφής σε επίμυες, σε βάθος χρόνου τριών γενεών, καθώς και η πιθανή διαφοροποίηση της αύξησης των γνάθων από μακροχρόνια λήψη μαλακής τροφής. ΜΕΘΟΔΟΣ: Δείγμα αυτής της μελέτης αποτέλεσαν 60 θηλυκοί επίμυες που διαχωρίστηκαν σε δύο ομάδες με βάση τη σύσταση της διατροφής που τους χορηγούνταν (σκληρή, μαλακή). Αρχικά χρησιμοποιήθηκαν εικοσιτέσσερις (24) επίμυες wistar ηλικίας 30 ημερών χωρισμένοι σε τέσσερις ίσες ομάδες. Οι δύο ομάδες αποτελούνταν από 10 θηλυκούς επίμυες (ομάδα 1, ομάδα 3) και οι άλλες δύο ομάδες από 2 αρσενικούς επίμυες(ομάδα 2, ομάδα 4). Στην ομάδα θηλυκών επιμύων (ομάδα 1) και στη ομάδα αρσενικών επιμύων (ομάδα 2) χορηγούνταν σκληρή τροφή ενώ στις άλλες δύο ομάδες των θηλυκών και αρσενικών επιμύων (ομάδα 3, ομάδα 4) χορηγούνταν μαλακή τροφή για 30 ημέρες. Την τριακοστή πρώτη ημέρα του πειράματος οι αντίστοιχες θηλυκές και αρσενικές ομάδες πού λάμβαναν την ίδια σύσταση τροφής (ομάδα 1, ομάδα 3 και ομάδα 2, ομάδα 4) διασταυρώθηκαν με σκοπό την αναπαραγωγή ζώων που συνέχισαν να διατρέφονται με την ίδια σύσταση τροφής που διατρέφονταν και οι γεννήτορές τους. Η διαδικασία αναπαραγωγής επαναλήφθηκε με τον ίδιο ακριβώς τρόπο για τις επόμενες δύο γενιές. Τα ζώα κάθε ομάδας υπεβλήθησαν σε ευθανασία μετά τον απογαλακτισμό των νεογνών τους. Τα θηλυκά ζώα κάθε ομάδας μετά τον απογαλακτισμό των νεογνών τους και πριν την ευθανασία τους υπεβλήθησαν σε πλάγια κεφαλομετρική ακτινογραφία και υπολογιστική τομογραφία κωνικής δέσμης. Χρησιμοποιήθηκαν 14 σκελετικά σημεία για τις γραμικές μετρήσεις στην τρισδιάστατη απεικόνιση και 2 ευθείες μεταξύ 2 σημείων. Για την ανάλυση και τη σύγκριση των γραμικών μετρήσεων χρησιμοποιήθηκε ανάλυση παλινδρόμησης και η μέθοδος Benforroni. Οι βασικές ανατομικές δομές που εμφανίζονται στην πλάγια κεφαλομετρική ακτινογραφία ψηφιοποιήθηκαν και ιχνογραφήθηκαν με τη βοήθεια 12 καμπυλών και 90 σημείων, εκ των οποίων 74 ήταν «ολισθαίνοντα» σημεία και 16 ήταν «σταθερά». Ακολούθησε αλληλεπίθεση με τη μέθοδο Προκρούστη καθώς και Ανάλυση Κυρίων Συνιστωσών (PCA) για την ανίχνευση και περιγραφή των βασικών μορφών ποικιλότητας του κρανιοπροσωπικού συστήματος και των επιμέρους δομών του (κρανιακή βάση, άνω και κάτω γνάθος). Η σύγκριση έγινε με μη παραμετρικές μεθόδους τυχαίας διάταξης (permutation test, 10,000 διατάξεις χωρίς αντικατάσταση). ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: Η σύσταση της διατροφής επηρεάζει κυρίως την ανάπτυξη της κάτω γνάθου. Τα πειραματόζωα που τρέφονταν με μαλακή τροφή στο βάθος μιάς γενιάς απέκτησαν μεταβολές στον κόνδυλο (μικρότερος), στην κορωνοειδή απόφυση (μικρότερη) και στο σώμα της κάτω γνάθου. Η ίδια ομάδα στο βάθος τριών γενεών παρουσίαζε κλιμακωτές αλλαγές στο κόνδυλο, στην κορωνοειδή απόφυση, στη γωνία της κάτω γνάθου και στο σώμα της κάτω γνάθου. Όλες οι αλλαγές φαίνεται να είναι στο κατακόρυφο και στο οριζόντιο επίπεδο ενώ δεν υπήρξαν αλλαγές στο εγκάρσιο επίπεδο. Τα πειραματόζωα που τρέφονταν με σκληρή τροφή στο βάθος μίας γενιάς όσο και στο βάθος 3 γενεών δεν παρουσίασαν ιδιαίτερες μεταβολές. Τέλος θα μπορούσαμε να υποθέσουμε πως τα πειραματόζωα που τρέφονταν με μαλακή τροφή στο βάθος τριών γενεών φαίνεται να υπέστησαν γενετικές μεταβολές καθώς υπήρξαν σκελετικές διαφοροποιήσεις που διατηρήθηκαν στην επόμενη γενιά.