Embryologische Untersuchungen zur Entwicklung des Alveolarknochens im Oberkiefer beim Menschen zur Zeit der vorgeburtlichen Entwicklungsstadien von 19 bis 68 mm SSL

Abstract

Ziel dieser Arbeit war die Darstellung des die sich bildenden Zahnanlagen umgebenden Knochens im Hinblick auf seine Form, Bildung und Veränderung. Der Untersuchungsschwerpunkt wurde dabei auf die Ausbildung von Kompartimenten und Krypten durch interdentale Septierungen ausgerichtet. Der Alveolarfortsatz ist eine von den Zähnen abhängige Struktur und somit von besonderem Interesse für die Zahnmedizin. Die Kenntnis über die Beziehung dieser beiden Strukturen zueinander ist jedoch noch immer lückenhaft. Während Aspekte der molekularen Steuerung des Knochenumbaus bereits intensiver untersucht wurden, blieben die morphologisch fassbaren Veränderungen des die Zahnanlagen umgebenden Knochens bisher nur vergleichsweise selten und lückenhaft untersucht. Zur gründlichen Beschreibung der Entwicklungs- und Wachstumsvorgänge dieser Strukturen wurde die Ausformung der Maxilla anhand von 24 Schnittserien menschlicher Embryonen der Scheitel-Steiß-Länge (SSL) 19 bis 68 mm mikroskopisch untersucht und dreidimensional rekonstruiert. Zonen des Knochenan und -abbaus wurden histomorphologisch identifiziert und durch farbliche Markierungen am 3D-Modell veranschaulicht. Durch Abstandsmessungen zwischen Zahnanlagen und umgebendem Knochen wurden zusätzliche Informationen zur Raumverteilung und Proportion der Strukturen gewonnen. Es ergaben sich folgende Befunde: \- Die junge Maxilla befand sich zunächst allseits im Wachstum: Bis zur 9. Woche (37 mm SSL) fand ausschließlich ein Zuwachs an Knochensubstanz, d.h. Knochenapposition durch Osteoblasten statt. Erste Vertiefungen im Knochen wurden im Bereich der späteren Alveolen sichtbar. \- Ab der 9. Woche jedoch (37 mm SSL) traten erstmals vereinzelte, den Knochen resorbierende Osteoklasten auf. \- Die Septenbildung ging, ebenfalls ab der 9. Woche (37 mm SSL), zum Einen von einem Knochenfortsatz cranial der Zahnanlage des seitlichen Milchschneidezahnes aus und zum Anderen von einem deutlich stärker ausgeprägten Knochenfortsatz zwischen der Zahnanlage des Milcheckzahns und der des ersten Milchmolaren. \- In den folgenden Stadien der Entwicklung wurde die Anlage des seitlichen Milchschneidezahnes bis auf ihre mesiale, zur Zahnanlage des mittleren Milchschneidezahnes weisende Fläche vollständig von Knochensubstanz umschlossen. Dabei wurde ein Abstand von 200 µm zwischen Zahnanlage und Knochen nicht unterschritten. Zwischen der Milcheckzahnanlage und dem distal davon gelegenen Septum wurde hingegen ein Abstand von 300 µm nicht unterschritten. \- Eine knöcherne Begrenzung der labialen Fläche der Milcheckzahnanlage fehlte in allen untersuchten Stadien. \- Die Eckzahnregion wies ab dem ersten sichtbaren Osteoklasten immer die höchste Dichte dieses Zelltyps auf. \- Ab einer SSL von 68 mm bestand eine deutliche Einteilung in drei Knochenfächer: Ein Fach für die beiden Milchschneidezähne, eines für den Milcheckzahn und ein Fach für die Milchmolaren. In regelmäßigen Abständen fanden sich oberhalb der Zahnanlagen Vertiefungen im Knochen. Nicht zuletzt deshalb kann von einer Interaktion zwischen Zahnanlagen und Knochen ausgegangen werden. Diese Erkenntnis zeigt, wie wichtig es ist, weiterführende Forschungen zu betreiben, um die gegenseitige Abhängigkeit verschiedener Strukturen (molekular und mechanisch) in der Knochen- und Zahnentwicklung erklären zu können.

The aim of this study was the examination of the bone surrounding the developing tooth primordia with special focus on its shape, formation and development. Special attention was paid to the formation of bony compartments and crypts through interdental septation. The alveolar bone is a tooth- dependant structure and therefore of great interest in dentistry, however, our knowledge of the relationship between the developing dental primordia and the contemporaneously forming alveolar bone is still incomplete. While aspects of the molecular regulation of bone remodeling have been studied intensively, morphological changes of the bone surrounding the developing teeth remain to be elucidated. In order to thoroughly investigate the growth and development of these bony structures, the formation of the maxilla was studied microscopically based on 24 histological serial sections of human embryos of a crown-rump length (CRL) ranging from 19 to 68 mm, which were virtually reassembled into three dimensional models. Additionally, zones of bone resorption and apposition were histo-morphologically identified and marked in different colors on the 3D-models surfaces. Further information on the spatial arrangement and the three dimensional proportions was gathered by systematic distance measurements between the developing teeth and the surrounding bone. The following results were achieved in this study: \- The young maxilla initially grew in all dimensions: Until the 9th week (37 mm CRL), solely a gain in bone substance, i. e. bone apposition by osteoblasts took place. First impressions within the bone became visible in areas of the future alveoli. \- Starting from the 9th week (37 mm CRL), bone resorbing osteoclasts emerged. \- The formation of interdental septa likewise starting from the 9th week (37 mm CRL), initiates for one thing from a bony process cranial of the developing lateral deciduous incisor and for another thing from an even more pronounced bony process in between the tooth germs of the deciduous canine and the first deciduous molar. \- In the following developmental stages, the tooth germ of the lateral deciduous incisor became, except for its mesial side adjacent to the developing first deciduous incisor, completely enclosed by alveolar bone. The distance between tooth primordium and bone never deceeded 200 µm. The distance between the tooth germ of the deciduous canine and the bony septum distal of it never deceeded 300 µm. \- An osseous wall labial to the developing deciduous canine was missing in all examined stages. \- From the first emergence of osteoblasts, the area of the developing deciduous canine always showed the highest density of this cell type. \- Starting from a CRL of 68 mm, a clear separation into three bony compartments became visible: One for the tooth germs of both deciduous incisors, one for the primordium of the deciduous canine and one for the developing deciduous molars. Not least because the alveolar bone showed impressions above the developing dental primordia within steady distances it is safe to assume that the developing tooth interacts with the forming alveolar bone and vice versa. This finding emphasizes the importance of further research in order to be able to explain the mutual dependence of certain structures (molecular and mechanical) during the development to teeth and the surrounding bone.