MORFOLOGICKÁ VARIABILITA ŘEZÁKU U MUTANTNÍCH MYŠÍ

Transkript

1 UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE Přírodovědecká fakulta Katedra antropologie a genetiky člověka MORFOLOGICKÁ VARIABILITA ŘEZÁKU U MUTANTNÍCH MYŠÍ Bakalářská práce Kateřina Lochovská Školitel: Mgr. Mária Hovořáková, Ph.D. Praha 2010

2 Prohlašuji, že jsem předloženou práci vypracovala samostatně s uvedením veškeré použité literatury. V Praze,

3 Děkuji své školitelce, Mgr. Márii Hovořákové, Ph.D., za hodnotné rady a také za všechen čas, trpělivost a energii, které mi věnovala při psaní této práce. Dále bych ráda poděkovala Mudr. Renatě Peterkové, Csc. za pomoc a cenné připomínky. Poděkování také patří všem z Oddělení teratologie ÚEM AV ČR, v.v.i. V neposlední řadě děkuji svým rodičům za jejich podporu během studia a nejen během něj. 3

4 ABSTRAKT Myš je nejfrekventovaněji používaným experimentálním modelovým organismem pro studium vývoje zubů. Myší funkční dentice obsahuje jeden řezák oddělený od tří molárů dlouhou bezzubou diastemou v každém čelistním kvadrantu. Cílem této práce bylo shrnout poznatky o myší dentici a jejím vývoji se zaměřením na myší řezáky a jejich patologie. Myší řezák je díky svým vlastnostem jedinečným zubem. Charakteristickou vlastností hlodavců jsou právě kontinuálně rostoucí řezáky. Tyto řezáky jsou pokryté sklovinou pouze na labiální straně. lingvální povrch je tvořen pouze dentinem. Toto je spojeno s asymetrickou obrazí. Nicméně je také častým cílem mutací, ať už v podobě delece nebo jiné modifikace genů. Tyto mutace dentálních signálních drah jsou studovány na mutantních myších jako jsou například Tabby myši, Sprouty nebo Small eye (Sey) mutantní myši a mnoho dalších. Některé mutace jsou homologní k lidským onemocněním. Například X-vázaný tabby (Ta) syndrom u myší je považován za homolog hypohidrotické ektodermální dysplásie (HED) u lidí. Tato mutace napadá velikost řezáku, jeho tvar a pozici stejně jako cytodiferenciaci. Dále se může objevit hypodoncie, anodoncie nebo nějaké morfologické změny napadající ostatní existující zuby. Abnormality v počtu, velikosti a tvaru zubu byly dobře zdokumentovány v lidské dentální patologii. Studium vývoje zubů u mutantních myší může pomoci porozumět etiologii a vývoji lidských dentálních patologií a také nalézt možnou léčbu. KLÍČOVÁ SLOVA Řezák, patologie zubů, myš, vývoj, Sprouty, Tabby, zub, kmenové buňky. 4

5 ABSTRACT The mouse is the most frequently used experimental model to study the tooth development. In each quadrant, the mouse functional dentition comprises of one incisor separated from three molars by a long toothless diastema. The aim of this work was to summarize the known features about the mouse dentition and its development with special emphasis on mouse incisors and their pathologies. The mouse incisor is a unique tooth because of its unusual features. A major defining feature of Rodentia is the presence of continuously growing incisors. The incisors are coverd by enamel only on the labial side. The lingual surface is composed by dentine only. This is connected with asymmetrical abrasion. However, incisors are also a common target of mutations, which result into the presence of the anomalies of the tooth-number or tooth-shape. These mutations of the signalling pathways are studied in mutant mouse strains as for example Tabby mouse, Sprouty or Small eye (Sey) mutants and many others. Some of the mutations are homologous to some human diseases. For example, the X-linked tabby (Ta) syndrome in the mouse is considered to be homologous to the hypohidrotic ectodermal dysplasia (HED) in humans. This mutation affects the size of the incisor, its shape and position, as well as cytodifferentiation. Furtherly, hypodontia, anodontia can be present or some morphological alterations affect the other existing teeth. Abnormalities in the number, size and shape of teeth have been well documented in human dental pathology. The studies of the tooth development in mutant mice can help to understand the etiology and development of human dental pathologies and also to find possible treatment. KEY WORDS Incisor, patology of teeth, mouse, development, Sprouty, Tabby, tooth, stem cell. 5

6 OBSAH: SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK ÚVOD ZUB STAVBA ZUBU SKLOVINA ( , ENAMELUM) ZUBOVINA (DENTIN, DENTINUM) ZUBNÍ CEMENT (CEMENTUM) ZUBNÍ DŘEŇ (PULPA DENTIS) OZUBICE (PERIODONTIUM) DENTICE SAVCŮ ZÁKLADNÍ ZUBNÍ VZOREC SAVCŮ MYŠÍ DENTICE LIDSKÁ DENTICE VÝVOJ ZUBU EPITELOVÉ ZTLUŠTĚNÍ A DENTÁLNÍ LAMINA ZUBNÍ PUPEN STÁDIUM ZUBNÍHO POHÁRKU A ZVONKU VÝVOJ LIDSKÉ DENTICE MORFOGENEZE LIDSKÉ DENTICE PŮVOD LATERÁLNÍHO HORNÍHO ŘEZÁKU HORNÍ LATERÁLNÍ ŘEZÁK V OBLASTI ROZŠTĚPU VÝVOJ MYŠÍ DENTICE ČASNÁ MORFOGENEZE MYŠÍ DENTICE OBLAST ŘEZÁKŮ OBLAST DIASTEMY POZDNÍ MORFOGENEZE MYŠÍ DENTICE MOLEKULÁRNÍ KONTROLA VÝVOJE DENTICE HH SIGNALIZACE TGF SIGNALIZACE FGF SIGNALIZACE WNT SIGNALIZACE INICIACE VÝVOJE ZUBU SKLOVINNÝ UZEL JAKO CENTRUM SIGNALIZACE VÝVOJE ZUBU INHIBICE VÝVOJE ZUBU PATOLOGIE ZUBŮ ANOMÁLIE POČTU ZUBŮ HYPODONCIE OLIGODONCIE ANODONCIE HYPERDONCIE HYPOHYPERDONCIE ANOMÁLIE STRUKTURY ZUBŮ ANOMÁLIE TVARU ZUBŮ ANOMÁLIE POSTAVENÍ ZUBŮ MYŠÍ ŘEZÁK SPECIFIKA MYŠÍHO ŘEZÁKU KMENOVÉ BUŇKY ZDROJ ZUBNÍCH KMENOVÝCH BUNĚK V MYŠÍM ŘEZÁKU

7 DIFERENCIACE KMENOVÝCH BUNĚK KMENOVÉ BUŇKY V REGENERATIVNÍ MEDICÍNĚ NĚKTERÉ MYŠÍ MODELY S ANOMÁLIEMI V ŘEZÁKOVÉ OBLASTI SPROUTY MUTANTNÍ MYŠI TABBY MUTANTNÍ MYŠI PATOLOGIE V ŘEZÁKOVÉ OBLASTI U MYŠÍ MYŠÍ NADPOČETNÝ ZUB DUPLICATE INCISORS (DI) DENSE INCISORS (din) ZÁVĚR POUŽITÁ LITERATURA

8 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK V této práci jsou geny uváděny malým písmem (např.fgf) a proteiny velkým (např. FGF). 3D trojrozměrný (z anglického three-dimensional ) a pod. a podobně AI amelogenesis imperfekta AMELX amelogenin vázaný na X chromosom AMELY amelogenin vázaný na Y chromosom APC protein adenomatosis polyposis coli ATP adenosintrifosfát BMP Bone morphogenetic protein Bmp2, 4, 7 geny pro Bone morphogenetic protein(s) C špičák CLP rozštěp rtu a patra (z anglického cleft lip and palate ) D1-D5 přechodná epitelová primordia horní diastemy DD dysplasie dentinu DGI dentinogenesis imperfekta DI duplicate incisors Eda lidský homolog Tabby genu ( anhidrotic ectodermal dysplasia ) ENAM enamelin et al. a kolektiv GLI regulační protein pro Hedgehog GSK-3 enzym glykogen syntázy kinázy - 3 FGF Fibroblast growth factor Fgf3,4, 8, 9, 20 geny pro Fibroblast growth factor FGFRs Fibroblast growth factor receptors HH Hedgehog Hh Hedgehog gen pro Hedgehog I řezák i 2 horní deciduální laterální řezák IDE vnitřní dentální epitel (z anglického inner dental epithel ) KLK4 kallikrein 4 LEF1 Lymphoid enhancer binding factor 1 ln laterální nasální obličejový výběžek M molár M1 1. molár md mandibulární obličejový výběžek µ mikrometr MMP20 enamelysin mn mediální nasální obličejový výběžek MS mesiální segment MSX1 transkripční faktor mx maxilární obličejový výběžek např. například obr. obrázek ODE vnější dentální epitel (z anglického outer dental epithel ) OEZ odontogenní epitelová zóna OI osteogenesis imperfekta P premolár 8

9 PAX9 transkripční faktor PITX2 transkripční faktor Ptc Patched gen pro Hedgehog Ptch1, 2 geny pro Patched R1, R2 přechodná epitelová primordia horní diastemy resp. respektive RUNX2 transkripční faktor SHH Sonic hedgehog SMAD1,2,3,5,7 transkripční faktory SMMCI Solitary median maxillary central incisor Smo Smothened gen pro Hedgehog Spry1-4 Sprouty geny SR hvězdicovité retikulum (z anglického Stellate reticulum ) Ta Tabby gen TCF DNA-vazebný protein TGFβ Transforming growth factor β Tgf-β1-4 geny pro Transforming growth factor β TNF Tumor necrosis factor tzv. takzvaný Wnt-3, 10a, 10b geny pro WNT 9

10 1. ÚVOD Jednu z důležitých součástí ústní dutiny savců tvoří zuby. Zub (lat. dens, řec. odus) je tvrdá tkáň, která slouží především k uchopování, oddělování a rozmělňování potravy a v neposlední řadě také k obraně, útoku, signalizaci i komunikaci. U člověka navíc zuby zastávají ještě funkci při artikulaci a dalo by se říct, že se spolupodílejí na tvaru obličeje. Všechny tyto funkce jsou umožněny tvrdostí a tvarem korunek, které jsou kotveny kořeny a periodontálními ligamenty v alveolech. V zubní pulpě se navíc nacházejí odontoblasty, které hrají stěžejní roli i při přenosu signálů. Mohou být považovány za receptory zprostředkující mechanické, chemické a tepelné zevní stimuly zubů (Magloire et al, review). Vzhledem k důležitosti zubů je tedy v lidském zájmu znát mechanismy jejich vývoje a regulace a tím zjistit podstatu a možný léčební postup u zubních anomálií. Obvyklým modelovým organismem pro studium zubního vývoje savců a tedy i člověka jsou hlodavci, zejména myši. Čelist myších embryí totiž podává celou řadu informací o zubech. U myší najdeme zuby s nepřetržitým růstem (incisory - hlodáky), potlačené zuby v diastemě a také trvale prořezané moláry (Cobourne a Sharpe, 2010). Průběžně rostoucí hlodáky jsou zkoumány z hlediska kmenových buněk, které by mohly umožnit obnovu permanentních buněk. Navíc přítomnost protikladů jako jsou stále rostoucí zuby a potlačené zuby diastemy v jedné čelisti dává možnost srovnání mechanismů jejich vývoje a možnost identifikace faktorů podstatných pro růst a vývoj zubu. Rudimenty primordií v diastemě mohou ukrývat poznatky o mechanismu regulace potlačení zubu a to nejen během ontogeneze, ale také během evoluce (Peterková et al., review). Nevýhodou myší stejně jako všech modelových organismů je, že výsledky pozorování nelze převádět přímo do lidského kontextu, ale je nutné jejich pečlivé ověření. Cílem této práce bylo podat ucelený přehled poznatků o myší dentici ve srovnání s lidskou s důrazem na řezáky včetně jejich patologií. 10

11 2. ZUB Počet zubů, tvar, velikost a uspořádání se mohou mezi živočišnými druhy lišit, jelikož během evoluce došlo k přizpůsobení dentice typu potravy a dalším funkcím. Většina savců má heterodontní chrup, který se dělí na : řezáky dentes incisivi (I) špičáky dentes canini (C) třenové zuby dentes premolares (P) stoličky dentes molares (M) 2.1. STAVBA ZUBU Zub má (i) zubní korunku, což je část vyčnívající nad dásní, (ii) kořen (resp. kořeny), kterým(i) je zub ukotven v alveolárním výběžku a (iii) zubní krček umístěný mezi korunkou a kořenem a překrytý volnou dásní. Vnitřek zubu je označován jako zubní pulpa. Každý zub je tvořen třemi hlavními složkami, kterými jsou sklovina ( ), zubovina (dentin) a cement (obr.1) (Čihák, 1988). Obr. 1: Řez zdravým zubem. ( SKLOVINA ( , ENAMELUM) Sklovina je ektodermálního původu a pokrývá celou korunku zubu. Tato tkáň se považuje za nejtvrdší v lidském těle. Její tvrdost je dána funkčním zatížením zubu při kousání a žvýkání. Tvrdost ani tloušťka skloviny není stejná ve všech oblastech. Tloušťka skloviny je největší na hrbolcích a kousacích hranách (2,5 mm) a snižuje se směrem k zubnímu krčku. 11

12 Barva skloviny je bílá, ale může být i namodralá až nažloutlá. Důvodem je její transparentnost, kdy prosvítá žlutavý dentin. Tato vlastnost je ovlivněna stárnutím, mírou kalcifikace, homogenností a tloušťkou skloviny. Hlavní složku skloviny tvoří vápenaté sole (95-98%) a to zejména hydroxyapatit. Z organických látek to pak jsou hlavně glykoproteiny (0,5%) jako amelogenin a enamelin, které jsou v současnosti intenzivně studovány (Např. Fan et al., 2009). Zbytek pak dotváří voda. Strukturní jednotku tvoří tzv. sklovinná prizmata, což jsou polygonální útvary o velikosti 5x9 µm. Na příčném řezu mají tvar hranolu, ale nejsou ohraničená ostře. Vzhledem k různému zakřivení jednotlivých stran hranolu do sebe zapadají, což vytváří pevnost skloviny. Mezi prizmaty je interprizmatická substance ZUBOVINA (DENTIN, DENTINUM) Pojivová tkáň ektomesenchymového původu, která je tvrdší než kost, tvoří hlavní součást zubu a zároveň mu udává tvar. Dentin je umístěn mezi dřeňovou dutinou a sklovinou v oblasti korunky a zubní dutinou a cementem v oblasti kořene. Procentuální zastoupení anorganických (72%) a organických látek (28%) je trochu jiné než u skloviny, nicméně i zde je hlavní anorganickou solí hydroxyapatit. Organickou hmotu tvoří kolagenní vlákna (kolagen typu I). Před ukončením vývoje je zub tvořen primárním dentinem. Potom se na dřeňové ploše primárního dentinu tvoří tzv. sekundární dentin. Jeho tvorba je sice pomalejší, ale probíhá po celý život. V místech chronického funkčního dráždění (např. v místě vnějšího defektu jako je kaz, plomba, apod.) se může objevit ještě tzv. terciární dentin, který má atypickou stavbu. Tloušťka a úprava dentinu u zdravého zubu charakterizuje věk člověka a může být použita jako jeden ze znaků pro určení věku ZUBNÍ CEMENT (CEMENTUM) Cement je ektomesenchymového původu a svou stavbou je podobný kosti. Pokrývá celý kořen zubu. Morfologicky lze odlišit dva typy cementu a to cement primární a sekundární. V oblasti zubního krčku lze pozorovat čtyři různé typy vztahu mezi cementem a sklovinou : (1) cement přesahuje přes sklovinu, (2) hrana mezi cementem a sklovinou, (3) mezera mezi sklovinou a cementem a (4) sklovina přesahuje přes cement (Neuvald a Consolaro, 2000). Nejběžnější je přímé nasedání okrajů cementu a skloviny na sebe (55,1%). Mezera mezi sklovinou a cementem je také celkem častá (30,7%). Dentin je v oblasti zubního 12

13 krčku odkrytý a tak se k jeho nervům dostávají i drobná dráždění. Nejvzácnější je případ, kdy sklovina překrývá cement (1,6%). Tento vztah je obtížné vysvětlit z embryonálního hlediska, neboť formace cementu probíhá až po dokončení formace skloviny (Arambawatta et al., 2009) ZUBNÍ DŘEŇ (PULPA DENTIS) Zubní dřeň je jemné vazivo, které vzniklo z ektomesenchymu zubní papily a nachází se v dřeňové dutině korunky a kořenovém kanálku zubu. S přibývajícím věkem se mění kvalita a kvantita dřeně. Dochází především k jejímu úbytku vzhledem ke zmenšování dřeňové dutiny. Dutina se zmenšuje v důsledku tvorby sekundárního a terciárního dentinu. Dále se mění struktura dřeně, kdy stoupá počet kolagenních vláken a původně rosolovité vazivo fibrotizuje. Zároveň se s pokročilejším věkem snižuje množství cév i buněk OZUBICE (PERIODONTIUM) Periodont je také tvořen vazivem, které obklopuje kořen zubu. Jeho hlavní úlohou je fixace a stabilizace zubu v zubním lůžku a rovnoměrné rozložení tlaku na zub. Vytváří ho svazky kolagenních vláken upínajících se jedním koncem do zubního cementu a druhým koncem do alveolárního výběžku čelisti (Sharpeyova vlákna). Soubor vláken periodontu se nazývá závěsný aparát zubu. 3. DENTICE SAVCŮ Zuby savců jsou vysoce variabilní a charakterizují daný druh mohou být druhově specifické. Jsou adaptovány na činnost, kterou vykonávají. Paleontologové je využívají ke klasifikaci archeologických nálezů (Hillson, 1986) ZÁKLADNÍ ZUBNÍ VZOREC SAVCŮ Předpokládaný zubní vzorec raných placentálních savců obsahuje 3 řezáky, 1 špičák, 4 premoláry a 3 moláry v každém kvadrantu čelisti (Osborn, 1978). Během evoluce savců ale docházelo ke snižování počtu zubů (Osborn, 1973) jako například u primátů nebo naopak ke zvyšování jako například u kytovců (Lucas, 2004). Počet zubů může být u mnoha savců dále diverzifikován nahrazením primární (dočasné) dentice denticí permanentní (Cobourne a Sharpe, 2010). 13

14 MYŠÍ DENTICE Laboratorní myš je v současné době nejčastější experimentální modelový organismus pro výzkum vývoje savčích zubů. A to i přesto, že je myší dentice vysoce redukována vzhledem k základnímu zubnímu vzorci. V každém kvadrantu čelisti je pouze jeden řezák, který je oddělen od tří molárů oblastí bez zubů, tzv. diastemou. Kromě toho nedochází u myší k výměně zubů. Vytvoří se pouze jedna primární dentice, která přetrvává po celý jejich život (Couborne a Sharpe, 2010) LIDSKÁ DENTICE Člověk má na rozdíl od myší dvě generace zubů. První generace, zuby dočasné (mléčné), je tvořená celkem dvaceti zuby. V každém kvadrantu horní i dolní čelisti jsou 2 řezáky, 1 špičák a 2 stoličky. První se prořezávají zpravidla dolní řezáky a to mezi 6. až 8. měsícem po narození. Výměna dočasných zubů za zuby stálé probíhá okolo 6. roku života dítěte. Druhá generace zubů je stálá (trvalá) a zahrnuje celkem 32 zubů. V každém kvadrantu horní i dolní čelisti je tedy možno pozorovat 2 řezáky, 1 špičák, 2 premoláry a 3 moláry (Čihák, 1988). 4. VÝVOJ ZUBU Zuby prochází vývojovými stupni, které jsou pojmenované podle tvaru dentálního epitelu na frontálních řezech. Zub nejdříve prochází tzv. epitelovým ztluštěním a fází zubní lišty a pak následují stádia zubního pupenu ( bud ), pohárku ( cap ) a zvonku ( bell ) (obr. 2). Tato terminologie odvozená od histologických řezů ale neodpovídá skutečnému tvaru vývojových struktur, který odhalily 3D rekonstrukce (obr. 2) (Peterková et al., 1996) EPITELOVÉ ZTLUŠTĚNÍ A DENTÁLNÍ LAMINA První morfologický znak odontogeneze je reprezentován ztlušťováním epitelu a kondenzací přilehlého mesenchymu. Ztluštělý dentální epitel se liší od okolního orálního epitelu tím, že má více vrstev sloupcovitých buněk, kdy dlouhé osy jejich jader jsou kolmé k basální membráně. Naopak na orálním povrchu je jedna až dvě vrstvy plochých peridermálních buněk (Peterková et al., 1996). Epitelové ztluštění (obr. 2A) dává vznik zubní liště, která produkuje sklovinné orgány jednotlivých zubů (Hovořáková et al., 2005). Zdá se, že dentální lamina (obr. 2B) je následek vchlípení dentálního epitelu do mesenchymu. Zubní lišta u myší zřejmě není výsledkem 14

15 aktivního prorůstání dentálního epitelu do mesenchymu, ale spíše pasivního zanoření epitelu do mesenchymu v důsledku vyklenování přilehlého mesenchymu směrem do dutiny ústní (Peterková et al., review) ZUBNÍ PUPEN Pučení epitelu je doprovázeno zhuštěním mesenchymových buněk okolo pupene, který je tvořen sklovinným orgánem. Jak morfogeneze pokračuje dál, vytvoří se mesenchymová dentální papila (Thesleff a Nieminen, review). Dentální pupen (obr. 2D) tvoří vrstva větších buněk při basální membráně a menších buněk v centru (Peterková et al., 1996) STÁDIUM ZUBNÍHO POHÁRKU A ZVONKU Přechod ze stádia pupenu do stádia pohárku (obr. 2F, H) je doprovázen progresivním vývojem cervikální kličky. (Viriot et al., 1997). Hvězdicovité retikulum (SR) formuje a umožňuje rozlišení budoucího vnějšího dentálního epitelu (ODE) a vnitřního dentálního epitelu (IDE) ve stádiu zubního pohárku. Během této periody se objevuje přechodná struktura nazývaná sklovinný uzel (enamel knot). Další diferenciací vzniká poslední vývojové stádium zubní zvonek (obr. 2J). Obr. 2: Morfologické stupně vývoje zubu podle tvaru jeho dentálního epitelu na frontálních řezech a k nim odpovídající 3D rekonstrukce. (A) Epitelové ztluštění. (B) Dentální lamina ukazuje na linguálním straně (C) přídavné pupeny (bílé tečky). Zubní pupen (D) a časné stádium pohárku (F) odpovídají jednoduchému (E) nebo dvojitému (G) dlouhému cylindrickému tvaru v prostoru, resp. Ve stádiu pohárku (H) a zvonku (J) připomíná dentální epitel na 3D rekonstrukcích kánoi (I) nebo loď (K) resp. (MS) mesiální segment, (R2) široký pupen, (pek) budoucí primární sklovinný uzel. (Převzato z Peterková et al., review) 15

16 5. VÝVOJ LIDSKÉ DENTICE Vývoj lidské dentice úzce souvisí s vývojem obličeje. Morfologie lidského obličeje se utváří mezi pátým a desátým prenatálním týdnem pomocí obličejových výběžků. Nejdříve splývají mandibulární výběžky ve střední čáře a vytváří tak dolní čelist a dolní ret. Pak se vytvářejí nasální plakody. Mesenchym po obvodu plakod proliferuje a vznikají mediální a laterální nasální výběžky (Moore a Persaud, 2002). Horní čelist je formována fúzí párových mediálních nasálních a maxilárních obličejových výběžků (obr. 3). Následně po fúzi obličejových výběžků splývá také jejich dentální epitel (Hovořáková et al., 2006). Obr. 3: Splývání obličejových výběžků mediální nasální výběžek (mn), laterální nasální výběžek (ln), maxilární výběžek (mx) a mandibulární výběžek (md). (A) Před splynutím obličejových výběžků. (B) Po splývání obličejových výběžků. (Upraveno podle Hovořáková et al., 2006) 5.1. MORFOGENEZE LIDSKÉ DENTICE Ztluštěný epitel dává vznik dentální liště. Dentální lišta je podkovovitá epitelová struktura v embryonální horní i dolní čelisti. Obecně se předpokládá, že paralelně a externě k dentální lamině běží další oblouk, který se nazývá vestibulární lamina. Ta je považována za embryonální základ ústní předsíně (vestibulum oris), což je volný prostor v ústní dutině, který odděluje zuby a dásně od rtů a tváří. Ale v raných stádiích u lidských embryí kontinuální podkovovitá vestibulární lamina neexistuje. Místo toho, horní vestibulární epitel zahrnuje řadu nespojitých epitelových vyvýšenin. Dentální a vestibulární epitel opakovaně fúzuje za vyvíjejícím se dočasným špičákem a za prvním a druhým molárem (Hovořáková et al., 2005, 2007). Epitel je podél mesio-distální osy segmentován a tyto segmenty opakovaně fúzují s dentální laminou, čímž se vyvíjí zubní primordium. (Peterková et al., review). 16

17 3D rekonstrukce ukázaly, že lidské pupeny dočasných zubů nemají podobu isolovaných útvarů vyčnívajících z okolního epitelu. V regionu horních řezáků se odděleně vytváří segmenty dentálního a vestibulárního epitelu, zatímco v oblasti dolních řezáků se objevují dvě epitelové vyvýšeniny, kdy každá z nich zahrnuje prekurzor budoucího řezáku a jeho přilehlého vestibula. V tvářových oblastech obou čelistí vznikají dentální a vestibulární epitely nezávisle na sobě (Hovořáková et al., 2007). Dentální epitel vypadá ve stádiu pupene na 3D rekonstrukcích jako val. Na tomto valu se objevují zduřeniny a progresivně dávají vznik sklovinným orgánům u pohárku a zvonku dočasných zubů. Individuální zubní primordia na stádiích pupenu mohou být rozlišena jen pomocí 3D rekonstrukcí. Na frontálních řezech lze stanovit jejich hranice až od stádia pohárku (Hovořáková et al., 2005) PŮVOD LATERÁLNÍHO HORNÍHO ŘEZÁKU Obecně se věřilo, že laterální řezák člověka pochází z mediálního nasálního výběžku. Ale bylo dokázáno, že se maxilární výběžek podílí na vývoji premaxily (Barteczko a Jacob, review). Umístění zárodku horního laterálního řezáku je v oblasti fúze faciálních výběžků (obr. 4). Morfologická data ukázala, že zárodek sám je tvořen epitelem jak mediálního nasálního tak maxilárního výběžku. Složený původ tohoto zubu by mohl vysvětlit řadu anomálií, které se u něj vyskytují (Hovořáková et al., 2006). Obr. 4: Schéma normálního vývoje lidské horní čelisti z pohledu ústní dutiny. V místě fúze dentálního epitelu se objevuje zárodek laterálního řezáku (i 2 ), který obsahuje materiál jak z mediálního nasálního tak z maxilárního výběžku (Upraveno podle Hovořáková et al., 2006) HORNÍ LATERÁLNÍ ŘEZÁK V OBLASTI ROZŠTĚPU Při částečném nebo úplném nesplynutí mediálních nasálních a maxilárních výběžků vzniká alveolární rozštěp. V oblasti rozštěpu se nejčastěji objevují hypodoncie a hyperdoncie a to jak primárních tak permanentních zubů. Nejpostiženějším zubem bývá horní laterální řezák. U dětí s jednostranným kompletním rozštěpem rtu a patra byly pozorovány čtyři typy postavení primárního laterálního řezáku na straně rozštěpu : (a) jeden laterální řezák umístěný 17

18 distálně k alveolárnímu rozštěpu, (b) jeden laterální řezák umístěný mesiálně k alveolárnímu rozštěpu, (c) absence laterálního řezáku a (d) přítomnost dvou laterálních řezáků, kdy každý stojí na jedné straně rozštěpu. (Tsai et al., 1998) Nadpočetné laterální řezáky jsou častěji nalezeny u pacientů s rozštěpem než u ostatních lidí. Předpokládaný zdvojený původ horního laterálního řezáku by vysvětloval vysoký výskyt dvou laterálních řezáků mesiálně a distálně přiléhajících k rozštěpu u pacientů s úplným rozštěpem rtu a patra (CLP). Vznik CLP je způsoben nesfúzováním mediálních nasálních a maxilárních výběžků kvůli jejich nedostatečnému vývoji (hypoplasie) (Tsai et al., 1998). Nesfúzování obličejových výběžků vede k nepropojení dvou komponent laterálního řezáku. Jejich oddělený vývoj může dát nakonec vznik dvěma laterálním řezákům, které rostou na stranách rozštěpu (Hovořáková et al., 2006). Nicméně, nadpočetný laterální řezák je také běžný u pacientů s isolovaným rozštěpem rtu, kteří nemají poškozenou čelist, ale dokonce i u lidí bez orofaciálního rozštěpu. Tyto případy mohou být vysvětleny neúplnou fúzí obličejových výběžků, kdy mediální nasální a maxilární výběžky sice srůstají, ale jejich dentální epitel zůstává oddělený (Hovořáková et al., 2006). Absence laterálního řezáku může být vysvětlena hypoplazií obou faciálních výběžků, včetně obou komponent toho zubu. Z toho pohledu by mohla být absence laterálního řezáku mesiálně a/nebo distálně k rozštěpu znakem tkáňové insuficience odpovídajících mediálních nasálních a/nebo maxilárních výběžků. Naproti tomu nadpočetný laterální řezák by mohl být častěji asociován s těmi formami rozštěpu, které napadají jen měkkou tkáň (Hovořáková et al., 2006). 6. VÝVOJ MYŠÍ DENTICE 6.1. ČASNÁ MORFOGENEZE MYŠÍ DENTICE Stejně jako u lidí, ani u myši neformuje dentální epitel kontinuální dentální lištu. Vývoj dentální laminy, vestibulární laminy a patrových plotének u myší spolu souvisí. Epitelové ztluštění celého orálního povrchu maxily bylo prostorově vymezeno a nazváno odontogenní epitelovou zónou (OEZ). Následná disociace této zóny dává vznik patrovým lištám v regionu patrových plotének, dentální lamině a vestibulární lamině. Zatímco je vestibulární lamina v úseku rtů oddělená, obě laminy společně vytváří velká dentální primordia v maxile v oblasti tváří (Peterková, 1985). 18

19 OBLAST ŘEZÁKŮ Myší řezák je složená struktura mnohočetného původu. V řezákové oblasti horní čelisti se ztlušťuje velká oblast epitelu, která se vnořuje do mesenchymu. V epitelovém ztluštění každého kvadrantu horní čelisti (v premaxile) bylo nalezeno 6 epitelových primordií (obr. 5), přičemž všechna přispívají k rané formaci epitelového primordia horního řezáku (Peterková et al., 1993). V dolní čelisti v oblasti řezáku jsou přinejmenším tři primordia (obr. 5), která by mohla být zapojená do vývoje dolního myšího řezáku a také do formace cervikální kličky a sklovinného orgánu dolního řezáku (Peterková et al., review) OBLAST DIASTEMY Je zajímavé, že bezzubá diastema dospělých myší není původně prázdné místo. V horní čelisti v této oblasti bylo pozorováno pět přechodných epitelových primordií (D1-D5). Další dvě větší primordia (R1 a R2) byla nalezena mezi D5 a maxilárním prvním molárním primordiem (obr. 5). Tyto základy zubů mohou mít souvislost se základním zubním vzorcem raných savců (Lesot et al., 1998). V diastemě dolní čelisti nejsou žádná D primordia, jen se zde přechodně vyvíjí tenká lamina, která později mizí (Peterková et al., 1995). Ale stejně jako v distální části horní čelisti jsou dvě R primordia, tak i v dolní čelisti se objevují dva velké pupeny (mesiální segment = MS a R2) vypadající jako plnohodnotní členové vyvíjející se dentice (obr. 5). Velké diastemální pupeny (R1, MS, R2) jsou v jednu chvíli dokonce nejnápadnějšími deriváty dentálního epitelu, zatímco první molár (M1) se v tuto dobu zpožďuje v morfogenezi (Peterková et al., 2000, review). Většina malých diastemových primordií se vyvíjí jen okolo 24 hodin, než jsou se u nich objeví regrese a jejich epitel napadne apoptóza (Peterková et al., review). Dva velké diastemové pupeny mandibuly ležící před M1 mají jiný osud. Posteriorní pupen R2 je přechodně napaden apoptózou a poté inkorporován do M1 pohárku, kde se účastní morfogeneze tohoto moláru. Anteriorní diastemální pupen MS v mandibule a oba velké diastemální pupeny R1 a R2 v maxile jsou silně postižené apoptózou a jsou přeměněné na epitelové lišty (Viriot et al., 2000, Peterková et al., 1998). Tyto lišty jsou později částečně inkorporovány do expandujícího sklovinného orgánu M1 zvonku (Lesot et al., 1996). 19

20 Obr. 5: (A) Zubní vzorec funkční dentice myši. Každý kvadrant je tvořen jedním řezákem (I), bezzubou diastemou a prvním (M1), druhým (M2) a třetím molárem (M3). (B) Vzorec zubních primordií u myších embryí. V premaxile fúzuje 6 primordií za vzniku pupenu řezáku. V embryonální diastemě se objeví pět malých D primordií (D1-D5) a dva velké R pupeny (R1, R2). Naopak v myší embryonální mandibule je vidět pouze tenká diastemální lišta (čárkovaná čára), ale je patrný mesiální segment (MS) a široký R2 pupen (Upraveno podle Peterková et al., 2000) POZDNÍ MORFOGENEZE MYŠÍ DENTICE Během stádia pohárku je histogeneze iniciována ve sklovinném orgánu, což vede k formaci vnitřního a vnějšího dentálního epitelu a hvězdicovitého retikula. V tomto stádiu se také ve sklovinném orgánu objevuje sklovinný uzel (enamel knot), přechodná epitelová struktura charakterizovaná kondenzací a specifickým uspořádáním buněk. Sklovinný uzel je formován dvěma typy buněk: 1) buňkami, které jsou v kontaktu s basální membránou, ve spojitosti s vnitřním dentálním epitelem a 2) menšími vnitřními buňkami, které neparticipují na utváření hvězdicovitého retikula. Periferní buňky sklovinného uzlu jsou koncentricky uspořádány (Lesot et al., 1996). 7. MOLEKULÁRNÍ KONTROLA VÝVOJE DENTICE Zubní morfogeneze je souvislý proces, který je regulován postupnými a vzájemnými interakcemi mezi epitelovou a mesenchymovou tkání (obr. 6). Parakrinní signální molekuly, které patří do několika konzervovaných rodin, zprostředkují komunikaci během vývoje zubu. 20

21 Mnoho z nich může být rozděleno do 4 hlavních nadrodin na základě jejich struktury. Tyto nadrodiny jsou transforming growth factor β (TGF-β), fibroblast growth factor (FGF), Hedgehog (HH) a WNT rodin (Thesleff, 2003) HH SIGNALIZACE Hedgehog dráha je kontrolována čtyřmi proteiny : Hedgehog (HH), Patched (PTC), Smoothened (SMO) a GLI. U octomilek je jeden Hedgehog gen, ale vlivem genové duplikace se během evoluce objevily tři Hedgehog geny a to Sonic Hedgehog (Shh), Indian Hedgehog a Desert Hedgehog. Všechny tři proteiny se váží na stejný receptor Patched. Sonic Hedgehog je nejexprimovanější gen. Patched protein je transmembránový receptor pro Hedgehog. Opět, jediný gen u octomilek se později rozlišil na dva homology geny Ptch1 a Ptch2. Smoothened protein je transmembránový protein, který indukuje intracelulární signalizaci k aktivaci downstreamových komponentů Hedgehog dráhy (McMahon, review). GLI jsou regulační proteiny, které pronikají do jádra, kde mohou fungovat jako aktivátory, ale i jako inhibitory (Hardcaste et al., 1998). Hedgehog signalizace vede ke změnám v chování buňky a to tak, že mění genovou transkripci. V klidovém stavu, když není přítomen žádný HH, je SMO protein inhibován PTC proteinem. Jakmile se Hedgehog protein naváže na Patched protein, tato inhibice je uvolněná a to vede k aktivaci transkripčních faktorů GLI (Gilbert, 2003). I další různé regulační proteiny mohou hrát roli v této dráze, obvykle inhibičním způsobem. Existuje mnoho vazeb mezi Hedgehog drahou a ostatními signalizačními drahami, zvláště pak WNT drahou nebo FGF proteiny(cross a Bury, 2004). Shh exprese ve sklovinném uzlu u vyvíjejícího se zubu může mít vliv na vznik hrbolků zubního zárodku regulací proliferace (Hardcastle et al., 1998) TGF SIGNALIZACE Existuje přes 30 strukturálně příbuzných členů TGF-β ( transforming growth factor β ) rodiny, které regulují některé z nejdůležitějších interakcí ve vývoji, včetně interakcí mezi mesenchymovou a epitelovou tkání. TGF-β nadrodina zahrnuje TGF-β rodinu, activin, BMP ( bone morphogenetic proteins ) a ostatní proteiny. Členové TGF-β rodiny, jako jsou Tgf-β1, 21

22 Tgf-β2, Tgf-β3 a Tgf-β5, tvoří důležitou složku v regulaci formace extracelulární matrix a v regulaci buněčného dělení (jak positivně, tak negativně) (Gilbert, 2003). BMP byly původně objeveny díky své schopnosti indukovat formaci kosti, ale je to jen jedna z jejich funkcí. Zjistilo se, že regulují buněčné dělení, apoptózu (programovaná buněčná smrt), migraci buněk a jejich diferenciaci (Hogan, review). BMB mohou být odlišeny od ostatních tím, že mají sedm (spíše než devět) konzervovaných cysteinů v maturovaném polypeptidu. Tato rodina zahrnuje proteiny jako např. Nodal nebo BMP7. Zástupci TGF-β nadrodiny parakrinních faktorů aktivují SMAD rodinu transkripčních faktorů. Smad 1 a 5 jsou aktivovány BMP rodinou, zatímco receptory vázající aktivin a TGFβ rodina fosforylují SMAD 2 a 3. Tyto fosforylované SMAD se vážou na SMAD4 a formují komplex transkripčních faktorů, který vstoupí do jádra (Gilbert, 2003). Naopak SMAD7 je účinný inhibitor mnoha zástupců TGF-β, zejména TGF-β a aktivinu. U transgenních myší bylo pozorováno několik defektů postihujících zubní vývoj, které pravděpodobně vedou k embryonální a perinatální smrti v linii myší s vysokou expresí Smad7 a ke zhoubným syndromům a eventuální smrti v druhé linii se slabší expresí Smad7. Blokáda TGF-β signalizace zejména aktivinu a TFG-β, znamená poruchu schopnosti dospělých ameloblastů vytvářet patřičnou vrstvu skloviny (Klopcic et al., 2007) FGF SIGNALIZACE Nadrodina fibroblast growth factor (FGF) má v současné době u obratlovců téměř dva tucty strukturálně příbuzných členů. FGF mohou aktivovat sadu receptorů tyrosin kináz nazývanou Fibroblast growth factor receptors (FGFRs). Receptory tyrosin kináz jsou proteiny umístěné na buněčné membráně. Na extracelulární straně receptoru je ligand-vázající protein, který váže parakrinní faktor. Na intracelulární straně je spící tyrosin kináza, což je peptidová doména, která umí fosforylovat jiný protein pomocí štěpení ATP. Jakmile FGF receptor naváže FGF, dojde k aktivaci spící kinázy, která pak fosforyluje dané proteiny v rámci odpovídající buňky. FGF jsou asociovány s několika vývojovými funkcemi, četně angiogeneze, formace mesodermu a rozšiřování axonů (Gilbert, 2003). Tato signalizace je také spojena se zubní morfogenezí. Fgf-4, Fgf-8 a Fgf-9 jsou exprimovány výhradně v buňkách dentálního epitelu a regulují některé události důležitě pro morfogenezi zubu, jako jsou iniciace zubního vývoje, formování tvaru zubu, diferenciace a proliferace dentálních buněk. Během těchto regulačních procesů spolupracují s ostatními signálními molekulami a transkripčními faktory. (Kettunen a Thesleff, 1998). 22

23 7.4. WNT SIGNALIZACE WNT tvoří velkou rodinu sekrečních glykoproteinů bohatých na cystein. U savců je přinejmenším 15 členů této nadrodiny, která dokáže aktivovat množství intracelulárních signálních drah. WNT interagují s transmembránovými proteinovými receptory Frizzled rodiny. Vazba WNT na Frizzled protein obvykle způsobí, že Frizzled aktivuje Disheveled protein. Jakmile je Disheveled protein aktivován, inhibuje aktivitu enzymu glykogen syntázy kinázy-3 (GSK- 3). Kdyby byla GSK-3 aktivní, bránila by disociaci β-kateninu od APC proteinu, který ho určuje k degradaci. Ale Wnt signalizace je dána a GSK-3 je inhibován a β-katenin může disociovat od APC a vstoupit do jádra. Jakmile je uvnitř jádra, může vytvořit heterodimer s LEF nebo TCF DNA-vazebným proteinem, z nichž se pak stávají transkripční faktory. Tento komplex váže a aktivuje geny reagující na WNT (Gilbert, 2003). Především funkce β-kateninu v orálním epitelu se zdá být důležitým určovatelem počtu zubů. Zvýšení WNT signalizace přes β-katenin může způsobit velký nárůst počtu zubů, což může být výsledkem přímého pučení extra zubů z orálního a vestibulárního epitelu. Inhibice WNT signalizace v časném orálním epitelu zastaví odontogenezi před stádiem pupene (Cobourne a Sharpe, 2010) INICIACE VÝVOJE ZUBU Raná signalizační událost ve vývoji zubů je indukce odontogenního mesenchymu pomocí molekul BMP a FGF z epitelu. Tkáňové rekombinační studie ukázaly, že epitelové signály indukují v mesenchymu schopnost vyvolat následnou zubní morfogenezi. Molekuly BMP a FGF indukují expresi několika mesenchymových transkripčních faktorů, přičemž mnoho z těchto faktorů je nezbytných pro pokračování vývoje zubu. První epitelové signály indukují v mesenchymu expresi recipročních signálních molekul zahrnujících activin, FGF a BMP4, které působí regulují formaci dentální plakody. Regulaci vývoje plakody zajišťuje mimo jiné WNT a TNF (ektodysplasin) signalizace (Thesleff, 2003). Před ztluštěním epitelu dojde k produkci FGF8, který funguje jako induktor PAX9 a tedy i jako induktor vývoje zubu v mesenchymu. BMP4 a BMP2, které jsou produkovány ektodermem anebo mesenchymem, fungují jako antagonisté FGF signálu a inhibují tak PAX9, čímž inhibují vývoj zubu. Proto je odontogeneze iniciována jen v oblastech, ve kterých je induktor (FGF) přítomný a kde naopak inhibitor (BMP) chybí. Mesenchym tak může odpovědět na signál induktoru (Neubüser et al., 1997). 23

24 Je známo, že PAX9 aktivuje transkripci Msx1 ve stádiu pupene. Exprese obou těchto genů se během raného vývoje zubu hodně překrývá. Proto u myši bylo potvrzeno, že absence jednoho z nich zastaví vývoj zubu ve stádiu pupene (Matalová et al., review). Signály plakody potom regulují pučení epitelu a kondenzaci mesechymálních buněk. Navíc udržují expresi dříve indukovaných transkripčních faktorů v mesenchymu a indukují expresi nových genů jako jsou transkripční faktor RUNX2 a FGF3, který reguluje epitelovou morfogenezi od pupene do stádia zubního pohárku. V této chvíli je nezbytný mesenchymový BMP4 pro formaci sklovinného uzlu na vrcholu pupenu (Thesleff, 2003). Obr. 6: Celkový pohled na vývoj zubu ilustrující vzájemné reakce mezi epitelem a mesenchymem během časného vývoje zubu. V rámečcích jsou ukázány různé signální molekuly (tučně) a transkripční faktory (kurzívou). Ve spodní části obrázku jsou regulační alternativy pro pozdní vývoj zubu vedoucí k formaci odlišných typů zubů (Převzato z Tummers a Thesleff, 2009). 24

25 7.6. SKLOVINNÝ UZEL JAKO CENTRUM SIGNALIZACE VÝVOJE ZUBU Charakteristickým znakem vývoje zubu je opakovaný výskyt přechodných signálních center exprimujících víc než deset různých signálních molekul včetně SHH a několik BMP, FGF a WNT. První signalizační centra se objevují v dentální plakodě, když začíná epitelové pučení. Následně se během přechodu z stádia pupene do stádia pohárku objeví signalizační centra sklovinný uzel. Ta regulují postupnou morfogenezi zubní korunky a kontrolují iniciaci sekundárních sklovinných uzlů na stranách epitelových ohybů, které označují formaci hrbolků (Thesleff, 2003). Buňky sklovinného uzlu exprimují několik signálních molekul zahrnujících SHH, BMP- 2, BMP-4 a BMP-7, FGF-3, FGF-4, FGF-9 a FGF-20, a WNT-3, WNT-10a a WNT-10b. Signály ze sklovinného uzlu ovlivňují jak epitelové tak mesenchymové buňky. Následné reciproční interakce mezi mesenchymem a epitelem jsou zodpovědné za následnou morfogenezi epitelu. SHH signální molekula ze sklovinného uzlu je potřebný pro růst epitelové cervikální kličky lemující sklovinné uzly. Signální molekuly sklovinného uzlu také regulují vzhled zubní korunky ovlivněním iniciace sekundárních sklovinných uzlů, které exprimují většinou stejné signální molekuly jako primární sklovinné uzly (Thesleff, 2003) INHIBICE VÝVOJE ZUBU Vývoj zubu je zastaven u mnoha transgenních myších, když jsou funkce různých základních komponentů signálních drah vymazány nebo modifikovány. Delece funkce genu má často za následek úplné zastavení zubního vývoje buď před formací plakody a pučením nebo před morfogenezí pupene na stádium pohárku (Tummers a Thesleff, 2009). Například zubní vývoj ze zastaven během iniciace a před formací dentální plakody u Gli2/Gli3 mutantních myší, což ukazuje nezbytnost SHH signalizace (Hardcastle et al., 1998). U jiných mutantů se zastavení zubní morfogeneze objevuje během přechodu z pupene do stádia pohárku. Tato tranzice je také blokována u Lef1 a Runx2 nulových mutantních myší. LEF1 je transkripční faktor, který zprostředkuje Wnt signalizaci a jeho funkce je nezbytná pro epitel, zatímco RUNX2 funguje v mesenchymu. Jak LEF1 tak RUNX2 regulují FGF signalizaci mezi dentálním epitelem a mesenchymem (Tummers a Thesleff, 2009). 25

26 8. PATOLOGIE ZUBŮ Odontogenní epitel-mesenchymové interakce opakovaně zapojují základní organogenní kaskády zahrnující FGF, BMP, SHH a WNT signalizaci. Jakékoli poruchy v přesně vyvážených signalizačních kaskádách mohou znamenat zubní defekty, včetně změn počtu zubů, velikostí, morfologie a cytodiferenciace (Matalova et al., 2008) ANOMÁLIE POČTU ZUBŮ Obecně se uvádí, že hypodoncie a hyperdoncie jsou extrémní protiklady ve vývoji dentice. Jedná se o početní anomálie zubů. Variace v počtu zubů se mohou objevit isolovaně nebo ve větším počtu, jednostranně nebo oboustranně v obou čelistech nebo jako součást syndromu nebo nemoci (Proff et al., 2006) HYPODONCIE V případě hypodoncie chybí jeden nebo několik zubů. Bylo zaznamenáno, že jednostranná forma dentální agenese bývá běžnější než oboustranná verze a také že je častější u žen (Anthonappa et al., review). Když se v primární dentici zub nevyvíjí, tak zpravidla chybí také v trvalé (Matalová et al., review). Solitary median maxillary central incisor (SMMCI) je syndrom, kdy je, jak název napovídá, přítomen jen jeden centrální řezák. Poloha tohoto zubu je specifická, jelikož je přítomen přesně ve středové ose maxilárního alveolu. Jeden centrální řezák přítomný na jedné nebo druhé straně středové osy naznačuje, že druhý chybějící zub byl ztracen kvůli nemoci, úrazu nebo nepokračuje dál ve vývoji a zubní zárodek se resorbuje. SMMCI je unikátní vývojová abnormalita vznikající z neznámé příčiny nejspíš během 35. až 38. týdne v děloze, kdy se růst čelisti zpomalí nebo zastaví. Proto levá a pravá zubní lišta předčasně fúzuje ve střední části, čímž se zamezí normální formaci dvou zubních pupenů obou centrálních řezáků. SMMCI ovlivňuje středové struktury hlavy včetně kraniálních kostí, maxily a její dentice (převážně zárodky centrálních řezáků), dýchací cesty (choanální atresie, stenosy nebo vrozená hruškovitá štěrbinná stenosa) a někdy mozek (holoprosencefalie) spolu s ostatními středovými strukturami těla (Hall, review). Zajímavé je, že pacienti s holoprosencefalií mají zároveň SMMCI, ale ne všem pacientům s SMMCI byla diagnostikována holoprosencefalie (Kjaer et al., 2001). 26

27 OLIGODONCIE Oligodoncie je definována jako vrozené chybění šesti nebo více permanentních zubů, kromě třetích molárů. Oligodoncie může být součástí nějakého syndromu, například Riegerův syndrom, což je vzácná autosomálně dominantní porucha, která vzniká v důsledku zastavení vývoje tkání odvozených z ektodermu neurální ploténky. Tento syndrom je charakterizován komplexní malformací oka a obličeje a současně dentálními anomáliemi. Nápadným dentálním znakem je oligodoncie jak v primární tak v sekundární dentici. Nejpostihovanějšími zuby bývají maxilární řezáky, ale také špičáky. Kromě oligodoncie se může objevit i mikrodoncie, hypoplasie skloviny nebo zpožděná erupce. Nejčastěji napadenými zuby v případě mikrodoncie bývají opět řezáky. Riegrův syndrom je autosomálně dominantní defekt asociovaný s mutací v genech Pitx2 a Pax6 (Singh et al., 2003) ANODONCIE Anodoncie je vzácná genetická porucha charakterizovaná vrozenou absencí všech primárních nebo permanentních zubů. Bývá asociována se skupinou kožních a nervových syndromů nazývaných ektodermální dysplázie. Anodoncie je obvykle část syndromu a zřídka se objevuje isolovaně (Nieminen, 2009) HYPERDONCIE V případě hyperdoncie bývá jeden či několik zubů navíc. Častěji se objevuje u mužů (Anthonappa et al., review). Nadpočetné zuby jsou zuby, které jsou navíc vzhledem k normálnímu zubnímu vzorci. Mohou se objevovat jak v primární tak v sekundární dentici (Russell a Folwazczna, review). Nadpočetné zuby mohou vést k narušení erupce, rotaci, náhradě, stěsnání normálních zubů nebo k velkým rozestupům mezi nimi. Klinicky jsou odhaleny během intraorálního vyšetření nebo rentgenem neprořezaných a opožděných zubů (Proff et al., 2006). Je nutné rozlišovat termíny fúze a zdvojení. Fúze je spojení dvou normálních zubů, zatímco zdvojení je spojení mezi normálním a jedním (nebo i více) nadpočetným zubem. Takže v oblasti sfúzovaných zubů vzniká aplasie, protože jeden zub vlastně chybí. V oblasti, kde došlo ke zdvojení, je normální počet zubů, protože nadpočetný zub srostl s normálním. 27

28 Aplasie téměř výhradně postihuje laterální řezáky a výjimečně i mandibulární špičák. Jakmile se objeví u primárních laterálních řezáků, můžeme s jistotou říci, že bude i u řezáků trvalých (Ravn, 1971). Fúze se objevuje téměř výhradně v mandibule. Případy zdvojení se objevují v obou čelistech, ale frekventovaněji v maxile. Polovina všech nadpočetných zubů jsou maxilární laterální řezáky, které mají normální tvar a velikost. Ve velké většině případů se hyperodoncie objevuje v maxile. (Ravn, 1971) Okolo 54% spojení nadpočetných laterálních řezáků v primární dentici koresponduje s hyperodoncií v permanentní dentici, zatímco jen 20% koresponduje s nadpočetnými primárními centrálními řezáky. Mesiodens je jeden z nejčastějších nadpočetných zubů a je typicky umístěný v maxilární centrální oblasti řezáku. Mesiodens se může vyskytovat s různými kraniofaciálními anomáliemi, včetně rozštěpu rtu a patra (Russell a Folwarczna, 2003 review). V literatuře jsou zaznamenány 3 teorie o příčinách vzniku mesiodens. Nejpodporovanější teorie uvádí jako důvod hyperaktivitu dentální lišty. Mesiodens může způsobovat zpožděné, ektopické nebo asymetrické prořezávání centrálních řezáků. Ale extrakce tohoto zubu v časné smíšené dentici může usnadnit spontánní erupci a správné postavení řezáků při minimální intervenci, ztrátě prostoru a posunu středové osy (Russell a Folwarczna, review, Proff et al., 2006) HYPOHYPERDONCIE Pokud se objeví u stejného jedince jak hypodoncie tak hyperdoncie, jedná se o hypohyperdoncii. Jde o smíšené početní variace zubů. Ale vznik hypohyperdoncie je velmi vzácný. Hypohyperdoncie může postihovat primární anebo permanentní dentici a to jak v horní tak i dolní čelisti. Etiologie hypohyperdoncie zůstává neznámá. Často se vyskytuje s nějakým syndromem (Downův, Ellis-van Creveld) nebo s rozštěpem rtu a patra. V případě hypohyperdoncie není rozdíl v pohlaví patrný (Anthonappa et al., review) ANOMÁLIE STRUKTURY ZUBŮ Vývojové defekty se objevují také v mineralizovaných tkáních zubu, někdy isolované a někdy v kombinaci (spojené se syndromem) s defekty ostatních orgánů nebo tkání (Hu a Simmer, review). 28

29 Do dědičných defektů dentinu patří dysplasie dentinu (DD) typu I a II, a dentinogenesis imperfekta (DGI) typu I, II a II. (Witkop, review).tyto autosomálně dominantní poruchy jsou charakterizovány abnormální strukturou dentinu a napadají buď jen primární nebo primární i sekundární dentici. Zejména u DGI mají zuby jinou barvu a na rentgenu ukazují strukturální defekty jako vydutou korunku nebo malou dřeňovou dutinu. Defekty mineralizace mají často za následek ztrátu skloviny, čímž se vystaví oslabená zubovina vnějšímu prostředí a dochází k jejímu opotřebení (Barron et al., review). První typ DGI bývá často asociován s mnoha typy osteogenesis imperfekta, což je autosomálně dominantní onemocnění pojivové tkáně, které je také známé jako nemoc křehkých kostí. Kombinace OI/DGI je způsobena mutacemi v kolagenu typu I (Witkop, review, O Connell a Marini, 1999). Mezi dědičné defekty skloviny je zařazená amelogenesis imperfekta (AI). Obecně je termín amelogenesis imperfekta limitován na dědičné vrozené defekty, které primárně napadají jen sklovinu a nejsou doprovázeny morfologickými nebo metabolickými vadami v jiných tělních systémech (Witkop, review). Existují různé klinické formy AI, v jejichž etiologii je zahrnuto mnoho genů. Čtyři kandidáti jsou prokázanými geny AI : amelogenin (AMELX), enamelin (ENAM), enamelysin (MMP20) a kallikrein 4 (KLK4). Tyto geny kódují proteiny sekretované do sklovinné matrix vyvíjejícího se zubu. X-vázaná AI je způsobená defekty v amelogeninu na X chromosomu. Existuje také druhý amelogenin na Y chromosomu (AMELY), ale tento gen nepřispívá k etiologii AI (Hu a Simmer, review) ANOMÁLIE TVARU ZUBŮ Anomálie tvaru korunky může být dvojího typu. První typ představují čípkovité zuby, které mají kónickou korunku a krátký kořen kuželovitého tvaru. Čípkovitý zub je nejčastější u laterálních horních řezáků. Tento typ je také často asociován s oligodoncií. V případě druhého typu jde o výskyt nadpočetného hrbolku, který dává předním zubům tvar premolárů a premolárům pak tvar molárů. Tento hrbolek je nazýván drápovitý hrbolek a postihuje především řezáky v horní i dolní čelisti. Častěji se vyskytuje u permanentních zubů. Drápovitý výběžek je umístěn na palatinální nebo lingvální ploše zubu a může přesahovat incisní hranu. Tím by mohl způsobit problém s artikulací. Drápovitý výběžek je tvořen sklovinou a dentinem a probíhá jím i výběžek zubní dřeně (Merglová a Kilian, 1982). 29

30 Dens invaginatus je velmi ojedinělá vývojová anomálie zubu, jejíž následkem je prohloubení nebo invaginace sklovinného orgánu do dentální papily před kalcifikací dentální tkáně (Hülsmann, review). Je to pravděpodobně jedna z nejběžnějších dentálních anomálií spojených s maxilárním laterálním řezákem. Přestože tento problém patří k těm častějším u permanentních zubů, může se snadno přehlédnout kvůli absenci jakýchkoli signifikantních klinických znaků anomálie. Dens invaginatus se objevuje jak jednostranně tak i oboustranně. (Alani a Bishop, review) ANOMÁLIE POSTAVENÍ ZUBŮ Mezi abnormální postavení zubů patří i jejich transpozice. Zubní transpozice je vzácná dentální anomálie, která je charakterizována inverzí pozic dvou sousedních permanentích zubů ve stejném kvadrantu nebo ektopickou erupcí zubu, který se nalézá na místě jiného zubu. Prevalence této anomálie je mnohem vyšší v horní čelisti než v dolní. Etiologie transpozice zatím není jasná (Kayipmaz et al., 2009). Peck a Peck ( review) rozdělili zubní transpozice do pěti skupin, které byly pojmenovány podle ovlivněných zubů: 1. špičák první premolár 2. špičák laterální řezák 3. špičák na místě prvního moláru 4. laterální řezák centrální řezák 5. špičák na místě centrálního řezáku. Při transpozici špičák-laterální řezák je následná pozice zubů v zasaženém kvadrantu : centrální řezák, špičák, laterální řezák a první premolár. V případě časné ztráty prvního dočasného moláru se laterální permanentní řezák odkloní ze své normální dráhy erupce a migruje distálně podél lingvální strany laterálního dočasného řezáku a špičáku. Pak se prořezává před prvním premolárem (Doruk et al., 2006). 9. MYŠÍ ŘEZÁK Zajímavým zubem v myší dentici je řezák, který se odlišuje od myších molárů stejně jako od všech lidských zubů. 30