Pulpapathologie in eingelegten Zähnen der alten Maya: Eine Studie mit Mikro-Computertomographie

Zusammenfassung

Ziel: Die dreidimensionale Bewertung der anatomischen Beziehung zwischen der für den Inlaystein vorbereiteten Kavität und dem Pulpenraum in den Zähnen der alten Maya unter Verwendung von Mikro-Computertomographie (lCT).

Methodik: Sechs gut erhaltene Zähne von Maya-Leichnamen, die an einem archäologischen Standort in Guatemala gefunden wurden (ca. 1600 Jahre alt), wurden ausgewählt und mit einem hochauflösenden lCT-System (SkyScan 1174v2; SkyScan N.V., Kontich, Belgien) gescannt. Die Probe umfasste sechs obere Zähne: zwei Eckzähne, einen Prämolar, zwei zentrale Schneidezähne und einen seitlichen Schneidezahn. Alle Zähne hatten einen oder zwei Inlaysteine auf der bukkalen Fläche der Krone. Jedes Präparat wurde mit einer isotropen Auflösung von 22,5 μm, einem Rotationsschritt von 0,70°, einem Rotationswinkel von 180° und einer Belichtungszeit von 3,1 Sekunden unter Verwendung eines 1 mm dicken Aluminiumfilters gescannt. Bilder jedes Präparats wurden von der Wurzel bis zur Krone mit spezieller Software (NRecon v1.6.1.5) in etwa 450 Schichten rekonstruiert. CTan v1.11 und CTVol v2.1 wurden für die dreidimensionale Visualisierung und qualitative Analyse der äußeren und inneren Anatomie der Zähne verwendet.

Ergebnisse: Die Zahnmodifikation in allen Proben wurde als Typ E1 (ein Stein auf der bukkalen Oberfläche der Krone) oder E2 (zwei Steine auf der bukkalen Oberfläche der Krone) klassifiziert. Bei den Eckzähnen erreichten die Hohlräume, die zur Einsetzung des Einlage-Steins geschaffen wurden, nicht die Pulpa. Im Gegensatz dazu perforierten die Hohlräume bei den oberen Schneidezähnen deutlich die Pulpa, was zu massiven internen entzündlichen Resorptionen oder partieller Verkalkung der Pulpenhöhle führte. Bei dem Prämolaren wurde eine kleine Perforation der Pulpa unter dem bukkalen Höcker beobachtet, ohne morphologische Veränderung des intraradikulären Dentin.

Schlussfolgerungen: Die Analyse der Mikro-Computertomographie von Zähnen der alten Maya-Zivilisation zeigte, dass die Einlage-Hohlräume die Pulpa in den oberen Schneidezähnen und Prämolaren erreichten, mit dem Potenzial, Pulpa- und periapikale Erkrankungen zu verursachen.

Einleitung

Beweise für Körpermodifikation sind in fast jeder Kultur der Geschichte zu sehen. Einige der häufigsten Formen der Körpermodifikation umfassen Tätowierungen, Körperpiercings, Narbenbildung, das Binden verschiedener Körperteile sowie das Umformen und Feilen von Zähnen (Gonzalez et al. 2010). Archäologische Aufzeichnungen über Zahnmodifikationen wurden in vielen Teilen der Welt gefunden, sind jedoch am häufigsten in den alten mesoamerikanischen Zivilisationen (Van Rippen 1917, Whittlesey 1935, Rubin de la Borbolla 1940, Fastlicht 1948, Sweet 1963, Williams & White 2006, Vukovic et al. 2009). Die Maya waren eine mesoamerikanische Zivilisation mit einer hochentwickelten Kultur, die die Halbinsel Yucatán bewohnte, die die mexikanischen Bundesstaaten Yucatán, Campeche und Quintana Roo umfasst; den nördlichen Teil der Nation Belize; und den Norden Guatemalas. Die Geschichte der Nation begann etwa 2500 v. Chr., aber ihre Kultur blühte von 300 n. Chr. bis 900 n. Chr. (Whittington & Reed 2006, Williams & White 2006). Basierend auf archäologischen Funden waren mindestens 60 % der Gesamtbevölkerung in irgendeiner Form der Zahnmodifikation engagiert (Tiesler 1999).

In Mayas Zahnarztpraxis wurden Zähne zu Spitzen gefeilt, in Rechtecke geschliffen oder Kavitäten vorbereitet, um die Einsetzung von runden Steinen in über hundert verschiedenen Mustern zu ermöglichen. Dieses relativ komplexe Verfahren wurde mit einem harten Rohr durchgeführt, das zwischen den Händen oder in einem Seilbohrer gedreht wurde, wobei eine Schlämme aus pulverisiertem Quarz in Wasser als Schleifmittel verwendet wurde, um eine Kavität durch den Zahnschmelz zu schneiden, um die Platzierung eines Inlays zu ermöglichen (Whittington & Reed 2006, Williams & White 2006, Vukovic et al. 2009, Gonzalez et al. 2010). Diese Inlays bestanden aus verschiedenen Mineralien und wurden so präzise geschliffen, dass der Kleber so effektiv war, dass viele Gräber, die von Archäologen heute gefunden wurden, sie immer noch fest an ihrem Platz haben (Williams & White 2006, Gonzalez et al. 2010).

Die meisten Studien auf diesem Gebiet befassen sich mit der Beschreibung und Klassifizierung künstlich veränderter Zähne; dennoch haben nur wenige die Folgen für den Zahn und das umgebende Gewebe untersucht (Gwinnett & Gorelick 1979). Diese Studien wurden mit Röntgen- und Rasterelektronenmikroskopie durchgeführt und haben gezeigt, dass in den meisten Fällen der Boden der Kavität, die für das Inlay vorbereitet wurde, in einem Abstand von der Pulpa blieb. Es wurde jedoch auch von einer Perforation der Pulpa berichtet, die letztendlich zu periapikalen Erkrankungen und Abszessbildung führte (Fastlicht 1948, Tiesler 2002, Whittington & Reed 2006, Gonzalez et al. 2010).

Das Ziel dieser ex vivo-Studie war es, die anatomische Beziehung zwischen der für den Inlay-Stein vorbereiteten Kavität und dem Pulpenraum in den Zähnen der Maya dreidimensional zu bewerten und ihren Einfluss innerhalb der Pulpenhöhle mithilfe der Mikro-Computertomographie zu untersuchen.

Materialien und Methoden

Sechs gut erhaltene Zähne der Maya, die von einem privaten Sammler gespendet und an einem archäologischen Standort in Guatemala (ungefähr 1600 Jahre alt) gefunden wurden, wurden ausgewählt. Alle Zähne hatten einen oder zwei Inlay-Steine auf der bukkalen Oberfläche der Krone.

Für das experimentelle Verfahren wurde jedes Präparat vertikal auf einem Metallhalter in der Mitte der Bühne positioniert und in einem Desktop-Röntgen-Mikrofokus-CT-Scanner (SkyScan 1174v2; SkyScan N.V.) mit einer isotropen Auflösung von 22,5 μm, einem Rotationsschritt von 0,70°, einem Rotationswinkel von 180° und einer Belichtungszeit von 3,1 Sekunden gescannt, wobei ein 1 mm dicker Aluminiumfilter verwendet wurde. Das System bestand aus einem geschlossenen, luftgekühlten Röntgenröhren (20–50 kV, 40W, 800 μA) mit einem präzisen Objektmanipulator mit zwei Translationen und einer Rotationsrichtung. Das System umfasste auch eine 14-Bit-CCD-Kamera, die auf einem 1,3-Megapixel (1304 · 1024 Pixel) CCD-Sensor basierte.

Die Bilder jedes Exemplars wurden von der Wurzel bis zur Krone mit spezieller Software (NRecon v1.6.1.5; SkyScan) rekonstruiert, die axiale Querschnitte der inneren Struktur der Proben in etwa 450 Schichten bereitstellte. CTan v1.11 und CTVol v2.1 (Skyscan) wurden für die dreidimensionale Visualisierung und qualitative Analyse der äußeren und inneren Anatomie der Zähne verwendet.

Ergebnisse

Die Probe umfasste sechs obere Zähne: zwei Eckzähne (Proben 1 und 3), einen Prämolaren (Probe 2), zwei zentrale Schneidezähne (Proben 4 und 5) und einen seitlichen Schneidezahn (Probe 6). Abbildung 1 zeigt die dreidimensionalen Rekonstruktionen der inneren und äußeren Anatomie aller Exemplare. Die Zahnveränderung, die in allen Exemplaren (Spalte A) präsentiert wurde, wurde als Typ E1 klassifiziert (ein Stein auf der bukkalen Fläche der Krone), mit Ausnahme eines seitlichen Schneidezahns (Probe 6), der E2 war (zwei Steine auf der bukkalen Fläche der Krone). Bei den Eckzähnen (Proben 1 und 3) erreichten die Hohlräume, die zum Einsetzen des Einlage-Steins gemacht wurden, nicht die Pulpenkammer (Spalten C bis J). Im Gegensatz dazu perforierten die Hohlräume bei den oberen Schneidezähnen (Proben 4–6) deutlich die Pulpenkammer (Spalten G bis J), was zu massiven inneren entzündlichen Resorptionen (Proben 4 und 5, Spalten C bis F) und einer teilweisen Verkalkung der Pulpenhöhle (Probe 6, Spalten C bis J) führte. Im Prämolaren (Probe 2) wurde nur eine kleine Perforation der Pulpenkammer unter dem bukkalen Höcker (Spalte H) beobachtet, ohne morphologische Veränderung des darunterliegenden Dentins (Spalten C bis J).

Diskussion

Heutzutage stellen weiße, richtig geformte, gut ausgerichtete Zähne den Standard für Schönheit dar und sind auch ein Indikator für Gesundheit, Hygiene und wirtschaftlichen Status (Gonzalez et al. 2010). Dennoch war in den antiken mesoamerikanischen Zivilisationen die nichttherapeutische Zahnmodifikation ein Unterscheidungsmerkmal für hohen Status (Romero Molina 1970), für die Zugehörigkeit zu einem Stamm oder Clan (Alt et al. 1998) oder für Schönheit (Van Rippen 1917, Rubin de la Borbolla 1940, Fastlicht 1948).

Eine vollständige Klassifikation künstlicher Modifikationen menschlicher Zähne wurde von Alt et al. (1998) erstellt. Die vorliegende Studie verwendete jedoch das System von Romero Molina (1970), da es den mesoamerikanischen Standard für die Kategorisierung darstellt (Williams & White 2006).

Romero definierte sieben grundlegende Typen von Zahnmodifikationen basierend auf der Untersuchung einer Sammlung von 1212 Zähnen. Jeder Typ wurde in mindestens fünf Varianten unterteilt, was zu insgesamt 59 verschiedenen Typen führte, die entsprechend der Art der Veränderung des Kronenkonturs, der Einbeziehung dekorativer Details auf den bukkalen Oberflächen oder einer Kombination aus beidem klassifiziert wurden (Gonzalez et al. 2010).

Zahnveränderungen wurden überwiegend an den Frontzähnen festgestellt, häufig an den oberen Schneidezähnen und gelegentlich an den oberen Eckzähnen (Rubin de la Borbolla 1940, Fastlicht 1948), obwohl Fälle an oberen Prämolaren dokumentiert wurden (Tiesler 1999). Regionale Unterschiede wurden auch hinsichtlich der Art der Zahnveränderung beobachtet. López Olivares (2006) berichtete, dass Romeros Typen E, F und G in Guatemala häufiger vorkamen, was die Theorie unterstützt, dass sie möglicherweise eine Identifikation mit einer lokalen Gemeinschaft oder familiären Abstammung darstellen (Williams & White 2006). Diese Ergebnisse stimmen mit den analysierten Proben überein.

In der Maya-Kultur war die Veränderung des Kronenkonturs die häufigste Form der Zahnveränderung, gefolgt von Einlagen oder Inkrustationen (Gonzalez et al. 2010). Die Arten von Steinen, die für die Einlagen verwendet wurden, variierten geografisch und zeitlich, umfassen jedoch Pyrit, Jade, Türkis, Jadeit, Hämatit und Obsidian (Sweet 1963). In der vorliegenden Studie bestanden die Einlagen aus verschiedenen Mineralien, und ihre Radiopazität variierte; es wurde kein Versuch unternommen, ihre Bestandteile zu identifizieren, da dies die Proben beschädigen würde.

Die überzeugendsten Beweise dafür, dass Zahnmodifikationen an lebenden Subjekten der Maya-Zivilisation praktiziert wurden, stammen von Zahnkrankheiten, die mit übermäßiger Zahnpräparation in Verbindung stehen (Fastlicht 1948, Gwinnett & Gorelick 1979, Tiesler 1999, Whittington & Reed 2006, Gonzalez et al. 2010). Durch den Einsatz von Radiographie beobachteten Zahnärzte und Anthropologen periapikale Radioluzenzen, die mit modifizierten Zähnen in Zusammenhang standen (Rubin de la Borbolla 1940, Fastlicht 1948, Romero Molina 1970, Whittington & Reed 2006, Gonzalez et al. 2010).

Bezüglich der Proben 1 und 3 (oberkieferseitige Eckzähne) blieb die anatomische Beziehung zwischen der Basis der Kavität und dem Pulpenraum von dem Pulpenraum entfernt. Folglich kann geschlossen werden, dass das Modifikationsverfahren keine Verletzung des Pulpengewebes verursachte. Andererseits hatte Probe 2 (Prämolarenzahn) eine freiliegende Pulpenkammer unter dem bukkalen Höcker. Inlays wurden entweder durch Druck oder Zement gesichert (Rubin de la Borbolla 1940), und obwohl ihre Zusammensetzung praktisch identisch mit der von Portlandzement war (Sweet 1963), wurde unter dem Inlay keine harte Gewebeschicht beobachtet. Mehrere Reaktions- und Interaktionsniveaus treten als Reaktion auf mechanische Verletzungen der Zahnpulpa auf. Je nach Schwere und Dauer des Schadens sowie der Reaktion des Wirts können zwei unterschiedliche Veränderungen des harten Gewebes induziert werden: Resorption oder Verkalkung (Torabinejad & Walton 2009), wie in den Proben 4–6 beobachtet.

Es wurden drei Formen der internen Wurzelresorption berichtet, obwohl unterschiedliche Terminologien verwendet wurden, um sie zu beschreiben: Oberflächen-, entzündliche und Ersatzresorptionen (Levin et al. 2009). Letztere tritt auf, wenn nur kleine Bereiche der Wurzelkanalwand resorbiert wurden; sie könnte selbstlimitierend sein und sich reparieren, wenn das Zahnmark relativ gesund ist und der reizende Stimulus entfernt wurde (Andreasen et al. 2007). Letzteres ist eine metaplastische Art der Veränderung des Zahnmarks, bei der das Zahnmark zunächst durch Knochen ersetzt wird und anschließend das Dentin durch Knochen ersetzt wird, der lamellenartig erscheint, mit eingeschlossenen osteozytenähnlichen Zellen, die Osteone ähneln (Andreasen et al. 2007, Patel et al. 2010).

In der vorliegenden Studie deutete die dreidimensionale Rekonstruktion der Proben 4 und 5 darauf hin, dass beide Zähne eine interne entzündliche Resorption entwickelt haben, d.h. eine progressive Zerstörung des intraradikulären Dentins und der Dentinkanälchen entlang der Kanalwände (Lyroudia et al. 2002). Obwohl chronische Entzündungen häufig bei pulpa-Infektionen vorhanden sind, herrschen andere Bedingungen für die Rekrutierung und Aktivierung von Odontoklast-Vorläufern innerhalb des Zahnmarks vor (Patel et al. 2010), zum Beispiel muss die angrenzende Odontoblastenschicht und das Prädentin gestört werden, damit die aktivierten klastischen Zellen an das intraradikulär mineralisierte Dentin haften können (Wedenberg & Lindskog 1985); das Zahnmarkgewebe apikal zur resorptiven Läsion muss eine lebensfähige Blutversorgung haben, um Zellen und deren Nährstoffe bereitzustellen, während das infizierte nekrotische koronale Zahnmarkgewebe Stimulation für diese Zellen bietet (Tronstad 1988).

In den Proben 4 und 5 ist es möglich, dass die Aktivierung der Odontoklasten aufgrund des Verlusts von Predentin als Folge von Trauma oder übermäßiger Hitze, die während des Modifikationsverfahrens erzeugt wurde (Wedenberg & Lindskog 1985), und der Anwesenheit von infiziertem nekrotischem koronarem Pulpa-Gewebe aufgrund der Exposition der Pulpa gegenüber der Mundumgebung (Torabinejad & Walton 2009) auftrat. Letztendlich, da der Kanal unbehandelt blieb, setzte die interne Resorption fort, bis das entzündete Bindegewebe, das den resorptiven Defekt ausfüllte, degenerierte und die Läsion in apikale Richtung voranschritt (Patel et al. 2010). Degenerative Veränderungen der Pulpa wie Pulpa-Kalkifikation oder Pulpa-Atrophie/Fibrose stehen im Zusammenhang mit dem Altern oder subletalen Verletzungen, was zu chronischer Reizung der Pulpa führt (Levin et al. 2009). Diese pathologische Kalkifikation wird als abnorme Gewebedeposition von Calciumsalzen definiert, zusammen mit kleineren Mengen von Eisen, Magnesium und anderen Mineralsalzen und besteht in zwei Formen. Wenn die Ablagerung in ansonsten normalen Geweben erfolgt, wird sie als metastatische Kalkifikation bezeichnet, und sie resultiert fast immer aus einer Hyperkalzämie, die sekundär zu einer Störung des Calciumstoffwechsels auftritt. Im Gegensatz dazu wird die Ablagerung von Calciumsalzen lokal in sterbenden Geweben als dystrophische Kalkifikation bezeichnet; sie tritt trotz normaler Serumspiegel von Calcium und in Abwesenheit von Störungen im Calciumstoffwechsel auf. Dystrophische Kalkifikation wird in Bereichen der Nekrose, unabhängig davon, ob sie koagulative, kaseöse oder liqefaktive Art sind, und in Herden enzymatischer Nekrose von Fett (Robbins et al. 2010) festgestellt.

In der vorliegenden Studie wurde eine umfangreiche pathologische Verkalkung im mittleren und apikalen Drittel des Wurzelkanals der Probe 6 (maxillärer seitlicher Schneidezahn) beobachtet. In diesem Fall hatte eine der Kavitäten, die für die Einlage geschaffen wurden, das Pulpagewebe erreicht. Als Reaktion auf Gewebeschäden in einer chronisch entzündeten Pulpa wurden Thromben in Blutgefäßen und Kollagenscheiden um die Gefäßwände als mögliche Orte für den Beginn dystrophischer Verkalkungen angesehen. Mit zunehmender Reizung nahm auch die Menge der Verkalkung zu, was zu einer teilweisen Verstopfung des Wurzelkanals führte (Torabinejad & Walton 2009).

Schlussfolgerungen

Absichtliche Modifikationen menschlicher Zähne haben anthropologische und soziale Bedeutung. Ihr Studium hilft, das vergangene und gegenwärtige menschliche Verhalten aus einer geographischen, kulturellen, religiösen und ästhetischen Perspektive zu verstehen. Die Tomographie-Analyse der Zähne der alten Maya-Zivilisation zeigte, dass die Einlagekavitäten die Pulpenkammer in den maxillären Schneidezähnen und Prämolaren erreichten, mit dem Potenzial, Pulpa- und periapikale Erkrankungen zu verursachen.

Autoren: M. A. Versiani, M. D. Sousa-Neto & J. D. Pécora

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