Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Histologische Untersuchungen am Ligamentum periodontale des Pferdebackenzahns

Wulff, Wiebke

The periodontal ligament (PDL) of equine cheek teeth, which are of the hypsodont type, is challenged to respond to several functional demands. It has to withstand the forces of mastication. Simultaneously, the PDL has to permit or even generates the life-long eruption of the teeth, and it must adapt to the age-dependent change of shape of the teeth. The PDL from the upper and lower jaws’ first molars (109, 209, 309, 409) of horses from different age groups (A: 1-5 years, B: 6-15 years, C: >15 years) was histologically examined in a light or polarized-light microscope. The PDL’s specimens and its surrounding tissues were taken with a diamond saw from three horizontal levels (gingival, middle and apical) on the lingual/palatinal and buccal aspects of the tooth. After decalcification (EDTA 25%) and embedding in paraffin wax, the sections were stained (hematoxylin-eosin, toluidine blue, Masson-Goldner trichrome) and investigated in transverse and horizontal section plains. Special attention was paid to the architecture of the PDL’s collagen fiber apparatus. Considering parameters of collagen fiber organisation (fibers/bundles/fascicles), and their three-dimensional course, the collagen fiber apparatus displayed age-related changes within the three designated horizontal levels. These characteristics were schematically presented. The following results of this study shall be emphasized: ·        On the gingival level, the collagen fiber apparatus displayed the same specific arrangement in all age groups. Collagen fibers were arranged in densely packed fascicles. Their course was heterogeneous, consequently 9 different groups of collagen fascicles were distinguished. ·        In contrast, on the middle level, the architecture of the collagen fiber apparatus differed between the three age groups. With increasing age of the horses, the collagen fiber arrangement displayed the following changes: a)     increase of density and bundling of collagen fibers, b)     increase of collagen fascicles with a cementoalveolar orientation, c)      increase of inclination of the cementoalveolar fascicles towards the dental surface, d)     reduction of collagen fascicles orientated parallel to the dental surface. ·        Due to the age-dependent different states of root development, the architecture of the collagen fiber apparatus varied extremely on the apical level. In young horses (age group A: 1-5 years), predominantly loosely packed single fibers and bundles occurred, while in older horses (C: >15 years) there were mainly densely packed fascicles with a cementoalveolar alignment. These age-dependent structural variations on the three horizontal levels of the PDL are interpreted as adaptations to the following functional demands:  - The specific collagen fiber alignment and bundling is related to a distinct distribution and quality of the masticatory forces (pressure and tension) along the tooth surface.  - The increase of density of the collagen fiber arrangement is an adaptation to maintain tooth support as the attachment area of the PDL decreases due to the age-dependent shortening of the tooth.

Das Ligamentum periodontale (PDL) des hypsodonten Pferdebackenzahns hat verschiedene funktionelle Anforderungen zu erfüllen: Es muss nicht nur den ständig auf den Zahn einwirkenden Kaukräften entgegenwirken, sondern zudem den lebenslangen Nachschub (Eruption) des Zahnes gewährleisten und sich an die mit dem Alter verändernden Zahnformen anpassen. Am Beispiel des ersten molaren Backenzahns (M1) aus dem Ober- und Unterkiefer (Triadan: 109, 209, 309, 409) wurde das PDL von verschieden alten Großpferden (Altersgruppe A: 1-5 J., Altersgruppe B: 6-15 J., Altersgruppe C: >15 J.) histologisch untersucht. Proben des PDL wurden zusammen mit dem benachbarten Zahnzement und Alveolarknochen entnommen (Diamantsäge), und zwar aus drei verschiedenen Regionen (gingivales, mittleres und apikales Drittel) der lingualen/palatinalen und bukkalen Zahnseiten. Nach Entkalkung (EDTA 25%) und Einbettung in Paraffin wurden die Schnittpräparate routinehistologisch gefärbt (HE, Toluidinblau und Masson-Goldner) und licht- und polarisationsmikroskopisch in der transversalen und horizontalen Schnittebene untersucht. Das Hauptaugenmerk galt dabei der Architektur des Kollagenfaserapparates. Die Organisationsform der Kollagenfasern (Faser/Bündel/Faserzug) sowie ihre räumliche Anordnung waren die Parameter, mit denen die besonderen regional- und alterstypischen Merkmale des Kollagenfaserapparates erfasst und anhand schematischer Darstellungen illustriert wurden. Folgende Ergebnisse dieser Untersuchung sollen herausgestellt werden: ·        Im gingivalen Drittel war der Kollagenfaserapparat aller drei Altersgruppen gleichsinnig gestaltet. Die Kollagenfasern arrangierten sich zu dicht gepackten Kollagenfaserzügen. Anhand ihrer räumlichen Ausrichtung wurden 9 Gruppen von Kollagenfaserzügen unterschieden. ·        Im mittleren Drittel des PDL wies der Kollagenfaserapparat hingegen Unterschiede zwischen den drei Altersgruppen auf, und zwar hinsichtlich der räumlichen Ausrichtung sowie der Anordnungsdichte der Kollagenfaserzüge. Mit zunehmendem Alter der Pferde zeigte der Kollagenfaserapparat des PDL: a)     eine dichtere und straffere Anordnung sowie stärkere Bündelung der Kollagenfasern, b)     eine Zunahme von zementoalveolär orientierten Kollagenfaserzügen, c)      eine zunehmend stärkere Neigung der zementoalveolären Kollagenfaserzüge gegenüber der Zementoberfläche, d)     eine Verminderung der Anzahl von Kollagenfaserzügen, die sich parallel zur Zahnoberfläche anordnen. ·        Die Architektur des Kollagenfaserapparates im apikalen Drittel variierte aufgrund der altersabhängigen Wurzelentwicklung erheblich: In der Altersgruppe A (1-5 J.) bestand er aus locker arrangierten Kollagenfasern und -bündeln, in der Altersgruppe C (>15 J.) hingegen aus dicht gepackten zementoalveolären Kollagenfaserzügen. Der periodontale Kollagenfaserapparat des Pferdebackenzahns wies also deutliche bereichs- und alterstypische Charakteristika auf. Diese können im Sinne funktioneller Adaptionen erklärt werden:  - Bereichstypische Ausrichtungen und Bündelungen der Kollagenfasern spiegeln ein Verteilungsmuster qualitativ verschiedener Kaukräfte (Druckkräfte, Zug- und Scherkräfte) wider.  - Das mit dem Alter zunehmend straffere Arrangement des periodontalen Kollagenfaserapparates stellt eine Anpassung an die im Alter kleiner werdende „Anheftungsfläche“ des sich stetig verkürzenden Zahnkörpers dar.

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Wulff, Wiebke: Histologische Untersuchungen am Ligamentum periodontale des Pferdebackenzahns. Hannover 2005. Tierärztliche Hochschule.

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