Specific aspects of the radiographic morphometric and densitometric characteristics of mandible of the rats with experimental diabetes mellitus after tooth extraction

Abstract

Diabetes mellitus is regarded today as a metabolic disease, which is considered to be a modulator of endodontic infections, is responsible for altering the immune and inflammatory responses, impedes the healing process, and contributes to damage of organs and tissues of the body, including tooth pulp and periapical tissues. The aim of the work is to study the radiographic characteristics of the dental septum of the alveolar crest of the mandible, crown and root of the low molars of rats with experimental streptozotocin diabetes at different times of the post-extraction period (the 1st, 7th and 14th day). Materials and methods. Studies were conducted on 120 male Wistar rats, 8–10 months old, divided into eight groups of 15 animals each. The experimental diabetes mellitus was modelled in 45 animals by a single administration of streptozotocin interperitoneally (SIGMA Chemical, the USA) at a dose of 50 mg/kg, diluted in 0.5 ml of 0.1 M citrate buffer (pH 4.5) ex tempore, on the 21st day after its induction the level of fasting glucose was determined (by the glucose oxidise method using standard test strips Test Strip II, glucometer Glucocard, Japan), which was 24.7 ± 2.2 mM/l. The extraction of the first low molar of the right mandible was realised using thiopental anaesthesia (40 mg / kg dose) with additional local infiltration anaesthesia with Ubistesine (3M Deutschland GmbH, Germany).On the 1st, 7th, and 14th day, dates that correspond to the experiment after the extraction of the tooth, the rats were decapitated using thiopental anaesthesia (dose 40 mg/kg).The visiography of the mandible was performed using a computerized 3D CBCT tomograph Panoura 18S Panoramic 3D. With the help of digital image analysis the radiographic density of tissues of the alveolar socket of the removed 1st molar, crown of the 1st, 2nd and 3rd molars, their root and dental septum of the alveolar crest were determined. The results. Radiological density of the interalveolar and interradicular septa between the 1st–3rd molar and the 1st molar root, which is the most traumatized and loaded rats’ tooth, is decreased in the rats with experimental diabetes mellitus. Tooth extraction in the rats with diabetes mellitus results in the increase (not in the decrease as it is observed in control group) of radiological density a day after in the alveolar socket and the adjacent 2nd and 3rd molars, that may be caused by significant infiltration related to the secondary alteration. The final stage of the local inflammatory reaction resorptive phase that corresponds to the 7th day of post-extraction period is characterized by almost complete restoration of the alveolar socket radiological density in the control rats, whereas in the rats with diabetes mellitus radiological density of the studied sites decreases and this process continues on the 14th day. Conclusions. In the work it was found out that the extraction of a tooth in rats with normal carbohydrate metabolism is accompanied by dynamic changes in radiological density not only in the extraction area of the 1st molar (it decreases on the 1st day in the area of the root more than 2.7 times and by 65 % in the area of interalveolar and interradicular septa with its restore to the 14th day), the inflammatory process affects the adjacent 2nd and 3rd molars, leading to its decrease on the 1st day in the area of interalveolar and interradicular septa of the 2nd molar by 24.4 % and 3rd molar – by 16.8 % with its restore to the 7th day. It was revealed that the pre-existing early resorptive phase of the local inflammatory reaction ends by the 7th day of the post-extraction period, changing to the reparative by the 14th day. The development of experimental diabetes mellitus in rats leads to an increase in resorptive processes in the mandible bone tissue, which is manifested by a decrease in radiological density in the area of the 1st molar root by 2.27 times along with its increase in the interalveolar and interradicular septa area of all three low molars by 22.0 %, 21.8 % and 18.3 %, respectively. Experimental diabetes contributes to the particular course of the wound process after tooth extraction. At the same time, it is an important pathogenetic link for the formation of complications due to the disturbance of the resorption-reparative relationship in the area of the alveolar socket and the adjacent molars.

Цукровий діабет є метаболічним захворюванням, яке вважають модулятором ендодонтичних інфекцій, зумовлює зміну імунної та запальної відповідей, порушує процес загоєння, спричиняє пошкодження органів і тканин організму, включаючи пульпу зуба й періапікальні тканини. Мета роботи – вивчити радіографічні характеристики кісткових перетинок альвеолярного гребеня мандибули, коронки й кореня нижніх молярів у щурів з експериментальним стрептозотоциновим діабетом у різні терміни постекстракційного періоду (1, 7 та 14 доба). Матеріали та методи. Дослідження виконали на 120 щурах-самцях лінії Wistar віком 8–10 місяців, яких поділили на 8 груп по 15 тварин у кожній. Експериментальний цукровий діабет моделювали 45 тваринам одноразовим введенням внутрішньочеревно стрептозотоцину (SIGMA Chemical, США) в дозі 50 мг/кг, розведеного в 0,5 мл 0,1 М цитратного буфера (рН 4,5) ex tempore; на 21 день після його індукції рівень глюкози натще (глюкозооксидазним методом, використовуючи стандартні тест-смужки TestStrip II, глюкоментр Glucocard, Японія) становив 24,7 ± 2,2 мМ/л. Видалення перших нижніх молярів правої мандибули виконали під тіопенталовим наркозом (доза 40 мг/кг) з додатковою місцевою інфільтраційною анестезією «Убістезин» (3МДойчландГмбХ, ФРН). На 1, 7 та 14 добу, відповідні експерименту терміни після екстракції зуба, щурів декапітували під тіопенталовим наркозом (доза 40 мг/кг). Візіографію мандибули виконали за допомогою комп’ютерного 3D томографа для проведення конусно-променевої томографії Panoura 18S Panoramic 3D. За допомогою цифрового аналізу зображення визначали радіографічну щільність тканин альвеолярної лунки видаленого 1 моляра, коронки 1, 2 і 3 молярів, їхніх коренів і кісткових перетинок альвеолярного гребеня. Результати. Встановили, що у щурів з експериментальним цукровим діабетом спостерігають зниження радіологічної щільності кореня зуба 1 моляра як найбільш травмованого через навантаження зуба в щурів, а також інтеральвеолярно-радикулярних перетинок у регіоні 1–3 молярів. Видалення зуба на тлі цукрового діабету призводить до підвищення, а не зниження показника радіологічної щільності на 1 добу в області альвеолярної лунки та поруч розташованих 2 і 3 молярів, що може бути наслідком значної інфільтрації, яка пов’язана з розвитком вторинної альтерації. Завершальний етап резорбтивної фази місцевої запальної реакції, якому відповідає 7 доба постекстракційного періоду, в контрольних щурів характеризується майже повним відновленням радіологічної щільності кісткової тканини, а на тлі цукрового діабету радіологічна щільність вивчених ділянок знижується, і цей процес триває і на 14 добу. Висновки. Видалення зуба щурам із нормальними показниками вуглеводного обміну супроводжується динамічними змінами радіологічної щільності не тільки в області екстракції 1 моляра (на 1 добу її зниженням в області кореня видаленого зуба більш ніж у 2,7 раза та на 65 % в області інтеральвеолярно-радикулярних перетинок із відновленням до 14 доби), запальний процес включає і 2, 3 моляри, призводячи до зниження її на 1 добу в області інтеральвеолярно-радикулярних перетинок 2 моляри на 24,4 %, 3 – на 16,8 % з відновленням показника на 7 добу. Виявлено, що рання резорбтивна фаза місцевої запальної реакції закінчується до 7 доби постекстракційного періоду, змінюючись до 14 доби на репаративну. Розвиток експериментального цукрового діабету в щурів призводить до посилення резорбтивних процесів у кістковій тканині мандибули, що виявляється зниженням радіологічної щільності в області кореня 1 моляра у 2,27 раза, але підвищенням в області інтеральвеолярно-радикулярних перетинок усіх 3 нижніх молярів на 22,0 %, 21,8 % та 18,3 % відповідно. Експериментальний цукровий діабет впливає і на особливості перебігу ранового процесу після видалення зуба. Він є важливою патогенетичною ланкою формування ускладнень через порушення Сахарный диабет – метаболическое заболевание, которое считают модулятором эндодонтической инфекции, способствует повреждению органов и тканей организма, включая пульпу зуба и периапикальные ткани. Цель работы – изучить радиографические характеристики костных перегородок альвеолярного гребня мандибулы, коронки и корня нижних моляров у крыс с экспериментальным стрептозотоциновым диабетом в разные сроки постэкстракционного периода (1, 7 и 14 сутки). Материалы и методы. Исследования проведены на 120 крысах-самцах линии Wistar, возрастом 8–10 месяцев, распределенных на 8 групп по 15 животных в каждой. Экспериментальный сахарный диабет моделировали 45 животным однократным введением внутрибрюшинно стрептозотоцина (SIGMA Chemical, США) в дозе 50 мг/кг, разведенного в 0,5 мл 0,1 М цитратного буфера (рН 4,5) ex tempore, на 21 день после его индукции уровень тощаковой глюкозы (глюкозооксидазным методом с использованием стандартных тест-полосок TestStrip II, глюкоментр Glucocard, Японія) составил 24,7 ± 2,2 мМ/л. Удаление первого нижнего моляра правой мандибулы проводили под тиопенталовым наркозом (доза 40 мг/кг) с дополнительной местной инфильтрационной анестезиею «Убистезином» (3М Дойчланд ГмбХ, ФРГ). На 1, 7 и 14 сутки, соответствующие эксперименту сроки после экстракции зуба, крыс декапитировали под тиопенталовым наркозом (доза 40 мг/кг). Визиографию мандибулы проводили с помощью компьютерного 3D томографа для проведения конусно-лучевой томографии Panoura 18S Panoramic 3D. С помощью цифрового анализа изображения определения радиографическую плотность тканей альвеолярной лунки удаленного 1 моляра, коронки 1, 2 и 3 моляров их корня и костных перегородок альвеолярного гребня. Результаты. Установлено, что у крыс с экспериментальным сахарным диабетом наблюдают снижение радиологической плотности корня зуба 1 моляра как наиболее травмируемого и нагружаемого зуба у крыс, а также интеральвеолярно-радикулярных перегородок в регионе 1–3 моляров. Удаление зуба на фоне сахарного диабета приводит к повышению, а не снижению показателя радиологической плотности на 1 сутки в области альвеолярной лунки и рядом стоящих 2 и 3 моляров, что может быть следствием значительной инфильтрации, связанной с развитием выраженной вторичной альтерации. Завершающий этап резорбтивной фазы местной воспалительной реакции, которому соответствуют 7 сутки постэкстракционного периода, у контрольных крыс характеризуется практически полным восстановление радиологической плотности костной ткани, а на фоне сахарного диабета радиологическая плотность изученных участков снижается, и этот процесс продолжается на 14 сутки. Выводы. Удаление зуба крысам с нормальными показателями углеводного обмена сопровождается динамичными изменениями радиологической плотности не только в области экстракции 1 моляра (на 1 сутки ее снижением в области корня удаленного зуба более чем в 2,7 раза и на 65 % в области интеральвеолярно-радикулярных перегородок с вос¬становлением к 14 дню), воспалительный процесс затрагивает рядом стоящие 2 и 3 моляры, приводя к ее снижению на 1 сутки в области интеральвеолярно-радикулярных перегородок 2 моляра на 24,4 %, 3 – на 16,8 % с восстановлением показателя на 7 день. Установлено, что ранняя резорбтивная фаза местной воспалительной реакции заканчивается к 7 суткам постэкстракционного периода, сменяясь к 14 дню репаративной. Развитие экспериментального сахарного диабета у крыс приводит к усилению резорбтивных процессов в костной ткани мандибулы, что проявляется снижением радиологической плотности в области корня 1 моляра в 2,27 раза, но повышением в области интеральвеолярно-ра¬дикулярных перегородок всех трех нижних моляров на 22,0 %, 21,8 % и 18,3 % соответственно. Экспериментальный сахарный диабет вносит свой вклад в особенности течения раневого процесса после удаления зуба. Он является важным патогенетическим звеном формирования осложнений из-за нарушения резорбционно-репаративных взаи¬моотношений в области альвеолярной лунки и прилежащих моляров.