Aplicación de la microscopía electrónica de barrido (sem) con microsonda al estudio de la determinación de la edad a partir del diente

Resumen

INTRODUCCIÓN El diente se divide en corona y raíz. La naturaleza propia del diente humano, posee tres tejidos duros: -Esmalte -Dentina -Cemento La corona esta cubierta de esmalte, que es duro y completamente acelular, y el tejido más mineralizado del cuerpo humano. Se compone en un 95% de cristales inorgánicos de hidroxiapatita (Ca10 (PO4) 6(OH)2) (expresado en tanto por ciento en peso), el resto es matriz compuesta por agua en un 4% y proteínas en un 1%. La raíz esta cubierta por cemento, mineralizado en un 50% por cristales de hidroxiapatita, siendo el resto matriz orgánica de colágeno. Debajo del esmalte y del cemento, hay un tercer tejido duro, la dentina, que forma el cuerpo del diente. Se compone de un 70% de sustancia mineralizada en forma de cristales de hidroxiapatita, un 20% de material orgánico, que es principalmente fibras de colágeno; mientras que el restante 10% es agua. La dentina mineralizada junto con el tejido pulpar forma el complejo dentino pulpar, que es el responsable de la formación y mantenimiento del tejido dental. (Barrancos,1981). La medida de los cambios en los tejidos dentales en relación con la edad se usa a menudo para estimar la edad de un individuo. Gracias al avance de las nuevas tecnologías, disponemos de nuevos métodos de medidas estandarizables y reproducibles. Para determinar la edad del diente, nos hemos basado en parámetros morfológicamente diferentes obtenidos de estudios previos (López Nicolás et al, 1989, 1990, 1991,1993, 1996). MICROSCOPICAMENTE Los cristales de hidroxiapatita están formados por iones de calcio, fosfato y grupos hidroxilo. Los iones Ca2+ ocupan dos tipos de posiciones, los Ca2+ en columna ocupan los vértices, mientras que los iones Ca2+ en triángulo se sitúan en el interior de cada hexágono. Considerándo seis de estos últimos, su disposición forma dos triángulos equiláteros superpuestos según la dirección del eje c y girados 60º. En el hidroxiapatito los hidroxilos no se sitúan en el mismo plano que el Ca2+, en triángulo, sino que están ligeramente desplazados. Esmalte En el individuo adulto está compuesto en un 96-98% de sustancia inorgánica dispuesta en cristales de hidroxiapatita que se encuentra dispuesta a modo de prismas y que es la unidad estructural del esmalte. Aun dentro de su bajo contenido proteico existen dos tipos de proteínas, las amelogeninas, que se eliminan durante la maduración y otras minoritarias llamadas enamelinas o esmaltelinas que persisten en el esmalte maduro. Complejo dentino-pulpar Se compone en un 7% de sustancia inorgánica, 12% H2O y 18% sustancia orgánica. Dentro de la sustancia orgánica podemos encontrar diversos conglomerados proteicos, tales como glicoproteínas poco acídicas, fosfoproteinas (fosforinas), glicoproteínas aniónicas y proteoglicanos de bajo peso molecular. (Mjör, 1989). Cemento Se compone principalmente de tejido conectivo duro, sirviendo de anclaje de las fibras del ligamento periodontal a la raíz del diente; se trata de un tejido no vascularizado, que no presenta periodos alternantes de reabsorción y aposición, sino que sufre un aumento progresivo a lo largo de toda la vida.(Barrancos,1981) HIPÓTESIS DE TRABAJO La edad debe provocar una pérdida de calcio, con un incremento de su deposición en las zonas del diente de mayor intensidad metabólica, dentina reactiva. En el esmalte dental debemos encontrar un incremento de las concentraciones de hidroxiapatita debido a los procesos de deshidratación asociados a la edad. OBJETIVOS " Realizar un trabajo sobre la población de nuestro medio, para disponer de una herramienta de trabajo útil, para la resolución de casos prácticos que puedan presentarse en nuestro quehacer medico legal. " Estudiar la disposición y variación de metales en las distintas estructuras dentales mediante microscopio electrónico de transmisión, en cuanto a sus interrelaciones y en lo referente a sus dependencias con la edad. " Determinar si estas preconclusiones, pueden resultar significativas a la hora de determinar el cálculo de la edad sobre la estructura dental. MATERIAL Y MÉTODOS Hemos usado un microscopio electrónico de transmisión modelo Jeol 6100 (detector de microanálisis INCA de Oxford). Tiempo de adquisición de 50 segundos, tiempo muerto inferior al 30%, 20 Kv, resolución de imagen 2048¿1536, velocidad rápida, data: 8 bits. En cada diente hemos analizado tres zonas en esmalte, dentina y cemento dental, midiendo los siguientes elementos: O (oxigeno), F(fluor), Na (sodio), Mg(magnesio), P(fósforo), S(azufre), Cl(cloro), K(potasio), Ca (calcio), Mn (manganeso), Fe(hierro), Co(cobalto), Cu(cobre), Zn(zinc), As(arsénico), Se(selenio), Pb(plomo). Para evitar el problema del coeficiente de variación de los diferentes elementos analizados, de modo que sea inferior al 10%, hemos seleccionado una zona del diente y de cada una se han realizado tres medidas, siendo la media el valor usado en el resultado final. Distribución de la muestra En la presente experiencia se han realizado un total 74 dientes uniradiculares (55 incisivos centrales y 19 caninos) de 74 personas diferentes. Las edades están comprendidas entre un mínimo de 30 años y un máximo de 85, siendo la edad media de la muestra 59.51 años. La muestra escogida presenta una desviación estándar de 12.38. Las edades se encuentran comprendidas porcentualmente en los siguientes intervalos: Grupo 1: 30-40 años. 8 casos. 10.81% Grupo 2: 41-50 años. 11 casos. 14.86% Grupo 3: 50-60 años. 14 casos. 18.92% Grupo 4: 61-70 años. 28 casos. 37.84% Grupo 5: >70 años.13 casos. 17.56% Toma de muestras Los dientes de han extraído en el curso de la asistencia clínica prestada en diferentes consultas estomatológicas de la ciudad de Murcia. Fueron rechazados todos los que presentaban una patología estructural evidente, procesando sólo los que aparentemente estaban sanos y que en su mayoría fueron extraídos por pérdida de inserción o indicación protésica. La extracción se realizó mediante exodoncia simple con el fórceps adecuado y previa anestesia local, con derivados de la cocaína. Una vez obtenidos los dientes se introducen en una solución al 10% de formol tamponado durante un periodo mínimo de 10 días, al objeto de conseguir la fijación del material orgánico contenido en la pieza y como método de desinfección para su posterior manipulación. Corte de la muestra Las muestras fueron procesadas mediante el corte sagital y medio del diente, utilizando para ello una cortadora de disco de banda continua de marca MONDIALCOUP, puliendo los cortes con polvos de carborundum (carburo de silicio) de los números 320, 600 y 1000. de esta forma se obtienen dos mitades, de las cuales una se rechaza debido al proceso de abrasión sufrido, mientras que la otra se fija en un porta con resina sintética termoplástica marca LAKESITE. Estas muestras fueron empleadas por el Dr. Manuel López Nicolás en su tesis doctoral "Aplicación del análisis automatizado de imagen (I.B.A.S.) al estudio morfométrico del diente, para el cálculo de la edad" 1988; y cedidas para la realización del presente estudio. Para poder llevar a cabo nuestro estudio, hubo de someter a las muestras así obtenidas, a un proceso de carbonatación (servicio de microscopia electrónica- S.A.C.E del Campus Universitario de Espinardo, Región de Murcia), con el fin de poder obtener las determinaciones del microanálisis. Para minimizar una posible variación en el proceso, éste fue siempre cumplimentado por el mismo operador. RESULTADOS Realizamos un análisis de correlación lineal simple y un análisis de regresión lineal simple, obteniéndose un coeficiente de correlación, de determinación y nivel de significación que nos permiten expresar la edad en función de las restantes variables. También se realizó un análisis de correlación y regresión lineal múltiple de la variable edad en función de los grupos de variables con el fin de obtener fórmulas de predicción de la edad a partir del conocimiento parcial de las restantes variables. Análogamente se obtuvieron los coeficientes de correlación y determinación para obtener una medida de la dependencia y un porcentaje de explicación. Al realizar una matriz de correlación se ha podido calcular la relación estadística existente entre la edad y el estudio de los cristales de hidroxiapatita en esmalte, dentina y cemento. Los análisis fueron realizados aplicando el paquete estadístico BMDP del Centro de Proceso de datos de la Universidad de Murcia. DISCUSIÓN Aunque otros estudios han empleado el uso de la microscopía electrónica de transmisión en la estimación del cálculo de la edad dental (Porter Porter AE, Nalla RK, Minor A, Jinschek JR, Kisielowski C, Radmilovic V, 2005) no hemos encontrado bibliografía en relación con el uso de esta técnica en la determinación de la edad por medio de determinaciones de microanálisis, con lo que no nos es posible establecer comparativa con resultados de investigaciones previas que se hubieran podido obtener en este ámbito. La atricción, el cambio de color, la recesión periodontal, la dentina secundaria, la transparencia radicular, la reabsorción radicular y la aposición de cemento, siguen siendo los cambios morfológicos de los dientes más estudiados en relación con la edad. Estudios más recientes, aunque siguen apoyándose en estas directrices, nos aportan nuevas técnicas que, a través de la microscopía electrónica de transmisión, (López M., Morales A., Luna A., 1993), superan las limitaciones que hasta el momento nos planteaban las técnicas radiológicas convencionales. La espectroradiometría en el estudio de cambios colorimétricos del esmalte en relación con la edad , (Martin - de las Heras, 2003), resulta ser bastante útil si lo aplicamos junto con otros métodos, así como otras técnicas de imagen que por el momento resultan complejas e aplicar comúnmente en el ámbito de la medicina legal y forense. En dientes multiradiculares, los cambios pulpares son claros en el canal, pero menos evidentes en la raíz; además en sujetos adultos, molares y premolares a menudo se pierden como consecuencia de patologías estructurales evidentes, en las que la integridad del diente se ve seriamente comprometida. Efectivamente, el paso del tiempo en el diente se manifiesta como una deshidratación a nivel de esmalte dental, lo cual explicaría un aumento en la concentración de cristales de hidroxiapatita dental, y por tanto el traslado de los valores observados a una recta lineal de regresión nos confirma la estrecha relación entre ambos parámetros ( p < o.o5). Por otra parte la relación es inversa si nos trasladamos a aquellas zonas del diente con mayor actividad metabólica como es el caso de la dentina reactiva y el cemento radicuar. En estas zonas del diente, debido a la mayor concentración de sustancia proteica, se produce un intercambio heteroiónico entre el calcio divalente, menos estable en los vértices del prisma hexagonal, y otros metales o estructuras moleculares de similar tamaño que, desplazándolo en la red cristalina pasan a ocupar su lugar. Trasladando entonces la nube de datos obtenida en estas zonas dentales, podemos observar como ahora nuestra recta de regresión se marca con pendiente decreciente, resultado de la disminución en la concentración de cristales de hidroxiapatita tanto en dentina como en cemento radicular. Aunque hemos observado cambios a nivel de la estructura dental que guardan correlación con la edad dental, la escasez de la muestra en los intervalos de menor edad, generan una gran dispersión en la nube de datos , de forma que las rectas aparecen con una suave pendiente de inclinación. La dificultad de encontrar muestras en los intervalos que comprenden menores franjas de edad limita bastante la uniformidad de los datos, al igual que la escasez de caninos empleada en el muestreo hace que no podamos observar diferencias estadísticamente significativas entre los dos tipos de dientes utilizados en este estudio. De esta forma sería interesante desarrollar futuras investigaciones encaminadas a ampliar estas nuevas técnicas de determinación de la edad, que tal vez pudiera incluir un mayor muestreo, tanto a nivel de la franja de edad como del tipo de diente a estudiar. CONCLUSIONES - Existe una relación estadísticamente significativa entre la edad y el contenido en calcio de la hidroxiapatita dental. - Existe una disminución en las concentraciones de hidroxiapatita en la dentina secundaria y el cemento, y un incremento en el esmalte directamente ligados al aumento de la edad. - El calcio de la hidroxiapatita es sustituido por diferentes elementos metálicos a lo largo del envejecimiento dental. - El estudio de las concentraciones de la hidroxiapatita nos permite el cálculo de la edad de un individuo a partir de un diente.