SD大鼠牙列的顯微CT觀測

葉程心月 湯穎 劉超 沈憶芬 于金華 顧永春

大鼠是口腔醫學研究中最常用的實驗動物之一［1-4］。SD大鼠為白色封閉群大鼠，具有生長速度快、易培養、適應性強等優勢；掌握其精確的牙體解剖結構是開展相關動物實驗的基礎。以往研究提示，大鼠牙齒的數目以及牙冠的形態與小鼠相似，而在牙齒大小和牙根數目上則與小鼠存在一定差異［5］。然而，對關于大鼠牙根及內部髓腔的解剖形態，目前缺乏準確、詳細的報道。

顯微CT精度高，不破壞樣本，便于進行數字化測量分析［6］。本研究采用顯微CT及三維重建技術，探究SD大鼠牙齒的解剖特點，為動物實驗提供依據。

1 材料與方法

1.1 實驗動物及顯微CT掃描

清潔級SD大鼠39只（上海斯萊克實驗動物有限責任公司），其中成年大鼠均為雄性（n＝12），鼠齡范圍：10周～6月（中位數＝3月）；未成年大鼠雌、雄不限 （n＝27），鼠齡 ＜10周；體重范圍（6～400 g）。異氟烷氣體麻醉后脫頸法處死，先分離頭顱對全牙列進行顯微CT（Skyscan 1174，布魯克斯，比利時）掃描（體素56μm）；再隨機分離左、右一側的上、下頜骨和牙列進行高精度掃描（體素18μm）。掃描參數設置為：掃描電壓50 kV，電流800μA。

大鼠全牙列共有16顆牙齒，每一象限有1顆切牙（上、下切牙分別記為I1、I1）和3顆磨牙（上、下磨牙依次記為M1、M2、M3和M1、M2、M3）。

1.2 三維重建及牙體測量

將掃描所得的2D圖像進行三維重建，調用幾何測量模塊進行牙體測量［7］：①切牙：用Mimics 10.01軟件（Materialise公司，比利時）對切牙進行三維重建，再用測量模塊測量切牙的彎曲長度及彎曲半徑，并計算圓心角；②磨牙牙冠測量：牙冠高度為牙冠最高點至釉質牙骨質界（CEJ）平面的垂直距離；牙冠近遠中徑及頰舌徑分別為牙冠在近遠中向及頰舌向最大長度；③磨牙咬合面形態：描述咬合面發育溝的分布及形態、牙尖的數目、位置及磨耗情況；④磨牙牙根：記錄牙根的數目、方位，測量CEJ平面各牙根中心至根尖頂間的三維長度。

1.4 統計學分析

2組間均值的比較采用配對t檢驗，P＜0.05視為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 切牙的解剖形態

左側牙列側面觀，上、下切牙高度彎曲，其唇面輪廓線恰好與一段圓弧相擬合，牙根基部均呈開放狀態，牙釉質覆蓋于牙齒唇面，并稍稍延伸到鄰面。上切牙基部位于無牙區，下切牙基部延伸到M3的下方偏頰側（圖1A～B）。成年大鼠切牙的牙體測量結果見表1。

2.2 磨牙牙冠的解剖形態

左側牙列咬合面觀，磨牙與切牙間有一段無牙區。SD大鼠磨牙牙尖的數目及位置與小鼠非常相似，仍沿用Gaunt牙尖命名體系［8］（圖1C～D）。

圖1 成年SD大鼠牙列的顯微CT三維重建模型Fig 1 Representative micro-CT images and 3D reconstruction of the dentitions of the adult SD rats

表1 成年SD大鼠切牙的測量 （n＝12，）Tab 1 Geometric measurements of the incisors of adult SD rats （n＝12，）

表1 成年SD大鼠切牙的測量 （n＝12，）Tab 1 Geometric measurements of the incisors of adult SD rats （n＝12，）

注：①P＜0.01

牙位 牙長（mm） 彎曲半徑（mm） 弦長（mm） 圓心角（°）I1 25.04±1.88 7.01±0.42 13.69±0.75 204.50±4.00 I1 27.71±1.93① 12.93±0.72① 22.69±1.42① 122.72±4.01①

磨牙組排列成一條直線，由前向后體積依次減小。第一磨牙近遠中徑明顯大于頰舌徑。M1共有8個牙尖，前后向排成3列，中間一列為3個主尖（1、2、3號尖）。每個主尖向頰側分出1個輔尖，分別為B1、B2、B3牙尖。1、2號主尖折向遠中舌側分別分出L1、L2輔尖。每個主尖與其頰、舌側輔尖連成凸向前方的“V”形牙尖嵴（1個發育葉），3道牙尖嵴之間是2道“V”形發育溝，是齲齒好發部位（圖1C，4A）。M2近遠中徑與頰舌徑接近，1號尖及B1尖退化，而L1仍然顯著。M3咬合面呈圓三角形，1號主尖及B1輔尖進一步退化形成近中邊緣嵴，2號主尖及輔尖在頰舌向靠近并融合形成橫嵴，3號尖與B3尖融合成遠中邊緣嵴，橫嵴的前、后方分別形成一個較小的近中窩和較大的遠中窩（圖1C，4C）。側面觀，上頜磨牙牙尖普遍向后傾斜。

M1共有7個牙尖，頰側3個牙尖（B1、B2及B3）分別與舌側3個牙尖（L1、L2、L3）一一對應，遠中還有一個較小的4號尖，頰尖與對應的舌尖相連形成凸向前方的“V”形牙尖嵴，與M1的“V”形發育溝相吻合；下磨牙“V”形牙尖嵴之間是較深的橫溝（transverse fissure，Tf），也是齲齒好發部位（圖1D，4A）。此外，M1初萌時在B2與B3之間的頰溝處可觀察到一個小牙尖（圖4A），該牙尖未被Gaunt的牙尖命名體系記錄；隨著磨耗加大該牙尖逐漸難以辨別。M2的B1、L1牙尖退化，近遠中徑縮短，牙尖減少為5個。而M3進一步退化，僅剩余3個牙尖（B2，L2及L3）（圖1D，4C）。側面觀，下頜磨牙牙尖普遍向前傾斜。

成年大鼠磨牙牙冠的牙體測量結果見表2。

表2 成年SD大鼠磨牙牙冠的測量 （n＝12，，mm）Tab 2 Geometric measurements of molar crowns of adult SD rats （n＝12，，mm）

表2 成年SD大鼠磨牙牙冠的測量 （n＝12，，mm）Tab 2 Geometric measurements of molar crowns of adult SD rats （n＝12，，mm）

M1 M2 M3 M1 M2 M3牙冠近遠中徑 3.25±0.11 2.23±0.07 1.83±0.10 3.10±0.09 2.20±0.08 2.13±0.09牙 冠 頰 舌 徑 2.32±0.09 2.28±0.08 1.75±0.09 2.02±0.06 2.16±0.06 1.83±0.07牙 冠 高 度 1.41±0.07 1.35±0.03 1.24±0.07 1.43±0.16 1.35±0.14 1.28±0.12

2.3 磨牙牙根的解剖形態

M1有5個牙根，牙根在冠根向均向前傾斜。近中根（MR）最粗，且傾角最大；近中頰根（MBR）最細小，近中舌根（MLR）、遠中頰根（DBR）和遠中舌根（DLR）粗細相當。M2有4個牙根，粗細均等；近中2個牙根冠根向朝前傾斜，遠中兩根朝后方傾斜。M3有3個牙根，近中兩根較細，向前傾斜，遠中根（DR）粗壯，向后傾角較大（圖2A）。

M1有4個牙根：近、遠中根明顯比頰、舌側根粗大；DR為扁根，頰舌徑大于近遠中徑；其余牙根皆為圓錐形。M2有3個牙根（近中2個，遠中1個），近中2根較細，圓錐形；DR為扁根。M3也有3個牙根，形狀與M2相似，遠中扁根頰舌徑有所減小。下頜磨牙組排列方向與下切牙彎曲平面存在一個交角（圖3），M1的牙根位于切牙頰側，到M2牙根橫跨切牙位于其上方，而到M3，牙根位于切牙末段的舌側（圖2A）。

12只成年雄性大鼠的單側牙列中（72個磨牙），共有7只大鼠（12個磨牙）出現牙根數變異，其個體發生率高達58.3%。牙根數變異率最高的牙位是M2（5例），其次為第三磨牙（M3與M3各3例），M2只有1例；而第一磨牙未見牙根變異。牙根變異大多表現為從主根基部分出一個細小的額外根；只觀察到1例融合根變異（M2的MLR與DR融合）。額外根最多見于M2或M3的MBR與DR之間（6例），多從MBR的冠1／3段向遠中發出，也有1例從DR發出；在上頜磨牙可位于舌側2根之間、近中2根之間、根分叉正中央或是由MLR發出。額外根均較為細小，有時內部觀察不到根管（圖2B）。

圖2 SD大鼠磨牙組牙根的顯微CT二維圖像Fig 2 Representative 2D micro-CT images of molar roots of SD rats

牙根內大多含一個截面圓形或卵圓形的1-1型根管；唯獨M1、M2的DR為扁根，根管多為1-2型（只有2例M1的DR為1-1型根管）；DR鄰面觀呈長方形（圖2C1）或“魚尾鰭”形（圖2C2）。此外，有4例M1的MR為1-2型根管，但根管分叉位置較低（圖2C4）。與小鼠不同［8］，成年大鼠磨牙的根尖孔多位于根尖頂，未觀察到膨大的根尖及大量根尖分歧。

成年大鼠牙根長度的測量結果見表3。

表3 成年SD大鼠磨牙牙根長度的測量 （n＝12，，mm）Tab 3 Measurements of root length of the molars of adult SD rats （n＝12，，mm）

表3 成年SD大鼠磨牙牙根長度的測量 （n＝12，，mm）Tab 3 Measurements of root length of the molars of adult SD rats （n＝12，，mm）

注：①：頰側根，略偏近中；②：舌側根，與前者比略偏遠中；額外根的長度未予測量

牙位 牙根數 近中根 近中頰根 近中舌根 遠中頰根 遠中舌根 遠中根M1 5 3.32±0.21 2.31±0.23 2.82±0.18 2.42±0.19 2.61±0.15—2.68±0.20 M2 4 — 2.36±0.17 2.62±0.17 2.10±0.13 2.38±0.21 —M3 3 — 1.85±0.14 2.10±0.17 — — 2.25±0.18 M1 4 3.50±0.17 — 2.82±0.30① 2.49±0.29② — 3.22±0.20 M2 3 — 2.48±0.24 2.53±0.11 — — 2.59±0.14 M3 3 — 2.05±0.15 2.00±0.12 — —

圖3 SD大鼠下頜磨牙平面與下頜切牙彎曲平面的交叉關系Fig 3 The mesial-distal plane of the lower molars forms an angle with the curvature plane of lower incisor of a SD rat

2.4 SD大鼠出生后牙列的生長發育及增齡變化

顯微CT示，出生1 d下切牙形成1～2 mm礦化牙尖；磨牙牙尖尚未礦化。出生后7 d，下切牙長約5 mm，末端位于M1下方，上切牙長3～4 mm；第一磨牙牙尖礦化并相互聯合，但根分叉未形成，第二磨牙出現尚未聯合的礦化牙尖。出生后14 d，下切牙長度約12 mm，上切牙約8 mm；第一磨牙牙冠基本發育完成，第二磨牙牙冠大部分完成，但髓室底根分叉尚未形成，未觀察到第三磨牙礦化的牙尖。

出生后3周大鼠開始斷奶；下切牙長度約17 mm，上切牙約12 mm，切牙切緣輕度磨損，提示有咬合接觸；第一、二磨牙已萌出，第一磨牙根分叉已完成，牙根長度達正常根長1／3～1／2；第二磨牙牙冠剛完成，第三磨牙牙尖礦化并聯合。4周齡第二磨牙根分叉也發育完成，牙根長度完成1／2～2／3，第三磨牙牙冠形成。6周齡時除第三磨牙，其他磨牙牙根長度基本完成。8周齡時下頜磨牙DR根管分化為1-2型，髓腔大，根管壁較薄，根尖孔基本完成。

10周齡達到成體，牙尖頂部的解剖結構已全部磨損（圖1C，1D，4D），每個發育葉形成中央凹陷的牙本質磨損區，周圍被釉質包圍。髓腔壁厚度達到正常，磨牙根尖孔均已發育完成。

分析牙冠磨耗面的分布，發現釉質磨損面主要位于上頜磨牙牙尖的遠中面及下頜磨牙牙尖的近中面，提示大鼠磨牙主要通過下頜由后向前運動來研磨食物。M1的L1、L2頰側有磨耗面，提示起阻擋下頜側向運動的作用（圖4B，4C）。下頜運動范圍較寬，側面觀M11號尖常咬入M1的第1橫溝，此時下切牙切緣在上切牙舌側近牙槽骨處，與上切牙不接觸（圖4E）；下頜進一步前伸時1號尖可對應于M1的第2橫溝，上、下切牙在切緣附近接觸（圖4F，4H）。

3 討 論

SD大鼠切牙牙根基部開放，能終生持續生長，以代償切緣磨耗。切牙高度彎曲，唇面輪廓線與一段圓弧完美擬合；提示牙根末端最靠圓弧外側部位（產生釉質區）的生長速度與最靠圓弧內側部位生長速度的比值是個恒定值。SD大鼠切牙的解剖形態及發育方式與磨牙相比差異較大，掌握其相關的知識對于揭示哺乳動物牙列的發生、發育模式以及背后的機制具有重要價值［5，9］。此外，在制作脫礦組織切片時，要注意磨牙列與切牙所在平面的交叉關系（圖2），以獲得最佳的切片角度。

SD大鼠牙列中第一磨牙最大，且發育最早，是口腔醫學動物實驗最常涉及的牙位，有必要充分了解其解剖特點。SD大鼠M1的8個牙尖普遍朝后方傾斜，M1的7個牙尖普遍朝前方傾斜；牙尖的傾斜方向提示了磨牙發揮研磨、咀嚼食物功能時咬合力的基本方向。上頜磨牙主尖（1、2及3）與頰、舌側輔尖聯合形成的V形牙尖嵴在形態發生上屬于同一個發育葉（lobe），而與下頜磨牙兩個發育葉之間的橫溝（Tf）相對應。橫溝是由相鄰牙尖融合而來，礦化時間較牙尖晚，礦化程度低，是齲齒的好發部位。上頜第一磨牙L1、L2輔尖是鼠科嚙齒動物（Murine rodents）在進化過程中逐漸形成的［10］。L1、L2輔尖的出現使原來的橫向或側斜向咀嚼運動模式進化為單純向前的咀嚼運動模式，從而與草食或雜食動物的食性相適應［10-11］。本研究發現，第二、第三磨牙近遠中徑逐漸減小的程度大于頰舌徑；主要表現為第1個lobe逐漸退化，最后成為一條近中邊緣嵴。

圖4 SD大鼠磨牙牙尖的磨耗及上、下牙列的咬合關系Fig 4 Tooth wear of the molar cusps and the occlusion of the SD rats

大鼠磨牙牙根數比小鼠更多，并且具有不同的解剖特點。本研究顯示，SD大鼠M1具有5個牙根，M1具有4個牙根，根分叉角度及牙根長度均最大；可以更好地承受、分散咬合力，尤其是下牙向前的咬力。M1磨牙牙根多呈圓錐形，牙根內多為單根管，M1近中根及M1近、遠中根較為粗壯，可以作為根管治療的研究對象；而M1近中頰根最為細小。在用大鼠進行正畸研究時，常常涉及向前牽拉M1的實驗步驟，研究者在分析、解釋實驗結果時，需要充分考量大鼠牙根結構與人類磨牙的差別。此外，在用大鼠進行牙周炎動物實驗時，也要考慮到其復雜的根分叉結構。第二、三磨牙牙根數目進一步呈減小趨勢（M2、M3、M2及M3分別有4、3、3、3及3個牙根），牙根長度也逐漸縮短；總的規律是近、遠中側的單根要比頰、舌側根粗壯，這進一步提示大鼠下頜發揮咀嚼功能的發力方向為前后向，而不是側向。M1和M2的遠中根是扁根，一般為1-2型根管；而其他圓錐形牙根均只有1個1-1型根管，在進行牙髓病學動物實驗時，需要注意可能存在的根管變異。與小鼠不同，大鼠牙根尖部無膨大，極少有根尖分歧；但經常會出現額外根，偶爾出現牙根融合等牙根變異現象（以M2最為多見），這可能與SD大鼠雜合子的基因背景有關，在進行相關動物實驗時，需要掌握上述解剖特點。

SD大鼠第一、二、三磨牙牙冠形成的時間分別為2、3和4周齡；而牙根完全形成的時間在第一、二磨牙為8周齡，在第三磨牙為10周齡。掌握大鼠磨牙的發育進程，是設計相關動物實驗的依據［12］；并可以為研究人類磨牙發育提供參考［13］。大鼠為單牙列哺乳動物，從牙齒發育看，8～10周齡包括第三磨牙在內的整個牙列的發育已基本完成，可視為成體。隨著鼠齡的增加，原先寬大的根管進一步縮窄；下頜第一、二磨牙遠中扁根內的根管是否已經分化為1-2型根管可以作為判斷大鼠牙齒發育階段的一項重要標志；也可以為研究、解釋人類牙齒諸多根管變異現象（尤其對于扁根）及根管增齡變化提供參考。綜上所述，SD大鼠切牙粗壯、彎曲，與一段圓弧重合。磨牙從前向后呈退化趨勢，牙齒大小的各項測量指標以及牙尖數、牙根數逐漸減少，并出現牙根數目變異。下頜第一、二磨牙遠中根為扁根，多含1-2型根管，其他牙根多含1-1型根管。此外，隨著鼠齡增加及牙齒的生理性磨耗的加重，牙齒的外形及內部髓腔的形態會出現相應的變化。