Age-related Changes in the Structural and Functional Organization of the Bone Tissue of the Dentoalveolar System of Rats (Experimental Study). Part 1
Authors: Мазур И.П. 
Published: March 2022

Цель. Определение влияния возрастного фактора на структурную организацию челюстей крыс. Также определены ультраструктурные, гистологические, биомеханические и биохимические изменения костной ткани у крыс разных возрастных групп.Материалы и методы. В исследование включено 12 крыс-самок двух возрастных групп: группа А – молодые животные в возрасте 5 мес., группа В – пожилые животные в возрасте 18 мес. Проводили рентгенморфометрические исследования ультраструктуры кристаллов гидроксиапатита костной ткани челюсти, определяли биомеханические и биохимические изменения, происходящие в костной ткани лабораторных животных с возрастом. На гистологических срезах челюстей проводили гистологические и гистоморфометрические исследования. Статистический анализ проводили с использованием параметрических и непараметрических критериев.Результаты. Экспериментальными исследованиями установлено, что с возрастом изменяются ультраструктурные показатели костной ткани: увеличиваются размеры кристаллов гидроксиапатита, изменяется их форма, что существенно ухудшает ионообменные процессы в костной ткани и связи с молекулами коллагена I типа – органическим матриксом костной ткани. С возрастом ухудшаются биомеханические (уменьшается предел прочности до 374,94±27,99 ГПа против 407,44±17,97 ГПа у молодых крыс, p<0,01, и модуль упругости 16,3±1,5 ГПа против 21,2±1,2 ГПа у крыс молодого возраста, P<0,01) характеристики костной ткани альвеолярного отростка и нижней челюсти. Усиливаются адаптационные процессы зубочелюстной системы, направленные на повышение сопротивления тканей пародонта и челюстей (повышается работа по разрушению кости – 75,24±2,28 мДж против 70,66±3,09 у молодых) путем увеличения объема костной ткани. По результатам остеометрических исследований установлено, что с возрастом увеличивается толщина и высота тела челюсти, альвеолярного отростка, что составило 7,18±0,07 мм у пожилых крыс по сравнению с 6,18±0,07 мм у молодых (р<0,01).Выводы. Определено, что с возрастом ухудшается ультраструктурная организация костной ткани альвеолярного отростка и челюстей, что приводит к ослаблению биомеханических характеристик костной ткани. Ухудшение качества костной ткани с возрастом вызывает развитие адаптационной реакции костной ткани, направленной на увеличение ее количества. С возрастом у экспериментальных животных увеличивается высота нижней челюсти и альвеолярного отростка, толщина альвеолярного отростка в зонах контрфорсов, что улучшает опорноудерживающую функцию зубочелюстной системы как конструкции.

Purpose. Determination of the influence of the age factor on the structural organization of the jaws of rats. Ultrastructural, histological, biomechanical and biochemical changes in bone tissue in rats of different age groups were also determined.Materials and methods. The study included 12 female rats of two age groups: group A – young animals at the age of 5 months, group B – elderly animals at the age of 18 months. X-ray morphometric studies of the ultrastructure of hydroxyapatite crystals of the jaw bone tissue were carried out, and biomechanical and biochemical changes occurring in the bone tissue of laboratory animals with age were determined. Histological and histomorphometric studies were performed on histological sections of the jaws. Statistical analysis was performed using parametric and nonparametric criteria. Results. Experimental studies have shown that with age, the ultrastructural parameters of bone tissue change: the size of hydroxyapatite crystals increases, their shape changes, which significantly impairs ion exchange processes in bone tissue and communication with type I collagen molecules – the organic matrix of bone tissue. Biomechanicals deteriorate with age (tensile strength decreases to 374.94±27.99 GPa versus 407.44±17.97 GPa in young rats; P<0.01 and elastic modulus 16.3±1.5 GPa versus 21.2±1.2 GPa in young rats; p<0.01) characteristics of the bone tissue of the alveolar ridge and mandible. The adaptive processes of the dentoalveolar system are enhanced, aimed at increasing the resistance of the periodontal and jaw tissues (the work on bone destruction is increased – 75.24±2.28 mJ versus 70.66±3.09 in young people) by increasing the volume of bone tissue. According to the results of osteometric studies, it was found that with age, the thickness and height of the jaw body and alveolar process increase, which was 7.18±0.07 mm in elderly rats compared to 6.18±0.07 mm in young (p<0,01).Conclusions. It was determined that with age, the ultrastructural organization of the bone tissue of the alveolar process and jaws deteriorates, which leads to a weakening of the biomechanical characteristics of the bone tissue. The deterioration of the quality of bone tissue with age causes the development of an adaptive reaction of bone tissue, aimed at increasing its amount. With age, experimental animals increase the height of the lower jaw and alveolar process, the thickness of the alveolar process in the buttress zones, which improves the support-holding function of the dentition as a structure.