Морфофункциональные параметры зубов в эволюционном аспекте

Одним из важных вопросов в изучении филогенеза зубов является установление взаимосвязи между формой и функцией. Пищевая специализация имеет решающее значение для эволюционных изменений биомеханики ЗЧС и морфологии зубов. В настоящее время изменение морфофункциональных параметров коронок зубов происходит вследствие утраты твердых тканей при патологических процессах (кариес и его осложнения, повышенное стирание) или некачественно изготовленных реставрациях, что приводит к изменению функции — снижению жевательной эффективности. Изучение изменений морфологии зубов в ответ на меняющиеся условия среды в ходе эволюции является ключом к пониманию механизмов адаптации, нарушение которой приводит к возникновению патологии. Эти знания могут быть полезны антропологам, биологам, а также практикующим врачам-стоматологам в профилактике развития стоматологических заболеваний и осложнений после проведенной реставрационной терапии.

One of the important issues in the study of the phylogeny of teeth is to establish the relationship between form and function. Nutritional specialization is critical to evolutionary changes in FFS biomechanics and dental morphology. Currently, a change in the morphological and functional parameters of dental crowns occurs due to the loss of hard tissues during pathological processes (caries and its complications, increased abrasion) or poor-quality restorations, which leads to a change in function - a decrease in masticatory efficiency. The study of changes in the morphology of teeth in response to changing environmental conditions in the course of evolution is the key to understanding the mechanisms of adaptation, the violation of which leads to the emergence of pathology. This knowledge can be useful to anthropologists, biologists, and practicing dentists in preventing the development of dental diseases and complications after restorative therapy.

зубы, морфология, жевательная эффективность, филогенез, онтогенез.

teeth, morphology, chewing efficiency, phylogenesis, ontogenesis.

ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES:
1. Акуленко Л.В., Богомазов Е.А., Захарова О.М., Ильяшенко Л.Д., Петрин А.Н., Тактаров В.Г. Медицинская и клиническая генетика для стоматологов: учебное пособие / под ред. О.О.Янушевича. - М.: ГОЭТАР-Медиа, 2015. - 400 с. [Akulenko L.V., Bogomazov E.A., Zakharova O.M., Il’yashenko L.D., Petrin A.N., Taktarov V.G. Meditsinskaya i klinicheskaya genetika dlya stomatologov: uchebnoe posobie / pod red. O.O.Yanushevicha. - M.: GOEHTAR-Media, 2015. - 400 s.]
2. Байбурин Р.Ф., Бакшеева С.Л. Филогенетические изменения зубочелюстной системы человека (обзор литературы) // Журнал научных статей здоровье и образование в XXI веке. - 2017. - Т. 19, № 4. - С. 96-100. [Baiburin R.F., Baksheeva S.L. Filogeneticheskie izmeneniya zubochelyustnoi sistemy cheloveka (obzor literatury) // Zhurnal nauchnykh statei zdorov’e i obrazovanie v XXI veke. - 2017. - T. 19, №4. - S. 96-100.]
3. Бобров Д.С., Старикова И.В., Радышевская Т.Н., Тамазян Н.Г. Сравнительная характеристика методов определения площади окклюзионных поверхностей зубов // COLLOQUIUM-JOURNAL. - 2019. - № 3-2 (27). - С. 33-35. [Bobrov D.S., Starikova I.V., Radyshevskaya T.N., Tamazyan N.G. Sravnitel’naya kharakteristika metodov opredeleniya ploshchadi okklyuzionnykh poverkhnostei zubov // COLLOQUIUM-JOURNAL. - 2019. - 3-2 (27). - S. 33-35.]
4. Зубов А.А., Халдеева Н.И. Одонтология в антропофенетике / А.А.Зубов, Н.И.Халдеева; Рос. АН, Ин-т этнологии и антропологии им. Н.Н.Миклухо-Маклая. - М.: Наука, 1993. - 221 с. [Zubov A.A., Khaldeeva N.I. Odontologiya v antropofenetike / A.A.Zubov, N.I.Khaldeeva; Ros. AN, In-t ehtnologii i antropologii im. N.N.Miklukho-Maklaya. - M.: Nauka, 1993. - 221 s.]
5. Леонтьев В.К. Кариес - болезнь цивилизации // Биосфера. 2010. - Т. 2, № 3. - С. 392-396. [Leont’ev V.K. Karies - bolezn’ tsivilizatsii // Biosfera. - 2010. - T. 2, № 3. - S. 392-396.]
6. Ломиашвили Л.М., Михайловский С.Г., Погадаев Д.В., Золотова Л.Ю. Изучение анатомо-топографических особенностей тканей зубов с целью достижения достойных результатов моделирования в эстетической стоматологии // Институт Стоматологии. - 2019. - № 3 (84). - С. 110-112. [Lomiashvili L.M., Mikhailovskii S.G., Pogadaev D.V., Zolotova L.YU. Izuchenie anatomo-topograficheskikh osobennostei tkanei zubov s tsel’yu dostizheniya dostoinykh rezul’tatov modelirovaniya v ehsteticheskoi stomatologii // Institut Stomatologii. - 2019. - №3 (84). - S. 110-112.]
7. Ломиашвили Л.М., Погадаев Д.В., Михайловский С.Г., Вайц С.В., Гателюк О.В., Симонян Л.А. Зуб как гармоничный объект, созданный природой // 5586 - 2020. - № 2. - С. 13-17. [Lomiashvili L.M., Pogadaev D.V., Mikhailovskii S.G.,Vaits S.V., Gatelyuk O.V., Simonyan L.A. Zub kak garmonichnyi ob”ekt, sozdannyi prirodoi // Klinicheskaya stomatologiya - 2020. - №2. - S. 13-17.]
8. Постолаки А.И., Ломиашвили Л.М. Общеэволюционные закономерности в морфогенезе зубочелюстно-лицевой системы человека // Сборник: Материалы XXIV Международного юбилейного симпозиума “Инновационные технологии в стоматологии”, посвященного 60-летию стоматологического факультета Омского государственного медицинского университета. - 2017. - С. 382-388. [Postolaki A.I., Lomiashvili L.M. Obshcheehvolyutsionnye zakonomernosti v morfogeneze zubochelyustno-litsevoi sistemy cheloveka // Sbornik: Materialy XXIV Mezhdunarodnogo yubileinogo simpoziuma “Innovatsionnye tekhnologii v stomatologiI”, posvyashchennogo 60-letiyu stomatologicheskogo fakul’teta Omskogo gosudarstvennogo meditsinskogo universiteta. - 2017. - S. 382-388.]
9. A universal power law for modelling the growth and form of teeth, claws, horns, thorns, beaks, and shells / A.R.Evans, T.I.Pollock, S.G.C.Cleuren. - DOI 10.1186/s12915-021-00990-w. - Text: electronic // BMC Biol. - 2021. - Vol. 19, № 1. - P. 58. - URL: https://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12915-021-00990-w. (access date: 10.12.2021).
10. Alvesalo, L. Heritabilities of tooth dimensions / L.Alvesalo, P.M.Tigerstedt. - DOI 10.1111/j.1601-5223.1974.tb00943.x. - Text : electronic // Hereditas. - 1974. - Vol. 77, № 2. - P. 311-318. - URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1601-5223.1974.tb00943.x. (access date: 10.12.2021).
11. Balic, A. Biology explaining tooth repair and regeneration: a mini-review / A.Balic // Gerontology. - 2018. - Vol. 64, № 4. - P. 382-388.
12. Berthaume, M.A. The landscape of tooth shape: Over 20 years of dental topography in primates / M.A.Berthaume, V.Lazzari, F.Guy. - DOI 10.1002/evan.21856. - Text : electronic // Evolutionary Anthropology. - 2020. - Vol. 29, № 5. - P. 245-262. - URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/evan.21856. - Publication date: 20.07.2020.
13. Berthaume, M.A. Food mechanical properties and dietary ecology / M.A.Berthaume // Am J Phys Anthropol. - 2016. - Vol. 159. - P. 79-104.
14. Biknevicius, A.R. Dental function and diet in the Carpolestidae (Primates, Plesiadapiformes) / A.R.Biknevicius // Am J Phys Anthropol. - 1986. - Vol. 71. - P. 157-171.
15. Brief Communication: Contributions of Enamel-Dentine Junction Shape and Enamel Deposition to Primate Molar Crown Complexity / M.M.Skinner, A.Evans, T.Smith [et al.]. - DOI 10.1002/ajpa.21248. - Text: electronic // Am J Physical Anthropology. - 2010. - Vol. 142, № 1. - P. 157-163. - URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ajpa.21248. - Publication date: 20.01.2010.
16. Brief communication: Contributions of enamel-dentine junction shape and enamel deposition to primate molar crown complexity / M.M.Skinner, A.Evans, T.Smith [et al.] //Am J Phys Anthropol. - 2010. - Vol. 142. - P. 157-163.
17. Correlated changes in occlusal pattern and diet in stem Murinae during the onset of the radiation of old world rats and mice / C.Tiphaine, C.Yaowalak, C.Cyril [et al.] // Evolution. - 2013. - Vol. 67. - № 11. - P. 3323-3338.
18. Crofts, S.B. Beyond Description: The Many Facets of Dental Biomechanics / S.B.Crofts, S.M.Smith, P.S.L.Anderson. - DOI 10.1093/icb/icaa103. - Text : electronic // Integrative and Comparative Biology. - 2020. -Vol. 60. - P. 594-607. - URL: https://academic.oup.com/icb/article/60/3/594/5870289. - Publication date: 11.07.20.
19. Cuozzo, F.P. What is dental ecology? / F.P.Cuozzo, M.L.Sauther. - DOI 10.1002/ajpa.21656 // Am J Phys Anthropol. - 2012. - Vol. 148, № 2. - P. 163-170.
20. Evo-devo models of tooth development and the origin of hominoid molar diversity / A.Ortiz, S.Bailey, T.Gary [et al.]. - DOI 10.1126/sciadv.aar2334. - Text : electronic // Evolutionary biology. - 2018. - Vol. 4, № 4. - P. 1-6. - URL: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aar2334. (access date: 10.12.2021).
21. Ferguson, C.A. Temperospatial cell in-teractions regulating mandibular and maxillary arch patterning / C.A.Ferguson, A.S.Tucker, P.T.Sharpe // Development. - 2000. - Vol. 124. - P. 4811-4818.
22. Genetic, environmental and epigenetic influences on variation in human tooth number, size and shape / G.Townsend, M.Bockmann, T.Hughes, A.Brook // Odontology. - 2012. - Vol. 100, № 1. - P. 1-9.
23. Grüneberg, H. Genes and genotypes affecting the teeth of the mouse / H.Grüneberg // J. Embryol Exp Morphol. - 1965. - Vol. 14, № 2. - P. 137-159.
24. Handrigan, G.R. Unicuspid and bicuspid toothcrown formation in squamates / G.R.Handrigan , J.M.Richman // J. Exp Zool B Mol Dev Evo. - 2011. - Vol. 316, № 8. - P. 598-608.
25. High-level similarity of dentitions in carnivorans and rodents / A.R.Evans, G.P.Wilson, M.Fortelius, J.Jernvall // Nature. - 2007. - Vol. 445, № 7123. - P. 78-81.
26. How does tooth cusp radius of curvature affect brittle food item processing? / M.A.Berthaume, E.R.Dumont, L.R.Godfrey, I.R.Grosse. - DOI 10.1098/rsif.2013.0240. - Text : electronic // J. R Soc Interface. - 2013. - Vol. 10, № 84. - URL: https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsif.2013.0240. - Publication date: 06.07.13.
27. Hunter, J.P. The hypocone as a key innovation in mammalian evolution / J.P.Hunter, J.Jernvall // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1995. - Vol. 92, № 23. - P. 10718-10722.
28. Jernvall, J. Tooth shape formation and tooth renewal: evolving with the same signals / J.Jernvall, I.Thesleff. - DOI 10.1242/dev.085084. - Text : electronic // Development. - 2012. - Vol. 139. - P. 3487-3497. - URL: https://journals.biologists.com/dev/article/139/19/3487/45272/Tooth-shape-formation-and-tooth-renewal-evolving. (access date: 10.12.2021).
29. Jernvall, J. Linking development with generation of novelty in mammalian teeth / J.Jernvall // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. - 2000. - Vol. 97, № 6. - P. 2641-2645.
30. Jernvall, J. Mammalian molar cusp patterns: Developmental mechanisms of diversity / J.Jernvall. - Helsinki: Acta Zool. Fenn., 1995. - 61 p.
31. Jernvall, J. Reiterative signalling and patterning during mammalian tooth morphogenesis / J.Jernvall, I.Thesleff. - DOI 10.1016/s0925-4773(99)00322-6. - Text : electronic // Mech. Dev. - 2000. - Vol. 92, № 1. - P. 19-29. - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925477399003226?via%3Dihub. (access date: 10.12.2021).
32. Kavanagh, K.D. Predicting evolutionary patterns of mammalian teeth from development / K.D.Kavanagh, A.R.Evans, J.Jernvall // Nature. - 2007. - Vol. 449. - P. 427-432.
33. Li, J. Cellular and molecular mechanisms of tooth root development / J.Li, C.Parada, Y.Chai // Development. - 2017. - Vol. 144, № 3. - P. 374-384.
34. Lucas, P.W. Functional morphology of teeth: how teeth work / Lucas, P.W. - Cambridge: Cambridge University Press, 2004. - 372 p.
35. Modeling enamel matrix secretion in mammalian teeth / T.J.Häkkinen, S.S.Sova, I.J.Corfe [et al.]. - DOI 10.1371/journal.pcbi.1007058. - Text : electronic // PLОS Comput Biol. - 2019. - Vol. 15, № 5. - e.1007058. - URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6541238/. (access date: 10.12.2021).
36. Monson, T.A. Neutral evolution human enamel-dentine junction morphology / T.A.Monson, D.Fecker, M.Scherrer. - DOI 10.1073/pnas.2008037117. - Text : electronic // Proc Natl Acad Sci U S A. - 2020. - Vol. 117, № 42. - P. 26183-26189. - URL: https://www.pnas.org/content/117/42/26183. - Publication date: 05.10.2020.
37. Polly, P.D. Evolutionary biology: development with a bite / P.D.Polly // Nature. - 2007. - Vol. 449. - P. 413-415.
38. Polly, P.D. Gene networks, occlusal clocks, and functional patches: new understanding of pattern and process in the evolution of the dentition / P.D.Polly // Odontology. - 2015. - Vol. 103, № 2. - P. 117-125.
39. Richman, J.M. Reptilian tooth development / J.M.Richman , G.R.Handrigan // Genesis. - 2011. - Vol. 49, № 4. - P. 247-260.
40. Salazar-Ciudad, I. A computational model of teeth and the developmental origins of morphological variation / I.Salazar-Ciudad, J.Jernvall // Nature. - 2010. - Vol. 464, № 7288. - P. 583-586.
41. Salazar-Ciudad, I. A gene network model accounting for development and evolution of mammalian teeth / I.Salazar-Ciudad, J.Jernvall // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. - 2002. - Vol. 99, № 12. - P. 8116-8120.
42. Salazar-Ciudad, I. Tooth patterning and evolution / I.Salazar-Ciudad // Curr. Opin. Genet. Dev. - 2012. - Vol. 22, № 6. - P. 585-592.
43. The evolution of mammal-like crocodyliforms in theCretaceous period of Gondwana / P.M.O’Connor, J.J.Sertich, N.J.Stevens // Nature. - 2010. - Vol. 466. - P. 748-751.
44. The initiation knot is a signaling center required for molar tooth development / I.Mogollón, J.E.Moustakas-Verho, M.Niittykoski, L.Ahtiainen. - DOI 10.1242/dev.194597 // Development. - 2021. - Vol. 148, № 9. - P. 1-16. - URL: https://journals.biologists.com/dev/article/148/9/dev194597/261701/The-initiation-knot-is-a-signaling-center-required. (access date: 10.12.2021).
45. Three-dimensional analysis of the early development of the dentition / R.Peterkova, M.Hovorakova, M.Peterka, H.Lesot. - DOI 10.1111/adj.12130. - Text: electronic // Aust Dent J. - 2014. - Vol. 59, Suppl 1. - P. 55-80. - URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4199315/ (access date: 10.12.2021).
46. Trapani, J. Ontogenetic transition fromunicuspid to multicuspid oral dentition in a teleost fish: Astya-nax mexicanus, the Mexican tetra (Ostariophysi: Characidae) / J.Trapani, Y.Yamamoto // Zool J Linn Soc. - 2005. - Vol. 145, № 4. - P. 523-538.
47. Tucker, A.S. The cutting edge of mammalian development; how the embryo makes teeth / A.S.Tucker, P.T.Sharpe // Nat Rev Genet. - 2004. - Vol. 5, № 7. - P. 499-508.
48. Tummers, M. Root or crown: a developmental choice orchestrated by the differential regulation of the epithelial stem cell niche in the tooth of two rodent species / M.Tummers, I.Thesleff // Development. - 2003. - Vol. 130, № 6. - P. 1049-1057.
49. Ungar, P.S. Evolution’s bite: A Story of Teeth, Diet, and Human Origins / P.S.Ungar. - Princeton (New Jersey): Princeton University Press, 2017. - 248 p.
50. Yu, T. Molecular and cellular mechanisms of tooth development, homeostasis and repair / T.Yu, O.D.Klein. - DOI: 10.1242/dev.184754. - Text: electronic // Development. - 2020. - Vol. 147, № 2. - URL: https://journals.biologists.com/dev/article/147/2/dev184754/225112/Molecular-and-cellular-mechanisms-of-tooth. (access date: 10.12.2021).
51. Zhao, Z. Development and evolution of dental patterns and their genetic basis / Z.Zhao, K.M.Weiss, D.W.Stock // Development, function, andevolution of teeth. - Cambridge: Cambridge University Pr ess, 2000. - P. 152-172.