На протяжении всей жизни костная ткань в скелете непрерывно реструктурируется в ответ на изменения приложенной силы, например, связанные с физическими упражнениями и передвижением. Изучение того, как изменяется структура челюсти в зависимости от силы жевания, может пролить свет на механизмы, ведущие к восстановлению костной ткани. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Scientific Reports.
Материалы и методы обследования
Ученые создали принципиально новую мышиную модель, которую кормили более твердой пищи, вызывая увеличение жевательной силы.
Результаты научной работы
Масаму Иноуэ (Masamu Inoue) и Такэхито Оно (Takehito Ono) из Токийского медицинского и стоматологического университета (Tokyo Medical and Dental University) раскрыли, как и при каких обстоятельствах происходит реконструкция костей челюсти. Хотя предыдущие исследования показали, что твердость пищи коррелирует со структурой челюсти, до сих пор не было ясно, может ли жевательная сила влиять на структуру кости. В этом исследовании ученые узнали о клеточных и молекулярных изменениях, которые позволяют кости адаптироваться к механическому напряжению. Ученые считают, что увеличение жевательной силы может изменить структуру костей челюсти.
Гистологический и генетический анализ экспрессии показал, что механическая нагрузка на челюсть изменяет цитокиновую экспрессию остеоцитов в кости, что приводит к усилению костеобразования.
«Хотя существовали доказательства взаимосвязи между изменениями вариациями профиля лица и различиями в силе жевания, доказательств причинности не было», - объясняет Масаму Иноуэ (Masamu Inoue). «Кроме того, отсутствие исследований на животных, затрудняет исследование этой темы в предыдущих исследованиях».
Ученые обнаружили, что ширина жевательной мышцы, которая имеет решающее значение для жевания, увеличилась у мышей при употреблении более твердой пищи. Твердая пища привел к большей активации в первичной моторной коре мозга, которая контролирует жевательные мышцы. Таким образом, твердая пища увеличивает жевательную силу, приложенной к челюсти.
Анализ микрокомпьютерной томографии (микро-КТ) in vivo показал, что механическая нагрузка на челюсть жеванием твердой пищи влияет на ее форму, как и предсказывалось компьютерным моделированием. Результаты исследования также показали, что эти морфологические изменения перераспределили механическое напряжение, генерируемое в кости, что указывает на то, что челюсть способна адаптировать свою форму к изменениям механической силы. Кроме того, ученые обнаружили, что увеличение мышечной силы, приложенной к челюсти, стимулировало остеоциты вырабатывать больше IGF-1, одного из основных факторов роста, который способствует формированию кости. Это привело к морфологическим изменениям челюсти.
Выводы
«Наши данные показывают, что жевательная сила может вызвать изменения в структуре лица, модулируя функцию клеток, которые регулируют реконструкцию костей», - говорит соавтор исследования Томоки Накашима (Tomoki Nakashima). «Усиленное жевание модифицирует форму челюсти, что в будущем поможет облегчить разработку методов лечения скелетных аномалий, таких как деформация челюсти».
Авторы другого исследования утверждают, что жевательная резинка перед операцией является безопасной.