Factors affecting the rate of post-eruptive maturation of dental enamel

Abstract

The factors affecting the rate of post-eruptive maturation of dental enamel in Sprague-Dawley rats have been studied, using silver nitrate stain to delineate the hypmineralized areas in molars. Hypomineralization, as measured by the stain, can arise through demineralization, lack of mineralization, or both. Maturation is the net result of the total accumulation of calcium and phosphate in the erupted dental enamel. It was found that the inhibitor of hydroxyapatite crystal growth, disodium ethane-1-hydroxy-1, 1-diphosphonate (EHDP^TM)¹, applied topically to the newly-erupted molars of rats, decreased the rate of post-eruptive maturation of molars. On the other hand, fluoride (a known stimulator of hydroxyapatite crystal growth and inhibitor of demineralization) applied simultaneously with EHDP restored the rate of post-eruptive maturation of the molars to that of a normal control rat. A dentifrice containing 3% EHDP and 0.1% fluoride significantly reduced the progress of caries in rate. Fluoride treatment alone increased the degree of post-eruptive maturation. Also, in a separate experiment, as the mole ration of EHDP to fluoride was decreased from 16 to 0.5 at constant EHDP level, there was a significant increase in the degree of post-eruptive maturation of dental enamel. It is concluded from the results of this study that although EHDP may inhibit the maturation of rat enamel, fluoride prevents this effect when applied simultaneously. The data support the hypothesis that post-eruptive maturation of dental enamel is governed by the sum of two distinct and opposing processes, mineralization and demineralization. The processes can be inhibited singly or together.

Résumé

Les facteurs intervenant au cours de la maturation postéruptive de l'émail dentaire, chez les rats Sprague-Dawley, ont été étudiés en utilisant le nitrate d'argent pour la mise en évidence des régions hypominéralisées des molaires. L'hypominéralisation, déterminée par coloration, peut se produire par déminéralisation, défaut de minéralisation ou les deux, à la fois. La maturation résulte de l'accumulation totale de calcium et de phosphate au niveau de l'émail dentaire ayant effectué son éruption. Un inhibiteur de la croissance cristalline de l'hydroxyapatite, le disodium éthane-1-hydroxyle-1, 1-diphosphonate (EHDP^TM)¹, appliqué localement au niveau de molaires de rats, venant de faire leur éruption, diminue la maturation post-éruptive des molaires. D'autre part, le fluor (connu comme stimulant de la croissance cristalline de l'hydroxyleapatite et inhibiteur de la déminéralisation), appliqué simultanément avec l'EHDP, aboutit à une maturation postéruptive des molaires, identique à celle des rats témoins. Un dentifrice, contenant 3% d'EHDP et 0,1% de fluor, réduit la fréquence des caries chez le rat, de façon significative. Le traitement fluoré, appliqué isolément, augmente l'intesité de la maturation post-éruptive. Dans une autre expérience, où le rapport molaire de l'EHDP et du fluor est diminué de 16 à 0,5, à une concentration constante d'EHDP, on note une augmentation significative du degré de maturation postéruptive de l'émail dentaire. Il semble donc que, bien que l'EHDP puisse inhiber la maturation de l'émail de rat, le fluor administré simultanément peut inhiber cet effet. L'hypothèse que la maturation post-éruptive de l'émail dentaire soit contrôlée par deux processus opposés, la minéralisation et la déminéralisation, parait se vérifier. Ces processus peuvent étre inhibés isolément ou simultanément.

Zusammenfassung

Die Faktoren, welche die post-eruptive Reifungsrate von Zahnschmelz bei Sprague-Dawley-Ratten beeinflussen, wurden studiert. Die hypomineralisierten Stellen in den Backenzähnen wurden mittels Silbernitratfärbung dargestellt. Die durch Färbung gemessene Hypomineralisation kann durch Demineralisation, durch Mangel an Mineralisation oder durch beides entstehen. Die Reifung ist das effektive Ergebnis der totalen Akkumulation von Calcium und Phosphat im Schmelz des durchgebrochenen Zahnes. Es wurde festgestellt, daß ein Hemmkörper des Hydroxyapatitkristall-Wachstums, nämlich Disodium Ethan-1-hydroxy-1,1-Diphosphonat (EHDP^TM)¹, bei lokaler Anwendung an frisch durchgestossenen Rattenmolaren deren post-eruptive Reifungsrate herabsetzt. Andererseits bewirkte Fluorid (ein bekannter Stimulator von Hydroxyapatitkristall-Wachstum und ein Hemmkörper der Demineralisation), welches gleichzeitig mit EHDP verabreicht wurde, die Rückkehr der posteruptiven Reifungsrate der Molaren zur Norm. Eine Zahnpaste, welche 3% EHDP und 0,1% Fluorid enthielt, verminderte das Fortschreiten der Karies bei Ratten signifikant. Fluoridbehandlung allein erhöhte das Ausmaß der post-eruptiven Reifung. In einem separaten Ver-EHDP-Gehalt herabgesetzt wurde, konnte ebenfalls eine signifikante Erhöhung im Ausmaß der post-eruptiven Reifung von Zahnschmelz festgestellt werden. Aus den Ergebnissen dieser Untersuchung wird geschlossen, daß, obwohl EHDP die Reifung von Rattenzahnschmelz hemmen kann, diese Wirkung durch gleichzeitig angewandtes Fluorid verhindert wird. Die Befunde erhärten die Hypothese, daß post-eruptive Reifung von Zahnschmelz durch die Summe zweier bestimmter und entgegengesetzter Prozesse, durch Mineralisation und Demineralisation, beherrscht wird. Diese Prozesse können einzeln oder miteinander gehemmt werden.