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Neue Erkenntnisse zur Ätiologie der sogenannten Strahlenkaries

New evidence for the etiology of the so-called radiation caries. Proof for direct radiogenic damage of the dento-enamel junction

Nachweis direkter radiogener Veränderungen an der Schmelz-Dentin-Grenze

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Strahlentherapie und Onkologie Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Fragestellung

Die Ätiologie der Strahlenkaries wird trotz vieler Untersuchungen kontrovers diskutiert: Die These einer direkten radiogenen Läsion des Zahnhartgewebes steht der einer indirekten Pathogenese über die Radioxerostomie gegenüber.

Methode

In einer systematischen Studie wurden Zähne mit manifester Strahlenkaries (Gruppe 1, zirka 60 Gy, langes Intervall bis zur Extraktion) und klinisch kariesfreie Zähne (Gruppe 2, zirka 30 Gy, kurzes Intervall) Zahnproben nach experimenteller enoraler In-situ- (60 Gy; Gruppe 3) und In-vitro-Bestrahlung (500 bis 2500 Gy; Gruppe 4) gegenübergestellt (jeweils60Co-Bestrahlung). Diese Proben wurden mit gesunden Zähnen als Kontrollen (Gruppe 5) verglichen. Durch konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie (CLSM) erfolgten zerstörungsfreie Histotomogramme an frischen Längsschliffen und an Technovit-eingebetteten Schliffen (Trenn-Dünnschliff-Methode) mit Darstellung der Schmelz-Dentin-Grenze.

Ergebnisse

Drei charakteristische Veränderungen traten nur an Zahnproben von Radiotherapiepatienten auf: 1. Die grenznahen Aufzweigungen (Ramifikationen) der Odontoblastenfortsätze waren rarefiziert, 2. die Dentinkanälchen erreichten die Hartgewebsgrenze nicht mehr und 3. zeigte sich grenznah eine zirka 10 μm breite Zone geringerer Intensität remittierten Lichtes im Dentin.

Schlußfolgerungen

Die Obliteration der Dentinkanälchen, der eine Degeneration der Odontoblastenfortsätze vorausgeht, ist offensichtlich das Ergebnis eines direkten radiogenen Zellschadens mit Vaskularisations- und Stoffwechseleinschränkung im Bereich der Endigungen der Odontoblasten („letzte Wiese”). Das Stoffwechseldefizit vermittelt mit einer Latenz einen Parenchymschaden (hyporemittierende Zone), der die funktionellen Symptome (unterminierende Karies) erklärt. Die mikromorphologische Manifestation dieses direkten Strahlenschadens setzt den vitalen Zahn voraus und kann deshalb in situ und in vitro nicht beobachtet werden.

Abstract

Aim

In spite of a great number of relevant studies the etiology of radiation induced caries still is discussed in controversy: The assumption of direct radiation induced lesions in the hard tissue is in contrast to an indirect pathogenesis mediated via radio-xerostomia.

Methods

A systematic study is presented, comparing teeth with a manifest radiation caries (group 1, about 60 Gy, long interval to the extraction) and clinically caries free teeth (group 2, about 30 Gy, short interval) with tooth specimens after an experimental enoral (in situ) irradiation (60 Gy, group 3) and after in vitro irradiation (500 to 2.500 Gy, group 4).60Co was the irradiation source. Sound teeth were used as a standard (group 5). For non destructive visualisation of subsurface histotomograms by confocal laser scanning microscopy (CLSM) teeth were either used as fresh sections or as Technovit embedded thin slices (sawing grinding technique).

Results

Tooth samples from radiotherapy patients (cancer therapeutic doses, long interval before extraction; group 1) showed three characteristic changes: 1. rarefication of the branching (ramification) of odontoblast processes near the junction, 2. dentine tubules end infront of the interface to the hard tissue and 3. in dentine the interface is characterised by an zone (about 10 μm wide) of low intensity of the remitted light.

Conclusions

The obliteration of the dentine tubules, preceded by a degeneration of the odontoblast processes, is obviously the result of a direct radiogenic cell damage with hampered vascularisation and metabolism particularly in the area of the terminations of the odontoblast processes. The deficit in metabolism combined with a latent damage of the parenchyma (hypo-remitting zone) is evidence for the functional symptoms (subsurface caries). The prerequisite for the micromorphological manifestation of this direct irradiation damage is a vital tooth and in consequence cannot be simulated in situ or in vivo.

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Authors and Affiliations

  1. Abteilung für angewandte Struktur- und Mikroanalytik, Klinikum der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz, Mainz, Deutschland

    H. Duschner

  2. Klinik und Poliklinik für Radiologie, Klinikum der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz, Mainz, Deutschland

    J. Kutzner & M. Thelen

  3. Universitätsklinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie, Augustusplatz 2, D-55131, Mainz, Deutschland

    K. A. Grötz & W. Wagner

Authors
  1. K. A. Grötz
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  2. H. Duschner
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  3. J. Kutzner
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  4. M. Thelen
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  5. W. Wagner
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Grötz, K.A., Duschner, H., Kutzner, J. et al. Neue Erkenntnisse zur Ätiologie der sogenannten Strahlenkaries. Strahlenther. Onkol. 173, 668–676 (1997). https://doi.org/10.1007/BF03038449

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