Morphology and ultrastructure of teeth : from the Middle Ages to today
The research conducted on the Gevensleben population, an early medieval burial ground in Lower Saxony from 700 to 1000 AD, has provided insights into the childhood development and health of individuals during that period. The study focused on daily secretion rates (DSR) in tooth enamel, crown formation times (CFT) of teeth, and accentuated lines (AL) as indicators of health and stress during childhood.
The daily secretion rate (DSR) was measured at different locations in tooth crowns. It was found to increase from the inner to the outer enamel in both the cuspal and lateral enamel regions. Comparisons were made with other historical populations, and the Gevensleben DSR rates aligned more closely with the early Anglo-Saxon sample than the late Anglo-Saxon one, although the latter were closer in time to Gevensleben.
Crown formation times (CFT) were estimated using reference values due to the absence of neonatal lines in the teeth. The calculated CFT values generally preceded the reference values.
Accentuated lines (AL) were used as indicators of childhood health and stress. The prevalence of AL showed an increase between 7 to 10 months, likely attributed to increased activity and exposure to pathogens. Another peak in AL prevalence was observed around 3 years of age, corresponding to a period of high mortality in nearby populations, possibly related to challenging weaning conditions. A third peak occurred between 8 to 9 years, which coincided with a transitional developmental stage.
Overall, the Gevensleben population experienced challenging living conditions, including malnutrition, infectious diseases, and inadequate housing. These factors likely contributed to the observed stress markers in the teeth and bones of the individuals.
Fluoride is found in human teeth primarily on the tooth surface, albeit in minimal amounts. The study aimed to investigate the uptake of fluoride in human teeth when exposed to different fluoride-containing solutions to simulate dental care treatments. The teeth were immersed in solutions with 250 ppm fluoride, representing mouth rinses, and a highly concentrated potassium fluoride solution (18,998 ppm; 1 mol L-1), representing fluoride varnishes. The immersion was conducted in water and citrate buffer (pH 4.6 to 4.7) to mimic the acidic nature of some fluoride gels.
This research found that treatment with 250 ppm fluoride did not significantly change the fluoride content of the tooth enamel at both neutral and acidic pH levels. In contrast, teeth exposed to 18,998 ppm fluoride showed a substantial increase in fluoride content, especially at low pH. The fluoride uptake was about ten times higher in the high-concentration fluoride solution compared to the low-concentration solution, indicating that significantly elevated fluoride levels in the surrounding medium (which are beyond the range of most oral care products) are necessary to effectively increase the surface content of fluoride in teeth.
Despite these findings, the exact chemical and crystallographic characteristics of the fluoride-rich surface layer remain a subject of inquiry due to its inherently thin nature. Further research is required to fully understand this layer's properties and composition.
Die an der Bevölkerung von Gevensleben, einem frühmittelalterlichen Gräberfeld aus dem 8. bis 10. Jahrhundert n. Chr., durchgeführten Untersuchungen haben Einblicke in die kindliche Entwicklung und den Gesundheitszustand der Menschen in dieser Zeit gegeben. Die Studie konzentrierte sich auf die tägliche Sekretionsrate des Zahnschmelzes (daily secretion rate, DSR), die Kronenbildungszeiten (crown formation time, CFT) der Zähne und die akzentuierten Linien (accentuated lines, AL) als Indikatoren für Gesundheit und Stress in der Kindheit.
Die tägliche Sekretionsrate (DSR) wurde an verschiedenen Stellen in den Zahnkronen gemessen und es wurde festgestellt, dass sie sowohl in den Höcker- als auch in den Seitenschmelzregionen vom inneren zum äußeren Schmelz zunimmt. Es wurden Vergleiche mit anderen historischen Populationen gezogen und die DSR von Gevensleben stimmten eher mit der frühangelsächsischen als mit der spätangelsächsischen Probe überein, obwohl letztere zeitlich näherliegend an Gevensleben einzuordnen sind.
Die Kronenbildungszeiten (CFT) wurden anhand von Referenzwerten geschätzt, da die Zähne keine neonatalen Linien aufwiesen. Die berechneten CFT lagen im Allgemeinen vor den Referenzwerten.
Akzentuierte Linien (AL) wurden als Indikatoren für Gesundheit und Stress in der Kindheit verwendet. Die Prävalenz der AL nahm zwischen 7 und 10 Monaten zu, was wahrscheinlich auf die erhöhte Aktivität und den Kontakt mit Krankheitserregern zurückzuführen ist. Eine weitere Spitze der AL-Prävalenz wurde im Alter von etwa 3 Jahren beobachtet, was einer Periode hoher Sterblichkeit in der nahegelegenen Populationen Werlaburgdorf entspricht. Diese Stressperiode hängt möglicherweise mit den schwierigen Bedingungen beim Abstillen der Kinder zusammen. Ein dritter Höhepunkt trat zwischen 8 und 9 Jahren auf, was mit einer Übergangsphase in der Entwicklung und damit einhergehenden körperlichen und kognitiven Veränderungen zusammenfiel.
Insgesamt herrschten in der Gevensleben-Bevölkerung schwierige Lebensbedingungen, welche sich durch Unterernährung, Infektionskrankheiten und chronische Erkrankungen bedingt durch karge Behausungen zeigen. Diese Faktoren trugen wahrscheinlich zu den beobachteten Stressmarkern in den Zähnen und Knochen der Menschen bei.
Fluorid findet sich in den menschlichen Zähnen hauptsächlich auf der Zahnoberfläche, wenn auch in sehr geringen Mengen. Ziel dieser Studie war es, die Aufnahme von Fluorid in die menschlichen Zähne zu untersuchen, wenn diese verschiedenen fluoridhaltigen Lösungen ausgesetzt werden, um eine Zahnbehandlung zu simulieren. Die Zähne wurden in Lösungen mit 250 ppm Fluorid getaucht, diese repräsentieren Mundspülungen, und in eine hochkonzentrierte Kaliumfluoridlösung (18.998 ppm; 1 mol L-1), die professionellen Fluoridlacken entspricht. Die Versuche wurden im wässrigen Medium und in Citratpuffer (pH 4,6 bis 4,7) durchgeführt, um den sauren Charakter einiger Fluoridgele nachzuahmen.
Die Untersuchung ergab, dass die Behandlung mit 250 ppm Fluorid den Fluoridgehalt des Zahnschmelzes sowohl bei neutralen als auch bei sauren pH-Werten nicht signifikant veränderte. Im Gegensatz dazu zeigten Zähne, die 18.998 ppm Fluorid ausgesetzt waren, einen erheblichen Anstieg des Fluoridgehalts, insbesondere bei niedrigem pH-Wert. Die Fluoridaufnahme war in der hochkonzentrierten Fluoridlösung etwa zehnmal höher als in der niedrig konzentrierten Lösung, was darauf hindeutet, dass deutlich erhöhte Fluoridwerte im umgebenden Medium (die über den Bereich der meisten Mundpflegeprodukte hinausgehen) erforderlich sind, um den Oberflächengehalt an Fluorid in den Zähnen wirksam zu erhöhen.
Trotz dieser Erkenntnisse sind die genauen chemischen und kristallografischen Eigenschaften der fluoridreichen Oberflächenschicht aufgrund ihrer dünnen Beschaffenheit nicht abschließend geklärt. Weitere Forschung ist erforderlich, um die Eigenschaften und die Zusammensetzung dieser Schicht vollständig zu verstehen.