Syllabus
Specialisační kurs poskytující základní orientaci v problematice srovnávací a funkční odontologie obratlovců, zejm. savců.
1. Uvedení do problematiky: Zuby a dentice - mimořádně komplexní struktura s obrovským výpovědním potenciálem: aspekty ontogenese a růstová strategie (interface fylogenetických omezení a vývojového potenciálu), potravní strategie a selekční tlaky (biomechanické constraints etc. - úprava a funkčnost dentice - jeden z nejvýznamnějších selekčních faktorů!), vývojové vztahy a obecné souvislosti jednotlivých orgánových soustav a celkovostní orgánové integrace (srv. prostorové rel. čelisti-mozek-velikost čelistí a zubů- velikost živočicha atd. atd.). Zub - mineralisovaný produkt interakce ekto- (endo-)dermálního epitelu (2D růst) a mesenchymu neurální lišty (3D růst) - základní apomorfie obratlovců, jeden z vývojově nejpůvodnějších funkčních produktů neurální lišty. Embryogenese zubu a její regulace prostřednictvím serie molekulárních signálních faktorů specificky ovlivňujících růstovou dynamiku a diferenciace zúčastněných tkáňových systémů - modelový objekt evoluční vývojové biologie (EVO-DEVO). Tradičně objekt medicinského zájmu, odtud tradice discipliny i pojmosloví. Topografické termíny: korunka, krček, kořen, email, dentin, cement, alveolus, periodont, periodontální ligament bukální/labiální, linguální/palatální, mesiální, distální, oklusní, kořenový. Funkční : primární a sekundární okluse, atrice a abrase zubu, Homodontní a heterodontní chrup: zubní typy ICPM, monofyodontie, di- polyfyodontie Stolička jako základní apomorfie savců: tvarová proměnlivost a adaptivní typy, trituberkulátní, tribosfenický typ (homologie, nomenklatura etc. - viz dále), bunodontní, selenodontní, lofodontní (bilofodontní, trilofodontní), sekodontní, brychyodontie, hypsodontie (hypselodontie - neukončený růst), prostorový problém a výměna zubů. Základní specifikum zubu: sklovina (96% hydroxiapatit) + dentin (60% hydroxiapatit, 40 % org.) Sklovina: ameloblasty (morfogenetické, organisační, formativní, zrací stadium etc.), typy skloviny, mikrostruktura - metody studia. Hunter-Schregerovy proužky, radiální vs.tangenciální, lamelární vs. interprismatická sklovina. dekusační vzory (cf. Koenigswald, Fortelius etc.), prismatický pattern 1,2,3 (Boyde
1964), vertikální vs. horisontální uspořádání dynamika aposice, funkční a fylogenetické aspekty, příklady Dentin: Odontoblasty - historie a funkce odontoblastů, Tomesovy výběžky, zubní kolagen, sekretorické změny, situace na basální membráně.
2. Fylogenese zubu, čelistí a dentice u obratlovců Ektomesoblast a epigenetická kaskáda ektomesodermálního rozhraní, neurální lištna jako základní apomorfie Craniata, specifická exprese Hox v hlavové oblasti, diferenciace a migrační dráhy mesenchymu neurální lišty, ektomesenchymální interakce. Skeletogenní tkáně u obratlovců, endoskelet, exoskelet, odontodová teorie (W-E.Reif), email-dentin-kost u jednotlivých skupin obratlovců. Gnathostoma - vznik a vývoj čelistí, zubní lištna, dermální skelet,strukturní a funkční modifikace.
3. Ontogenese zubu: Vývoj stomodea, protržení bukofaryngeální membrány (polarisace ento-ektoderm), diferenciace struktur orálního prostoru. vznik odontogenetické epitaliální zony (OEZ, ektomesenchym neurální lištny), diferenciace zubní lišty a zubních pupenů: sklovinový orgán (vnitřní a vnější sklovinotvorný epitel, sklovinotvorný uzel, hvězdicové retikulum, stratum intermedium) + zubní papila + zubní váček (folikul). morfologická stadia: zubní pupen - zubní pohárek - zvonové stadium - formování kořenů, Hertwigova epiteliální pochva, alveolární proces vs. fysiologické procesy: iniciace, proliferace, histodiferenciace, morfodiferenciace, aposice a mineralisace skloviny, průběžně - aposice dentinu (srv. zubní pulpa). Regulační systémy časných stadií: aspekty růstové dynamiky epitelů vs. mesenchymu, role Hox genů, Shh, BMP, FGF, etc. Sklovinnový uzel jako specialisovaný embryonální orgán odonotgenetické regulace.
4. Ontogenese dentice: Strukturní, funkční a vývojové vztahy jednotlivých elemtů dentice. Integrující momenty, zubní lišta jako specifický embryonální orgán. Výměna zubů a původ heterodontie. Osbornův model vs. Westergaard, heterochronie. Embryonální kontext dentice: Meckelova chrupavka, palatální štěrbina, polarisace OEZ
5. Funkční aspekty dentice: gnathologie=biomechanika stomatognatního (orofaciálního) systému *strukturní úprava dentice (diferenciace jednotl. zubních typů, jejich tvarové a funkční modifikace), *okluse, oklusní rovina, oklusní plocha, *kinetika čelistního aparátu (kinetická, akinetická lebka etc.), modely čelistního pohybu (pákový, závěsový), role kloubu, pohyb v kloubu (translace, rotace=cirkumdukce, role m.pterygoideus lateralis a discus articularis), pohyby mandibuly (vertikální: deprese=abdukce vs. evelevace= addukce, sagitální: protruse=propulse, protrakce, protrusní exkurse vs. retruse=retropulse, retrakce, retrusní exkurse, transversální: laterální extruse-bukální, palatální) * strukturní design. čelistní svaly, jejich inserce (ramus mand., proc. angularis, proc. coronoideus, fossa pterygoidea etc.) a funkce: velikost svalů (cf. rozsah inserčních ploch)=role odpovídajícího aspektu v aktuálním mastikačním modu * m.masseter - addukce (angulus md., proc.zygom.) vs. m.temporalis 1,2,3- addukce, retrakce (proc.coronoideus, c.sagit.,reg.tempor.) vs. m.pterygoideus medialis - addukce, mediální extruse (fac.med.proc.angularis, al.pteryg.), m.pterygoideus lateralis - protrakce, laterální extruse (fixace a pohyb v kloubu), m.digastricus - abdukce, m.mylohyoideus - abdukce, m.geniohyoideus - abdukce *Tvar mandibuly, posice čelistního kloubu, velikost výběžků, tvar čelistního kloubu - funkční koreláty, *Funkční aspekty úpravy (savčí) dentice, funkční aspekty heterodontní dentice: incisivní, špičákový, premolárový a molárový prostor, jejich podíl na efektu okluse
6. Dentální evoluce ne savčích obratlovců: Zuby - základní apomorfie Craniata (jeden z prvotních produktů a selekčních faktorů neurální lišty): typy zubů u nejstarších Craniata - cf. Conodonta, Myxini, dermální skelet Ostracodermi a Placodermi, plakoidní šupina a typy šupis a ústních útvarů u různých skupin ploutvovců. Specifika Sarcopterygii a Tetrapoda. Kosmoidní šupiny a labyrintní zuby, bifurkace dentální evoluce u časných Amniot: specialisace vs. despecialisace tvaru a počtu zubů vs. dynamika zubní výměny a ontogenese zubu. Pleurodontní uspořádání vs. thecodontní. Specifika savců.
7. Dentální evoluce savců Savčí dentice: tribosfenická stolička: cuspy, cristy, cingula (-idy na md.), trigonid, talonid, fossa etc. - nomenklatura a její varianty (cf. problém homologisace) funkční aspekty:unicuspuidní vs. tricuspidní organisace: alternace, střih, oposice savčí chrup jako model homologie: seriální, iterativní, fylogenetická Cope-Osbornův model, alternativy, peripetie dentální evoluce u mesosoických savců, dentální divergence Metatheria/Eutheria, evoluce tribosfenické dentice, uvolnění tribosfenického rozvrhu a dentální divergence odvozených typů.
8. Shrnutí: metody srovnávací a funkční odontologie. Selekční faktory dentální fylogenese, ekomorfologie dentálních adaptací, potravní strategie vs. dentice. Vybrané příklady a problémy.
Annotation
Please note, the lectures are given in Czech language. English version of the course can be requested in advance if there are at least 3 students.
Survey of the research topic of odontology: phylogenetic, ontogenetic and functional processes underlying actual design of jaws and dentition. Methods applied in odontology (ontogenetic studies including morphogenetic markers, enamel microstructure, biomechanics of mastication etc.).
Patterns and trends in the mammalian dental evolution.