Biochemical and Scanning Electron Microscopic Study on the Enamel Organ of Fetal Rat following a Ingestion of Fluoride

불소투여에 따른 태내백서 치아의 생화학적 및 주사전자현미경적 연구

The present study has been carried out to investigate the effect of fluoride toxicity on the morphology as well as inorganic chemical constituents of rat teeth. Rats were administered sodium fluoride at dose of 0 ppm, 100 ppm, 200 ppm and 300 ppm at the beginning of pregnancy. Animals were perfused intravascularly with glutaraldehyde and the incisors were removed. Changes in the protein composition of the secretory and maturation enamel were investigated using polyacrylamide gel electrophoresis (SDS PAGE). And the enamel surface of incisors was examined under scanning electron microscope (SEM). Changes of protein quantities were found significantly in high levels fluoride administration for experimental groups compared with control. The SDS PAGE analysis demonstrated as follows In control group, secretory phase enamel protein, amelogenins, was detected more quantities than experimental group. The enamelin, presence in maturation phase enamel , showed more quantifies than control enamel with an increasing fluoride concentration in the drinking water. Also, the scanning electron micrographic data showed hypoplastic, tough, uneven, pitted and cracked enamel surfaces covered with granular deposits as a result of excessive intake of fluoride. From these results we conclude that high dose of fluoride administration leads to severe structural alterations on the enamel surface and these structural changes could be through defective mineralization.

임신중에 투여된 불소가 흰쥐태아의 법랑질형성에 미치는 영향을 알아보고자 어미흰쥐에게 불소를 음용 시킨 후, 생후 11일이 경과된 어린 흰쥐를 희생하였다. 이후, 하악절치를 발치한 후, 법랑단백질의 종류 및 양적 변화와 법랑질 표면의 형태학적 변화를 관찰하였다. 분비법랑질과 성숙법랑질에서 추출한 법랑단백질을 전기 영동한 결과, 분비법량질에서는 분자량 $22\sim24kDa$의 amelogenin이 확인되었는데, 대조군에서보다 불소투여 농도가 높아질수록 양이 감소하였다. 성숙법랑질에서는 분자량이 68kDa의 enamelin이 확인되었으며, 대조군에 비해 불소투여 농도가 높을수록 양적인 증가가 확인되었다. 그리고 주사전자현미경을 사용하여 법랑질 표면을 관찰한 결과, 대조군에서는 평탄하고 매끄러운 표면인 반면에 불소투여군은 거친 표면과 균열이 심하게 나타났고, 불규칙한 소공이 관찰되었다. 그리고 일부에서는 균열과 함께 주머니 같은 결절과 법랑질 형성부전을 확인하였다. 따라서 본 연구결과, 태아발생과정 중 투여된 불소가 법랑질형성에 관여하는 법랑모세포에 영향을 줌으로써 단백질의 형성과 분비가 지연 또는 억제되며, 수분과 단백질 제거에 관여하는 법랑모세포의 기능을 저하시키는 것으로 사료된다. 이러한 단백질의 비정상적인 형성과 분비는 법랑질 형성부전 등의 법랑질형성에 전반적으로 영향을 미치는 것으로 확인되었다.