Faktory ovlivňující predisposice ke vzniku zubního kazu u slovanské populace na území Velké Moravy

Mgr. Dana Fialová, Ph.D.

Doctoral thesis

Factors influencing predisposition to development of dental caries in Old Slavonic population in period of Great Moravia

Abstract:

Cílem práce byl výzkum predispozic k tvorbě zubního kazu u populací obývajících velkomoravskou říši. Celkem byly prozkoumány čtyři populace z období 9. – 10. století, a to z lokalit Znojmo – Hradiště, Devín – Za kostolom, Kopčany a Pohansko – Kostel. K nalezení těchto příčin bylo využito spojení tří různých přírodovědeckých disciplín, a to odontologie, elektronové mikroskopie a molekulární biologie. Prostřednictvím dentálně antropologické analýzy bylo zjištěno, že variabilní složkou indexů kazivosti jsou intravitální ztráty. Výzkumem obrusu zubů se potvrdilo, že u některých velkomoravských lokalit, v našem případě u populace z Kopčan, je příčinou těchto ztrát užívání zubů při specifické činnosti. K čemu tato populace zuby používala, bylo přiblíženo EDX analýzou zubního kamene, která ukázala na možnost manipulace s kovovými předměty nebo účast těchto lidí při zpracování železné rudy. Pro zjištění vlivu mikrobiálního složení zubního plaku na kazivost bylo využito skenovací elektronové mikroskopie (SEM) pozorováním bakteriálních „morfotypů“, a molekulárně mikrobiologických analýz detekcí bakteriální DNA prostřednictvím zubního kamene. SEM potvrdila vysokou diverzitu ústních bakterií, což odpovídá raněstředověkým zemědělským populacím, a zároveň verifikovala možnost použití molekulárních analýz přímým sledováním bakterií v kameni. Detekcí genu gtfB pomocí kvantitativní PCR v reálném čase (qPCR) bylo zjištěno, že u skupiny lidí s kazem byl výskyt S. mutans variabilnější a u muže z hrobu 444 ze Znojma – Hradiště byl extrémně vysoký. Analýzou 16S rDNA byl u některých lidí s kazem pozorován vyšší výskyt konkrétního, pravděpodobně kariogenního, rodu bakterií. Tyto výsledky celkově podporují tzv. „ekologickou plakovou hypotézu“, která vysvětluje vznik zubního kazu jako výsledek ekologické nerovnováhy normální zdravé bakteriální komunity, která se vyskytne, když pH zubního plaku působením kyselin klesne, a tím se v ústech eliminují bakterie senzitivní na kyselé prostředí. V důsledku toho se dominantními stanou vysoce acidotolerantní druhy, což má za následek redukci diverzity ústní komunity tak, jak k tomu došlo u muže z hrobu 444 ze Znojma – Hradiště.Odpověď na problematiku kazivosti u velkomoravských populací se ukázala jako velmi komplexní a složitá. Díky spojení přírodovědeckých disciplín a archeologických poznatků si lze utvořit lepší představu o životě lidí v této době. Jisté je, že s novými metodami a technologiemi bude v budoucnu otázek a odpovědí k tomuto tématu přibývat.

Abstract:

The aim of this work was to investigate the predispositions for the formation of dental caries in populations inhabiting the Great Moravian Empire. Altogether, four populations from the 9th - 10th century, from the Znojmo – Hradiště, Devín – Za kostolom, Kopčany and Pohansko – Kostel, were investigated. To find these predispositions, a combination of three different disciplines of natural science, namely odontology, electron microscopy and molecular biology, was used. By means of dental anthropological analysis it was found that the variable component of the caries indices is intravital loss. The research of the dental abrasion confirmed that in some of the Great Moravian localities, in our case, in the Kopčany population, it is the cause of these tooth loss in specific labor. Use of the teeth in this population has been depicted by EDX analysis of the dental calculus, which displayed the possibility of manipulating metal objects or involving these people in iron ore processing. In order to determine the effect of the microbial composition of dental plaque on caries lesions, scanning electron microscopy (SEM) was used to observe bacterial "morphotypes" and molecular microbiological analyses by bacterial DNA detection through the dental calculus. SEM has confirmed the high diversity of oral bacteria, which corresponds to the Early Medieval agricultural populations, and has verified the possibility of using molecular analyses by direct monitoring of bacteria in dental calculus. By detecting the gtfB gene by quantitative real time PCR (qPCR), it was found that in the case of the population with dental caries occurrence of S. mutans was more variable and occurence at the man from the grave 444 from Znojmo - Hradiště was extremely high. By analyzing 16S rDNA, a higher occurrence of a specific, probably cariogenic, bacterial genus was observed in some people with dental caries. These results generally support the so-called "ecological plaque hypothesis" that explains the development of dental caries as a result of the ecological imbalance of a normal healthy bacterial community that occurs when the pH of the dental plaque decreases with the action of acids, thereby eliminating bacteria sensitive to acidic environments. As a result, the highly acidotolerant species become dominant, which results in reduction in the diversity of the oral community, as was the case with the man from the grave 444 from Znojmo - Hradiště. The answer to the problem of caries in the Great Moravian population proved to be very complex. By combining natural science disciplines and archaeological findings, we can create a better idea of the lifes of people at this time. It is certain that with new methods and technologies, questions and answers will be raised in the future.

Keywords

Velkomoravská říše, zubní kámen, zubní kaz, zvyky, predispozice, Slované, zubní obrus, populace, SEM-EDX, Streptococcus mutans Great Moravian Empire, dental calculus, dental caries, habits, predisposition, Slavs, dental abrasion, population, Streptococcus mutans

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 5. 2018

Thesis defence

• Date of defence: 22. 6. 2018
• Supervisor: doc. RNDr. Eva Drozdová, Ph.D.
• Reader: doc. RNDr. Monika Pávková Goldbergová, Ph.D., Mgr. Silvia Bodoriková, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology (4-years) / Molecular and Cellular Biology