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Discussão

Rótulo fluorocromático repetido de indivíduos com dentes formadores permite uma análise detalhada dos processos de crescimento dentário com base num número limitado de espécimes. Usando essa abordagem, reconstruímos a formação da coroa molar em Soay sheep com base em 147 estágios de desenvolvimento a partir de uma amostra de 27 molares rotulados de 11 indivíduos. Isso nos permitiu avaliar os períodos formativos de diferentes porções das coroas molares. Enquanto algumas etiquetas marcaram precisamente (dentro de um intervalo de poucos dias) o alcance de um estágio de desenvolvimento característico, para outros estágios o padrão de rotulagem não permitiu uma determinação tão precisa. Nesses casos, tivemos que reconstruir a obtenção de uma determinada etapa de desenvolvimento por interpolação. Apesar dessas limitações, a análise dos dentes marcados com fluorocromo de indivíduos de idade conhecida é uma abordagem valiosa para a reconstrução do desenvolvimento dentário. Essa abordagem pode ser vista como um estudo retrospectivo de crescimento longitudinal. Estudos com desenho semelhante foram previamente realizados para caracterizar taxas de crescimento das coroas e padrões incrementais em esmalte e dentina de diferentes espécies de mamíferos .

Uma das principais descobertas de nosso estudo é que a formação de coroas molares em ovelhas Soay continua por um longo tempo após a formação do piso infundibular e também após o início do desgaste oclusal. A formação da coroa molar cobre um período desde o desenvolvimento fetal tardio (início da mineralização na M1) até mais de 900 dias após o nascimento (conclusão da coroa na M3). O desgaste oclusal ocorreu primeiro nos molares em que o piso infundibular tinha sido completado e uma pequena quantidade (3-5 mm) da base da coroa já tinha sido formada. Portanto, o preenchimento do assoalho do infundíbulo nos molares inferiores pode ser visto como um substituto para o início da erupção dentária (emergência gengival) em ovelhas.

Com os métodos utilizados neste estudo, não foi possível determinar exatamente o início pré-natal da formação do esmalte no M1 estudado. Entretanto, com base nas taxas de aposição mineral em dentina, reconstruímos previamente o início da formação de tecido duro pré-natal nesses dentes como ocorrendo entre 20 e 40 dias antes do nascimento. Isto coincide bastante bem com o período de 49 dias de formação de coroa pré-natal no M1 registado para uma ovelha (raça Dorset) com base nas contagens de laminação no esmalte pré-natal e um cálculo da TCE . Um estudo da ovelha fetal relatou a realização do estágio de sino do germe do dente M1 no dia 53 de gestação . A formação de tecido duro ainda não tinha começado no feto mais velho (56 dias de idade gestacional) desse estudo. Dado um período de gestação de aproximadamente 150 dias em ovelhas, isto sugere um período de pelo menos 50 dias entre a realização do estágio do sino e o início da mineralização da coroa no M1. Com base em nossos dados, entre 80 e 100 dias entre o início da mineralização da coroa e o término do piso infundibular no M1.

No lobo anterior da ovelha Soay M1, o término do piso do infundíbulo é seguido por um período de crescimento adicional de aproximadamente 220 dias. No M2, no qual a mineralização da coroa começa por volta dos três meses de idade pós-natal, cerca de 210 dias se passam entre o início da mineralização da coroa e o término do piso infundibular e outros 260 dias até que a transição coroa-raiz-transição ocorra vestibularmente no lobo anterior. No lobo anterior do M3, aproximadamente 210 dias transcorrem entre o início da mineralização da coroa (com 12 a 13 meses de idade) e o término do assoalho infundibular, seguido de outros 300 dias de alongamento da coroa antes da transição coroa-raiz. Nos lobos posteriores de M1 e M2 e nos lobos central e posterior de M3, a mineralização da coroa começa ligeiramente mais tarde e a formação da coroa dura um pouco mais do que nos lobos anteriores.

A relação temporal predominante entre o término da coroa e o início do desgaste dos molares artiodáctilos, como ilustrado esquematicamente por Hillson para os gêneros Cervus (condição de mesodonte) e Bos (condição de hypsodont), é que a formação da coroa já está completa e a formação das raízes bem encaminhada quando os dentes entram em desgaste. A porção alongada da base da coroa dos molares ovinos é a principal diferença para a situação de Cervus e Bos, onde o piso do infundíbulo está situado perto do ponto mais apical da CRB (Witzel et al., observação inédita). O padrão de crescimento dos molares de ovelhas difere do de muitas outras espécies de artiodáctilo, em que o alongamento da coroa continua por um tempo considerável após os dentes terem atingido o contato oclusal, uma condição chamada de hispselodontia incipiente. Além das ovelhas (e deste estudo) este padrão também ocorre nos pronomes, Myotragus balearicus, uma espécie de cabra insular fóssil (X. Jordana, comunicação pessoal 2015), e nas espécies equídeas extintas e extintas .

O período prolongado de crescimento da coroa em dentes de hypsodont requer um investimento maior em comparação com a formação de dentes de braquidont. O investimento adicional deve-se em parte a um aumento do número de ameloblastos e a um período funcional prolongado do órgão do esmalte. Além disso, um número maior de odontoblastos deve ser recrutado e mais dentina deve ser formada.

Um aumento na altura da coroa requer a persistência prolongada de um nicho de células-tronco derivadas do epitélio no laço cervical do germe dentário. Foi demonstrado que nenhuma molécula ou caminho de sinalização novo tem que evoluir para alterar a forma da coroa do dente ou as proporções relativas das porções do dente. Ao contrário, mudanças no tamanho e forma do dente são alcançadas através da variação dos padrões de expressão temporal dos genes que codificam as moléculas sinalizadoras existentes (BMP2 e 4, SHH, IGF, FGF10, Follistatin e Activin). Nos dentes em constante crescimento (hypselodont), a persistência do nicho de células-tronco epiteliais está igualmente ligada à ação de diferentes moléculas de sinalização (BMP4, FGF3, 9 e 10, Activin e NOTCH) . Pode-se levantar a hipótese de que as mesmas ou similares moléculas estão envolvidas no prolongamento do período de crescimento da coroa de molares de ovelhas.

O gamo (Dama dama) é uma espécie cervídeo com um peso corporal (fêmeas 35-50 kg, machos 50-80 kg ) na gama de raças não melhoradas de ovelhas domésticas . O peso corporal das ovelhas Soay está ligeiramente abaixo desse intervalo. O tempo de formação dos molares mesodont de gamo é apenas cerca de metade do dos molares hypsodont de ovinos Soay (CFT M1: Dama aproximadamente 150 dias – Soay aproximadamente 300 dias; CFT M2: Dama aprox. 220 dias – Soay aprox. 470 dias; CFT M3: Dama aprox. 260 dias – Soay aprox. 500 dias) . Os dados reportados para o desenvolvimento dos dentes Dama não permitem diferenciar os tempos de formação das diferentes porções da coroa na M1. Entretanto, para M2 e M3 pode ser mostrado que o tempo de formação da porção da coroa localizada do cúspide ao chão do infundíbulo difere muito menos entre o gamo e o carneiro Soay (M2: Dama aprox. 130 dias – Soay aprox. 200 dias; M3: Dama aprox. 180 dias – Soay aprox. 210 dias) do que o tempo de formação da porção de base da coroa (M2: Dama aprox. 90 dias – Soay aprox. 260 dias; M3: Dama aprox. 80 dias – Soay aprox. 300 dias).

Os períodos de formação dos lobos anteriores dos molares mandibulares das ovelhas Soay determinados em nosso estudo são vários meses mais longos do que os períodos totais de formação da coroa relatados para as raças modernas de ovelhas com base em exames radiográficos e/ou macroscópicos . Esses estudos também relataram um início anterior de mineralização no M2 (com um mês de idade) e M3 (com 9 a < 12 meses) em comparação ao nosso estudo em ovinos Soay. Uma razão para esta discrepância poderia ser que nestes estudos os ovinos mais jovens analisados já tinham 3 a 6, 5 ou 6 meses de idade, pelo que o início da mineralização do M2 teve de ser extrapolado. Em um estudo recente sobre ovinos Dorset, o início da mineralização de M2 foi registrado pela primeira vez em animais com 88 dias de idade. Este valor concorda bem com os nossos achados para o início da mineralização de M2 em ovinos Soay (com cerca de 90 dias). Da mesma forma, os períodos formativos aproximados para os lobos anteriores das coroas dos molares mandibulares das ovelhas Soay (300 dias para M1, 460 dias para M2 e 500 dias para M3) são apenas ligeiramente superiores aos valores máximos dados para a formação desses dentes em ovelhas Shetland .

Diferenças nos TFCs relatados entre os estudos podem ser atribuídas a duas causas principais. Primeiro, o exame radiográfico é menos adequado para determinar a conclusão da formação da coroa do que a análise histológica dos dentes etiquetados ou a inspeção macroscópica dos dentes extraídos, como já foi relatado anteriormente para dentes humanos. Segundo, a formação de coroas molares em raças não melhoradas do Norte da Europa leva mais tempo do que em raças ovinas mais melhoradas que crescem mais rapidamente. Além disso, a marcada variação na posição da CRB entre diferentes áreas da coroa dentária ressalta as observações cautelares de Upex e Dobney sobre a falta de clareza em muitos estudos com relação aos critérios usados para definir o estágio de desenvolvimento “coroa completa”. Claramente, a formação da coroa só está completa quando a extensão do esmalte cessou em todos os flancos do dente.

A redução acentuada da TCE de cúspide para cervical indica um declínio progressivo no recrutamento de ameloblastos para a frente secretora. Nossos resultados corroboram os achados anteriores em ovinos, outros bovinos e eqüídeos. Como o desgaste dentário nas ovelhas ocorre simultaneamente com a formação da porção da coroa cervical, a redução acentuada da TCE em estágios posteriores da formação da coroa contribui para uma relação equilibrada erupção/desgaste, que foi descrita como uma característica dos dentes que continuam a crescer após atingirem o contato oclusal. Entretanto, dada a discrepância entre a taxa de desgaste reconstruído de cerca de 8,5 μm/dia na M1 e a TCE registrada de cerca de 40 μm/dia no quarto cervical da coroa molar, outros processos devem ser envolvidos para se obter uma relação equilibrada entre erupção e desgaste. Tem sido sugerido que durante a chamada fase penetrativa da erupção dentária os dentes se tornam mais profundamente inseridos no maxilar devido a um processo que envolve uma remodelação do processo alveolar .

A taxa de desgaste M1 estimada em 8,5 μm/dia na ovelha Soay está dentro da faixa de taxas de desgaste dos molares relatada para diferentes grazers (5,6-10,0 μm/dia) . O crescimento simultâneo da coroa e o desgaste dos dentes afeta os valores registrados de HWR mais altos em ovinos que ainda não tinham terminado a formação da coroa. Como o HWR do M3 é comumente usado como HI em comparações de taxon, deve-se considerar que valores de HI para dentes com ocorrência simultânea de formação de coroa e desgaste funcional não são diretamente comparáveis com valores para dentes que terminam a formação da coroa antes de alcançar o contato oclusal . O HI de 4,6 registrado por nós para Soay sheep é ligeiramente menor que o limiar que define uma condição de alto hypsodont (> 4,75; sensu Janis ), mas ligeiramente maior que os valores dados para Ovis dalli (4,08) e Ovis canadensis (4,11) . No entanto, assumindo que uma certa quantidade de redução da coroa (~ 5-10% da altura total da coroa) já tinha ocorrido na M3 da ovelha Soay não rotulada com uma idade aproximada de 900 dias, uma altura do dente de cerca de 39 mm pode ser reconstruída para a M3 não gasta. Dividindo essa altura da coroa pela largura medida do dente desse indivíduo (7,84 mm) resulta em um HI de 4,97, caracterizando assim as ovelhas Soay como altamente hypsodont.

O valor adaptativo do tempo de formação da coroa estendida nos molares de ovelhas Soay reside no prolongamento do seu período funcional. Uma primeira tentativa de quantificar a relação entre a altura relativa dos dentes e o período funcional dos molares de diferentes herbívoros de mamíferos foi realizada por Kovalevky em 1874. Ele cunhou o termo “Zahnkapital” (capital dentário) para descrever a quantidade de coroa dentária disponível para desgaste e relacionou esse parâmetro à longevidade da respectiva espécie.

Em um estudo sobre os estágios de desgaste dos molares mandibulares de ovelhas de idade conhecida, Moran e O’Connor demonstraram um padrão distinto na progressão do desgaste registrado com os códigos de referência de Payne (PRC) . Uma camada externa contínua de esmalte como parte do relevo superficial oclusal é atingida no PRC 9A no primeiro e segundo molares e no PRC 11G no terceiro molares. Nestes estágios, ambos os lobos do primeiro e segundo molares e os lobos anterior e central do terceiro molar ainda possuem infundíbula. Após este estágio de desgaste (PRC 9A em M1 com 12 meses de idade e em M2 com 26 meses de idade, PRC 11G em M3 com 32 a 42 meses de idade), nenhuma outra alteração na morfologia oclusal ocorre por um período considerável. Isto é refletido pelo fato de que indivíduos de idades muito diferentes são incluídos nestes estágios de desgaste que foram, portanto, chamados de “estágios persistentes” por Moran e O’Connor . Claro que esta “persistência” é apenas aparente, uma vez que a altura da coroa é progressivamente reduzida com a idade. A transição para o próximo estágio de desgaste ocorre quando o infundíbulo no lobo anterior começa a ser perdido (PRC 12 A em M1/2 e PRC 14G em M3). Após o desgaste dos dentes ter progredido abaixo do nível do piso infundibular, a presença de esmalte é confinada à circunferência da coroa do dente.

Padrões de desgaste dos dentes semelhantes aos relatados por Moran e O’Connor também foram registrados para ovinos Soay de idade conhecida. A idade das ovelhas Soay com estágio de desgaste 9A na M1 variou entre 12 e 60 meses, e entre 36 e 108 meses naquelas com este estágio de desgaste na M2. Para os indivíduos que exibem o estágio de desgaste 11G na M3, foi estabelecida uma faixa etária de 60 a 132 meses. Em um estudo de ovinos vivos, de idade conhecida (até 7 anos) de diferentes raças, Jones relatou uma faixa etária de 10 a 84 meses para a persistência do estágio de desgaste 9A na M1. A primeira obtenção desse estágio na M2 foi registrada aos 20 meses e aos 42 meses na M3 (estágio de desgaste 11G).

Behr estudou o desgaste dentário em ovinos Karakul vivos, de idade conhecida (faixa etária de 3 a 13 anos) usando uma técnica de réplica dentária. Sua descrição detalhada dos estágios de desgaste permite a atribuição de PRCs para os dentes. A perda do infundíbulo no lobo anterior (PRC 12A) ocorreu primeiro aos 60 meses na M1, aos 84 meses na M2 e aos 108 meses na M3 (PRC 14G). Uma perda anterior da infundíbula é relatada por Milhaud e Nezit para os lobos anteriores do M1 (36 meses) e do M2 (72 meses) nas ovelhas Pre d’Alp du Sud. De acordo com Behr , a perda completa da coroa na ovelha Karakul, ou seja, a exposição do tecido radicular na superfície oclusal foi registrada pela primeira vez com uma idade de 8 anos no M1 e de 10 anos no M2. Nos exemplares mais antigos do seu estudo (13 anos), esta fase não tinha sido atingida na M3.

Com base nos achados acima, períodos caracterizados por diferentes morfologias oclusais podem ser inferidos para os molares ovinos. A morfologia oclusal funcional máxima com presença de cristas de esmalte nos flancos da coroa vestibular e lingual e ao redor do infundíbulo está presente no lobo anterior do M1 por um período de 24 a 48 meses, no M2 por 36 a 54 meses, e no M3 por 54 a 60 meses. A maior persistência do infundíbulo no M3 em relação ao M1 e ao M2 está provavelmente relacionada com a maior altura da coroa do primeiro. Além disso, um desgaste menos intenso do M3 em comparação com M1 e M2 pode estar envolvido, causado por um maior volume relativo de esmalte no terceiro em comparação com o primeiro e segundo molares que foi registrado por Winkler e Kaiser para diferentes herbívoros mamíferos.

Na ovelha Soay, a morfologia oclusal da coroa presente após o plano de desgaste ter progredido abaixo do nível do piso infundibular persiste por pelo menos cerca de 4 anos no M1, 5 anos no M2 e 6 anos no M3. A presença de uma porção prolongada da base da coroa nos molares ovinos resulta assim num período funcional marcadamente prolongado em todos os molares e, em consequência, numa vida útil máxima prolongada do indivíduo. Nesse sentido, é importante perceber que a formação do esmalte na área infundibular está limitada ao período pré-eruptivo de crescimento da coroa, pois o órgão do esmalte na área infundibular é perdido no processo de erupção dentária. Em contraste, a formação do esmalte na base da coroa pode continuar também durante o período pós-eruptivo.

Aumento da altura do dente e, portanto, da quantidade de tecidos dentários, especialmente esmalte, é um dos vários meios possíveis para aumentar a vida funcional de um dente sob um regime alimentar abrasivo . Outros meios possíveis são um aumento da dureza do esmalte e um aumento da complexidade das cristas oclusais do esmalte. No que diz respeito aos traços dentários, a falta de remodelação do esmalte e da dentina limita as modificações evolutivas da morfologia dentária ao período de odontogénese . O investimento de recursos adicionais no crescimento dentário, resultando no prolongamento da função dentária, ocorre de forma antecipada ou parcialmente sobreposta ao período funcional dos dentes. Dentro das espécies, as taxas de desgaste dentário têm se mostrado correlacionadas com a composição da dieta, fatores ambientais e a dureza do esmalte. Estas diferenças também influenciam a longevidade, como foi demonstrado para o veado Sika (Cervus nippon, ) e para o veado vermelho (Cervus elaphus) e wapiti (Cervus canadensis) exibindo fluorose dentária. O aumento da longevidade em populações com maior altura molar média tem sido observado nos corços (Capreolus capreolus) .

Para o Myotragus balearicus, a comparação dos padrões de meso- e macro-desgaste com os dos artiodáctilos existentes no continente sugeriu uma dieta dominada pelo browse e uma taxa moderada de desgaste dentário . Este achado foi interpretado como indicando que a abrasividade do alimento não foi a única força motriz para o aumento da altura da coroa, mas que o período excepcionalmente longo de formação dos dentes nesta espécie constitui uma adaptação específica às condições da vida insular . As limitações de recursos, a baixa pressão predatória e a adopção de novos nichos alimentares são discutidas como estando relacionadas com uma desaceleração geral dos processos de desenvolvimento no Myotragus. Não há evidências de um aumento da longevidade das ovelhas Soay em comparação com outras raças ovinas (continentais). Além disso, o padrão de crescimento da coroa aqui documentado para as ovelhas Soay não difere marcadamente do das ovelhas do continente ou de outros caprinos (cabra doméstica, muflão, camurça, Witzel et al., observação não publicada).