Cumhuriyet Üniversitesi Dişhekimliği Fakültesi Dergisi Cilt 4, Sayı 2,2001
DİŞTAŞLARININ X-IŞINLARI DİFRAKSİYONU (XRD) YÖNTEMİ İLE MİNERALOJİK
İNCELENMESİ
(ÖN ÇALIŞMA SONUÇLARI)
Yrd. Doç. Dr. İsmail MARAKOĞLU*, Dt. Serhat DEMİRER*, Prof. Dr. Durmuş BOZTUĞ**, Dr. Ümit ŞENGÜL** ÖZET
Diştaşları; bakteri plağının kalsifikasyonuyla oluşan ve yapısında inorganik ve organik kısımlar bulunan kitlelerdir, inorganik kısımlarının çoğu kalsiyum fosfat kristallerinin çeşitli formları şeklindedir. Bu çalışmada, Cumhuriyet Üniversitesi Dişhekimliği Fakültesi Periodontoloji ABD Kliniğine başvuran yaş ortalamaları 38,9 olan 20 hastadan (7'si kadın, 13'ü erkek) toplam 31 adet diştaşı (27 tanesi supragingival, 4 tanesi sub-gingival) toplanmıştır. Bu diştaşlarının 12 adeti üst, 19 adeti ise alt çeneden elde edilmiştir. Örneklerin C.Û. Jeoloji Mühendisliği Bölümünde bulunan tam bilgisayar kontrollü Rigaku D-Max III C tıpı X-lşınları Difraktometresi (XRD) cihazında toz preparat çekimleri yapılmıştır. XRD toz difraktogramlarının JCPDS kart-ları eşliğinde değerlendirilmesi sonucunda, 27 adet supragingi-val diştaşının tamamında oktakalsiyum foslat (JCPDS 26-1056), hidroksiapatit (JCPDS 9-432), 24 adetinde witlockite (JCPDS 9-169), 4 adetinde monetite (JCPDS 9-80). 3 adetin-de calcite (JCPDS 5-586) ve saadetin-dece 1 aadetin-detinadetin-de ise brushite (JCPDS 9-77) belirlenmiştir. Dört adet subgingival diştaşının yine tamamında oktakalsiyum fosfat ve hidroksiapatit, 3 adetin-de witlockite, 2 aadetin-detinadetin-de monetite ve 2 aadetin-detinadetin-de adetin-de calcite sap-tanmıştır
Örneklemenin yeterli miktarda olmaması ve belirli bir sis-tematiğe göre yapılmamasına rağmen, bu çalışmada (I) okta-kalsiyum foslat ve hidroksiapatit tüm örneklerde; (Il) witlockite örneklerin büyük çoğunluğunda; (III) monetite daha çok üst çe-nede: (IV) calcite her iki çenede ve (V) üst çene örneklerinden sadece birisinde brushite görülmesi şeklinde bazı ön sonuçlar elde edilmiştir.
Diştaşları üzerinde ileriye yönelik gerçekleştirilmesi planlanan bir araştırmanın ön incelemelerini sunan bu çalışma-ya daçalışma-yanarak, diştaşlarının; ağız içindeki oluşum bölgeleri, yaş. provenans, cinsiyet, sosyal-beslenme alışkanlıkları, vb pa-rametrelere göre bileşimlerinin ve frekans dağılımlarının ince-lenmesi, bu verilerin üriner ve sindirim sistemleri taşlarıyla de-neştirilmesinin ve XRD yönteminin yanısıra elektron mikroprob analiz (EMA) ataşmanlı taramalı elektron mikroskobu (SEM) yönteminin de kullanılmasının daha yararlı olacağı düşünül-mektedir
Anahtar kelimeler: Diştaşı, Kalsiyum fosfat kristalleri,
X-lşınları Difraksiyonu Yöntemi
SUMMARY
Dental calculus is a mass, formed by calcification of den-tal plague, and consists of organic and morganic materials. The most of inorganic materials are made up of various forms of calcium phosphate crystals. In this study, totally 31 calculi samples have been collected whose 27 and 4 parts belong to supragingival and subgingival areas, respectively. Some 12 and 19 parts of these samples have been respectively obtai-ned from the uper and lower jaws. All these calculi havs been taken from some 20 patients (7 female, 13 male, mean age 38.9) at the Periodontology Clinics of the Faculty of Dentistry of the Cumhuriyet University in Sivas. At first these calculi samples have been manually grinded by using an agate mortar to produce the powdersized material. Then, the x-ray powder diffractograms of these samples have been obtained by using a full computer-controlled Rigaku D-Max 111 C model X-Ray Diffractometer ot the dept of Ceological Engtneenng of Cum-huriyet University The evaluation of these difftactograms in the light of JCPDS cards reveal the following observations. All the 27 supragingival calculi samples comprise of octocalcium phosphate and hydroxyapatite in additon to octacalcium phosphate and hydroxyapettite, the whitlockite, monetite and calcite have been seen in some 24, 4 and 3 samples among these 27 supragingival calculi. On the other hand, only one supragingival sample has been observed to bear brushite. As for the 4 subgingival calculi samples, octacalcium phosphate and hydroxyapatite have been determined in all these subgingi-val calculi. Apart from these minerals, the whitlockite, moaetite and calcite have also been found in some 3. 2 and 2 samples, respeclively. Although the number of sampting is not sufficiend and sampling procedure does not follow anv systematıc, some preliminary results have been revealed in this study that (1) oc-tacalcium phosphate and hydroxyapatite are found in ait samp-les. (II) whitlockite is seen in the most of samples, (III) monet ile is basically observed at upper jaw. (IV) calcite can be found m both ot the upper and lower jaws and (V) brushite has only been determined in one of the upper jaw samples. Some conc-luding remarks can be suggested for the future studies on the dental calculi basect particularly on the preliminary results of this simple investigation. It would be better to take care not only the locations of calculi within the oral cavities but also va-rious parameteres of the patients such as the age, province, sex, social behavitours and diatery traditions for the future in-vestigations of the compositians and freguencies of dental cal-culi. Moreover, the correiation of these data obtained from den-tal calculi with those of urinary and digestive systems stones would be kindly appreciated which could also use the electron microprobe analyses (EMA) attached scanning electron mic-mscopy (SEM) studies.
Keywords: Dental calculus, Calcium phosphate
crystals, X-Ray Diffraction Method
GİRİŞ
Diştaşı, bakteri plağının içerisine kalsiyum ve fosfat tuzlarının çökelmesi ile oluşan mineralize bakteri plağı olup dişe sıkıca yapışmıştır. Bakteri plağının hem matriksi hem de mikroorganizmaları
kalsifiye olmuştur. Diştaşları dişlerin yanında pro-tezler veya diğer oral apereyler üzerinde de oluşa-bilmektedir. Diştaşları dişeti marjinine göre; supra-gingival veya subsupra-gingival olarak ikiye ayrılırlar. Di-şetlerinin çekilmesi ile birlikte subgingival olanlar *Cumhuriyet Üniversitesi Dişhekimliği Fakültesi Periodontoloji ABD Sivas
" Cumhuriyet Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü Sivas 80
C.U. DİŞHEKİMLİĞİ FAKÜLTESİ DERGİSİ 2001 CİLT: 4, SAYI: 2
supragingival olarak konumlanabilirler.8
Supragingival ve subgingival diştaşları histo-lojik, kimyasal ve mikrobiyolojik olarak birbirine benzer olmasına rağmen aralarında birtakım fark-lılıklar vardır, içeriklerinden bazılarının farklı olma-sı muhtemeldir. Supragingival diştaşının bileşimi salyadan, subgingival diştaşının bileşimi ise cep sıvısından ve tükürükten kaynaklanıyor gözük-mektedir.1,21
Diştaşının yaklaşık %12'sini organik içerikler (protein, karbonhidrat, lipit parçacıkları, özellikle lip-tothrix gibi flamantöz tip çeşitli cansız mikroorga-nizmalar) oluşturur.1,21
İnorganik komponentleri ise temelde kalsi-yum, fosfat, az miktarda magnezyum ve karbo-nattır. Çok sayıda eser miktarda diğer elementler (Na, Zn, Br, Sr, Cu, Mn, Au, Si, Fe, F)'de bulunabi-lir. İnorganik komponentlerin çoğunu oluşturan kal-siyum fosfat amorf bir materyal veya kristal bir formda bulunur. Temel kristal tipleri: hidroksiapatit (Ca10 (PO4) 6OH2), oktakalsiyumfosfat (Ca8H2
(P04) 65H2O), brushite (CaHPO42H2O), witlockite
(Ca3(PO4)2) monetit (CaHPO4), calcite (CaCO3)
ve magnezyumdur.1,5,21
Periodontal hastalılığın diştaşının ilişkisine bakıldığında diştaşının periodontal hastalıkta bir etiyolojik faktör olarak rol oynayabileceği yada pe-riodontal hastalığın diştaşının kompozisyonu ve formasyonunu etkileyebileceği görülmektedir. Epi-demiyolojik çalışmalar periodontitis ve diştaşı ara-sında güçlü bir ilişki göstermişlerdir. Diştaşları da-ha ziyade üzerindeki kalsifiye olmamış bakteri pla-ğı varlıpla-ğı, bakteri plapla-ğı birikimine izin veren yü-zey özellikleri, içinde mikroorganizmaların çoğalıp toksik ürünlerini bırakabilecekleri bir "mercan ka-yalığı" şeklindeki yapısı ve plak eliminasyonunu zorlaştırması gibi özellikleri ile sekonder olarak pe-riodontal hastalığa etki etmektedir. Diştaşları üzer-lerindeki bakteri plağı ile periodontal hastalığa ne-den olması yanında fiziksel olarak ta dişetine ha-sar vermektedir. Diştaşlarının periodontitis üzerine sekonder etkisi deney hayvanları üzerinde yapı-lan bir çalışma ile gösterilmiştir. Bu konu ile ilgili olarak yapılan çalışmalarda periodontitisin tedavi için subgingival diştaşlarının elimine edilmesinin daha önemli olduğu vurgulanmıştır.1,8,11,21,26
Literatürde diştaşlarının kristal yapıları ve inorganik içerikleri ile ilgili olarak bir çok çalışma-ya rastlanmaktadır. Bu çalışmalarda histokimçalışma-ya- histokimya-sal, polarizsyon mikroskobisi, spektroskopi, x-ray diffraksiyon ve nötron aktivasyon analizi scanning elektron mikroskobi, gibi kimyasal ve fiziksel analitik metotların kullanıldığı görülmektedir.
Bu çalışmada amacımız, ağzın farklı bölge-lerinden alınan subgingival veya supragingival diş-
taşlarının XRD yöntemi ile analiz edilerek hangi tip kristal yapıları içerdiğini ve bu kristallerin alın-dığı bölgeye göre değişip değişmediğini tespit et-mekti.
MATERYAL METOD
Bu çalışmada, Cumhuriyet Üniversitesi Diş-hekimliği Fakültesi Periodontoloji ABD Kliniğine başvuran yaş ortalamaları 38,9 olan 20 hastadan (7'si kadın, 13'ü erkek ) toplam 31 adet diştaşı (27 tanesi supragingival, 4 tanesi subgingival) toplan-mıştır. Bu diştaşlarının 12 adeti üst, 19 adeti ise alt çeneden elde edilmiştir. Örneklerin C.Ü. Jeoloji Mühendisliği Bölümünde bulunan tam bilgisayar kontrollü Rigaku D-Max III C tipi X-lşınları Difrakto-metresi (XRD) cihazında toz preparat çekimleri XRD toz difraktogramlarının JCPDS kartları eşli-ğinde değerlendirilmesi yapıldı.
SONUÇ
XRD toz difraktogramlarının JCPDS kartları eşliğinde değerlendirilmesi sonucunda, 27 adet supragingival diştaşının tamamında oktakalsiyum fosfat (JCPDS 26-1056), hidroksiapatit (JCPDS 9-432), 24 adetinde witlockite (JCPDS 9-169), 4 adetinde monetite (JCPDS 9-80), 3 adetinde calci-te (JCPDS 5-586) ve sadece 1 adetinde ise brus-hite (JCPDS 9-77) belirlenmiştir. Dört adet subgin-gival diştaşının yine tamamında oktakalsiyum fos-fat ve hidroksiapatit, 3 adetinde witlockite, 2 ade-tinde monetite ve 2 adeade-tinde de calcite saptanmış-tır.
Örneklemenin yeterli miktarda olmaması ve belirli bir sistematiğe göre yapılmamasına rağmen, bu çalışmada (l) oktakalsiyum fosfat ve hidroksia-patit tüm örneklerde; (II) witlockite örneklerin bü-yük çoğunluğunda; (III) monetite daha çok üst çe-nede; (IV) calcite her iki çenede ve (V) üst çene örneklerinden sadece birisinde brushite görülmesi şeklinde bazı ön sonuçlar elde edilmiştir.
TARTIŞMA
Diştaşlarının kristal yapılarının çalışıldığı daha önceki çalışmalara bakıldığında diştaşının inorganik yapısının büyük bir kısmını oluşturan kalsiyum fosfatın daha çok dört ana kristal yapıda bulunduğu (OCP,HA,WL ve Br) gözlemlenmiştir.
7,9,10,12,13,14,22,24 Bizim çalışmamızda bu dört ana kristalin
yanında monetit ve calcite de gözlenmiştir ki bu iki kristalden Le Geros 1974'deki çalışmasında bahsetmektedir. Fakat bunlardan calcite daha ziyade hayvan diştaşlarında temel komponenttir.12 Çalışmamızın sonucunda incelediğimiz örneklerin tamamında oktakalsiyum fosfat ve hidroksiapatit tüm örneklerde gözlenirken örnekleri tamamına 81
C.Ü. DİŞHEKİMLİĞİ FAKÜLTESİ DERGİSİ 2001 CİLT: 4, SAYI: 2
yakın bir kısmında ise WL gözlenmiştir. Bu sonuçlar literatürdeki çalışmalarla büyük ölçüde uyuşmaktadır. Fakat literatüre bakıldığında OCP ve HA'in majör olarak supragingival diştaşlarında gözlendiği, WL'in ise posterior supragingival diştaşları ile subgingival diştaşlarında bulunmakla olup subgingival diştaşlarında daha fazla olduğu görülmektedir. 2,7,9.10,12,22.24
Diştaşının magnezyum içeriği ile WL ara-sında ve karbondioksit içeriği ile de HA miktarı arasında da pozitif bir ilişki vardır. Mg WL'deki Ca'la, karbonatta HA'daki P04'la parsiyel olarak yer değiştirmektedir.7,9,10,13
Kanı ve ark. çalışmalarında diştaşlarının x-ışını difraktometresinin dentin ile mine arasında bir pattern gösterdiğini ve her üçünde de ana kris-talin HA olduğunun göstermişlerdir.10
Diştaşının kristal yapısını depozitin yaşı be-lirlemektedir. Kristalizasyonun erken aşamalarında OCP ve Br oluştuğu zamanla bunların yükselen pH ile HA ve WL'e hidrolize olduğu gösterilmiştir. Kristallerin bu dönüşümü örneklerde neden bu dört kristalin yoğun bir şekilde görüldüğünü açıklamak-tadır.Bir ise OCP'dan daha önce oluştuğundan bahsedilmektedir.10,22
OCP ağızda en kolay oluşan kristal olması-na karşın en zor çözünen kristaldir. Bu yüzden diş-taşı temizliğini takiben tek bir kristal kalsa bile bu kalan kristal bir çekirdek görevi üstlenerek yeni diştaşı oluşumunu kolaylaştırır.2
Bizim çalışmamızda Calcite her iki çenede gözlenmiştir. Önceki çalışmalarda hayvan diştaşla-rındaki majör komponentin calcite olduğu bulun-muş ve bunun sebebinin hayvanların ağız orta-mında Ca/P oranının( fosfat oranı düşüktür) ve tükürük pH'sının (tükrüğün içerdiği CO2 oranının
fazla olması veya tükrükteki bakteriler tarafından artırılan proteaz aktivitesi) yüksek oluşuna bağlan-mıştır. Bu iki faktörden başka calcite oluşumu yük-sek ısıdan da etkilenmektedir.2,7,10,12,14,27 Bu ça- lışmaların tersine bizim çalışmamızda insan dişta-şı örneklerinde calcite kristallerinin bulunması bu örneklerin alındığı insanlarda ki oral şartlara bağlı olabileceği gibi SİVAS bölgesi içme suyunun sert-lik derecesine de bağlı olabilir fakat bunun araştı-rılması gerekmektedir. Ca/P oranı surpagingival diştaşlarında 1.9 subgingival diştaşlarında 1.7 bu-lunmuştur. Bulunan bu oranlar arasındaki fark önemsizdir.9
Ca/P oranını Ca ve P'dan zengin diyet de etkilemektedir. Bu oran ve diştaşının yapısındaki diğer eser elementler toplumlar arası diyet farklılı-ğına bağlı olarak değiştiği için kristal yapıda top-lumdan topluma değişmektedir.6,14,20,21
Gingival dokulardan veya oral mikroorganiz-
malardan(özellikle actinomycesler) köken alan fos-fataz enzimi organik fosfatı hidrolize ederek inor-ganik fosfat haline getirir ki artan bu inorinor-ganik fos-fat konsantrasyonu kalsiyum fosfos-fat çökelmesini artırır. Bu da kristal yapıyı değiştirir.14
Diştaşlarında leptotrichia, leptpthrix ve acti-nomyces gibi çeşitli baskın flamentoz bakteriler yanında streptokokus, staphilokokus, laktobasillus ve çeşitli diğer mikroorganizmalar izole edilmiş-tir.Bunlardan leptotrichia ve actinomyces'lerin kal-siyum tuzlarının çökelmesinde majör bir rol oyna-dığına inanılmaktadır. Örneğin HA kristalleri B. Matruchotti ile ilişkili bulunmuştu r. Mikrokokla r, dif-teroidler ve bir tür aktinomiçes ile inokule bir or-tamda kalsiyum karbonat kristallari oluştuğu göste-rilmiştir.14,23
Şu çalışmada, üst çene örneklerinden sade-ce birisinde brushite görülmesi şeklinde bazı ön sonuçlar elde edilmiştir. Önceki çalışmalarda da Br seyrek bir şekilde çok küçük miktarlarda bulun-muştur.9 Brushite en sık supragingival diştaşında bulunurken subgingival diştaşlarında yoktur. Brus-hite daha çok genç diştaşlarında(üç günlük kısa bir sürede bile), diştaşı yaşlandıkça bu oran azal-maktadır.22 Eğer tükürük pH'sı yeterince düşükse, insan diştaşında aynı zamanda dikalsiyum fosfat dihidrat (brushite) içerebilir.7,9,10
Sonuç olarak, örneklemenin yeterli miktarda olmaması ve belirli bir sistematiğe göre yapılma-masına rağmen, bu çalışmada (l) oktakalsiyum fosfat ve hidroksiapatit tüm örneklerde; (II) witlocki-le örnekwitlocki-lerin büyük çoğunluğunda; (III) monetite daha çok üst çenede; (IV) calcite her iki çenede ve (V) üst çene örneklerinden sadece birisinde brushite görülmesi şeklinde bazı ön sonuçlar elde edilmiştir
Diştaşları üzerinde ileriye yönelik gerçekleş-tirilmesi planlanan bir araştırmanın ön incelemele-rini sunan bu çalışmaya dayanarak, diştaşlarımn; ağız içindeki oluşum bölgeleri, yaş, provenans, cinsiyet, sosyal-beslenme alışkanlıkları, vb para-metrelere göre bileşimlerinin ve frekans dağılımla-rının incelenmesi, bu verilerin üriner ve sindirim sistemleri taşlarıyla karşılaştırılması ve XRD yön-teminin yansıra elektron mikroskop analiz (EMA) ataşmanlı taramalı elektron mikroskobu (SEM) yönteminin de kullanılmasının daha yararlı olacağı düşünülmektedir.
KAYNAKLAR
1. Ataoğlu T, Gürsel M:Periodontoloji. 3. Baskı. Damla ofset A.Ş,Konya,1999.
2. Bıçakçı N. Supragingival kalkulus kristal yapısının Debye-Scherrer yöntemi ile incelenmesi. İ.D.D.O;1(3);1980
3. Carranza FA, Newman MG: Glicman's Clinical perto- üontology.Bth edition W B Saunders Co ,Philedalphia,1996
4. Christersson LA, Grossi RG, Dunford RG, Machlei 82
C.Ü. DİŞHEKİMLİĞİ FAKÜLTESİ DERGİSİ 2001 CİLT: 4, SAYI: 2 EE, Genco RJ: Dental plague and calculus: risk indicators tor
their formation J Dent Res 71 (7): 1425-1430,1992 5. Danial A, Iving B, Max A. Periodontics. 198-213
6. Doğangün R, Kayakırılmaz K, Özgüneş H: Supragin- gival distaşında Ca. Mg,Fe,Cu,n ve Mn düzeyleri. Biyokimya Dergisi! 2(1 ):65-67:1987.
7. Driessens FCM.Borggreven JMPM, Verbeck RMH, Van Dıjk JWE, Feagın FF: On the physicochemistry ot plague calcification and the phase cormposition of dental calculus J Pe- riodontol Res 20.329-336,1985
8. Genco RJ, Goldman HM, Cohen DW:Contemporary Periodontics CV Mosby Company, Toronto, 1990
9. Gron P. Van Campen J, Lindstram l: Human dental calculus ınorganic chemical and crystallograpnic composition. Arch Oral Bıol 12:829-837,1967.
10. Kanı T, Kanı M, Moriwaki Y, Doi Y:Micrpbeam x-ray diftraction analysis of dental calculus. J Dent Res 62(2):92- 95,1983.
11. Kornman KS:Fundamentals of periodontics. Quin- tessence Publishing Co, Singapore, 1996
12. Le Geros RZ, Stıannon IL: The crystalline compo- nents of dental calcılı human vs. doğ. J Dent Res 58(12):2371- 2377.1979
13. Le Geros RZ. Vatiations in crystalline of human dental calculus: l. Crystallographic and spectroscopic methots of analysıs.J Dent Res 53:45-50,1974
14. Leung SW, Jensen AT: Factors controllıng the de- position of calculus. Int. Dent. J 8: 613-626,1958
15. Lindhe J: Texbook of clinıcal periodontology 1st edition Copenhagen, 1983
16. LittlB MF, Cassiani CA, Rowley J: Dental calculus composition. 1 Supragingıval calculus:ash, calcium, phospho- rus, sodium, and densıty. J Dent Res 42:78-86,1963.
17. Mandell ID, Gaffar A: Calculus revısited:A review. J cim Periodontol 13:249-257,1986
18. McGaughey C, Campbell JE, Pazo C, Stovvell EC: Relatıons between early dental calculus production and calcıum and phosphate parameters of salivary fractions J Periodontol 46(11):680-681.1975
19. Pattanaporn K and Navia JM. The relationship of dental calculus to caries. gingivitis, and selected salivary fac- tors in 11-to 13- year- old childeren in Chiang Mai, Thailand J Periodontol 69:955-961,1998
20. Robert-Harry EA, Clerehugh V, Shore RC, Kirkham J, and Robinson C:Morphology and elemental composition of subgıngival calculus in two ethnic groups. J Periodontol 71:1401-141,2000
21 Sandallı P.Periodontolojı, Erler matbaası, İstanbul, 1981 22. Schroeder HE: Formation and inhibition of dental calculus. J Periodontol 40(11):643-646,1969
23. Sıdaway DA: A microbiological study of dental cal culus III. A comparison of invıtro calcification of viable and non- viable microorganism.J Periodontol Res 14:167-172,1979
24. Sunderberg M, Friskopp J:Crystallography of supra- gingival and subgıngival human dental calculus. Scand J Dent res 93:30-38,1985
25 Tanzer JM.Grant LP, McMahon T, Clinton D and Eanes ED: Simultaneous Caries Induction and Calculus formation in rats. J Dent Res 72(5):858-864,1993
26. Ünlü F, Gürses N:Ana hatlarıyla periodontoloji, 2. baskı. Ege Üniversitesi Basımevi,izmir.1997
27. Watanable T, Toda K, Morıshita M ve lwamoto Y: Correlations between salivary protease and supragingival or subgıngıval calculus indeks. J Dent Res 61:1048-1051,1982.
