[論文レビュー] Trace element distribution in human teeth by x-ray fluorescence spectrometry and multivariate statistical analysis

Cristiana Oprea, P. Szałański+3 more|arXiv (Cornell University)|Jun 14, 2014

X-ray Spectroscopy and Fluorescence Analysis参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、X線蛍光分光法（XRF）を用いて、歯の組織（エナメル、象牙質、歯根膜）における微量元素濃度を分析し、多変量統計解析（MVSA）を組み合わせて、年齢、性別、栄養状態、職業、環境要因と関連するパターンを同定した。主な発見として、組織タイプ、性別、歯の種類ごとに微量元素の組成に顕著な差が認められ、女性の歯や切歯では男性や臼歯に比べて無機成分が有意に多いことが判明した。

ABSTRACT

X-ray fluorescence spectrometry (XRFS) was used as a multielement method of evaluation of individual whole human tooth or tooth tissues for their amounts of trace elements. Measurements were carried out on human enamel, dentine, and dental cementum, and some differences in tooth matrix composition were noted. In addition, the elemental concentrations determined in teeth from subjects of different ages, nutritional states, professions and gender, living under various environmental conditions and dietary habits, were included in a comparison by multivariate statistical analysis (MVSA) methods. By factor analysis it was established that inorganic components of human teeth varied consistently with their source in the tissue, with more in such tissue from females than in that from males, and more in tooth incisor than in tooth molar.

研究の動機と目的

• X線蛍光分光法を用いて、人間の歯組織における微量元素の分布を評価すること。
• 生物学的および環境的要因が歯における微量元素濃度に与える影響を調査すること。
• 異なる歯の種類および人口統計的グループ間で、無機成分の組成に一貫したパターンが存在するかを同定すること。
• 多変量統計解析が、歯組織からの複雑な微量元素データを解釈するうえで有効であるかを評価すること。

提案手法

• 全人的な歯およびその個々の組織（エナメル、象牙質、歯根膜）における微量元素濃度を測定するために、X線蛍光分光法（XRF）が用いられた。
• サンプルは、年齢、性別、栄養状態、職業、環境露出の異なる被験者から収集された。
• 多変量統計解析（MVSA）を用いて、元素分布のパターンおよび相関関係を同定した。
• 因子分析により、異なる歯組織および人口統計的グループにおける元素濃度の分散を説明する潜在的要因が特定された。
• データは正規化され、組織特異的な元素シグネチャーと人口統計的要因の影響を区別するための分析が行われた。
• 統計モデルは、一貫した組成的差を特定するうえで妥当性を確認するため、検証された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 人間の歯における異なる歯組織（エナメル、象牙質、歯根膜）で、微量元素濃度はどのように変動するか？
• RQ2 性別は、人間の歯の無機成分組成にどのような影響を及ぼすか？
• RQ3 年齢、栄養状態、職業、環境条件は、歯組織における微量元素濃度にどのように影響するか？
• RQ4 多変量統計解析は、歯における隠れた微量元素分布のパターンを効果的に明らかにできるか？
• RQ5 切歯と臼歯の間で、元素組成に一貫した差が存在するか？

主な発見

• エナメル、象牙質、歯根膜は、組織特異的な無機成分組成を示す、明確に異なる微量元素プロファイルを示している。
• 女性の歯組織では、男性に比べて無機成分の濃度が有意に高いことが示された。
• 切歯は臼歯に比べてより多くの無機物を含んでおり、歯の種類ごとの鉱物質含量に一貫した差があることを示唆している。
• 因子分析により、元素組成のパターンが、組織タイプおよび性別や歯の種類といった人口統計的要因と一貫して関連していることが明らかになった。
• 本研究では、XRFとMVSAを組み合わせた手法が、人間の歯における微量元素分布の微細なが顕著な変化を検出するのに有効であることが確認された。
• 食事や職業といった環境的およびライフスタイル要因が、元素濃度に測定可能な差をもたらしたが、生物学的要因ほど一貫した影響ではなかった。