1.3.1 Asp và quá trình triệt quang
Từ năm 1976, Helfman và Bada [36] đã nghiên cứu về sự triệt quang Asp trong ngà răng và ghi nhận mối tương quan rất cao giữa quá trình triệt quang Asp và tuổi (r = 0,979).
Ohtani và cs (1995) [60] khẳng định lại kết quả của Helfman và Bada (1976), ghi nhận tỷ lệ Asp D/L trong ngà răng tương quan rất cao với tuổi (r = 0,99).
Đến năm 2005, các nhà nghiên cứu đã chấp nhận mức độ triệt quang Asp trong răng tương quan cao với tuổi đáng tin cậy. Và đến năm 2007, phương pháp ước lượng tuổi dựa vào mức độ triệt quang hóa Asp trong ngà răng được coi là một trong những phương pháp chính xác nhất để tính tuổi [7] [9] [30] [58] [64].
* Các axit amin khác và quá trình triệt quang
Ngoài Asp, còn có một số axit amin trong mô răng có liên quan đến quá trình lão hóa của mô: serine, axit glutamic, alanine [9] [17].
Từ khi phương pháp ước lượng tuổi dựa vào triệt quang Asp trong men răng được giới thiệu năm 1975, dựa vào triệt quang Asp trong ngà răng năm 1976, có những nghiên cứu đã thực hiện trên các axit amin này, kỳ vọng có thêm những lựa chọn cho phương pháp ước lượng tuổi dựa vào axit amin. Tuy vậy, đến nay, các axit amin này vẫn chưa đạt được sự tin cậy và Asp vẫn là axit amin được ứng dụng nhiều nhất trong các nghiên cứu ước lượng tuổi dựa vào phản ứng triệt quang [9]
[17] [30] [63] [89].
1.3.2 Ngà răng trong phương pháp ước lượng tuổi dựa vào triệt quang Asp Các mô răng gồm ngà răng, men răng và xê măng đều có thể được sử dụng cho các nghiên cứu xác định tuổi. Nhiều nghiên cứu đã thực hiện và nhận thấy thành phần Asp trong men, ngà và xê măng đều có tương quan với tuổi (Bảng 1-2).
Bảng 1-2 Tương quan giữa mức độ triệt quang Asp và tuổi
Năm Tác giả Mô Loại răng r
1976 Helfman và Bada [36] Ngà thân R Không rõ 0,979 1985 Ogino và cs [55] Ngà thân R Đủ loại Cao nhất: R cối
nhỏ 1 (0,998) Thấp nhất: R nanh (0,982) 1991 Ohtani và Yamamoto
[61]
Ngà cắt dọc R cửa, R cối nhỏ
> 0,99
1993 Ritz và cs [77] Ngà chân R R khôn 0,99
1995 Ohtani và cs [56] Ngà cắt dọc R cửa giữa 0,995 Ngà cắt ngang R cửa giữa > 0,984 2003 Ohtani và cs [62] Ngà cắt dọc R các loại Cao nhất: R cối
lớn 1 (0,996) Thấp nhất: R cửa giữa (0,98) 2011 Ohtani và Yamamoto
[65]
Ngà cắt dọc R cửa, R nanh, R cối nhỏ
0,984-0,991 2012 Sakuma và cs [80] Ngà cắt dọc Răng nanh 0,98 2014 Hassan và cs [34] Ngà cắt dọc R cửa, R nanh,
R cối nhỏ
0,93 2016 Chen và cs [15] Ngà cắt dọc Răng khôn 0,969 2018 Wochna và cs [94] Ngà chân R R cửa, R nanh,
R cối nhỏ hàm dưới
0,96-0,98
1975 Helfman và Bada [35] Men R R các loại 0,921 1995 Ohtani và cs [59] Men R R cửa và R cối
nhỏ
0,961
Năm Tác giả Mô Loại răng r 2005 Ohtani và cs [58] Men R R các loại Cao nhất: R cối
lớn 1 (0,996) Thấp nhất: R cửa giữa (0,840)
2008 Griffin và cs [30] Men R R các loại 0,949
2010 Griffin và cs [31] Men R R các loại 0,927
1995 Ohtani và cs [59] Xê măng R cửa và R cối nhỏ
0,988 2012 Sakuma và cs [80] Toàn bộ răng Răng nanh 0,93
Năm 1975, lần đầu tiên, Hefman và Bada báo cáo có sự tương quan đáng kể giữa tỷ lệ Asp dạng D và L trong men răng và tuổi [35].
Đến năm 1976, Helfman và Bada nhận thấy ngà răng có tương quan chặt chẽ nhất giữa tuổi thật và sự triệt quang của Asp, và tương quan này chặt hơn so với các axit amin khác [36].
Ohtani và cs (1995) [59] so sánh mức độ triệt quang Asp giữa men, ngà và xê măng trong cùng một loại răng trên răng cối nhỏ thứ nhất. Nghiên cứu nhận thấy xê măng có mức độ triệt quang nhanh nhất, tiếp theo là ngà và cuối cùng là men răng.
Tuy nhiên, mức độ triệt quang trong xê măng không đều so với trong ngà răng;
ngoài ra, mức độ triệt quang Asp trong ngà có tương quan cao nhất với tuổi (r = 0,992) kế đến là xê măng (r = 0,988) và men (r = 0,961). Lý do được cho là ngà được bao quanh bởi men và xê măng, có lượng nước được giữ ổn định nhờ các ống ngà, sự khác biệt cá thể rất nhỏ và môi trường gần như ổn định.
Ohtani và cs (2005) đánh giá mức độ triệt quang Asp ở răng cửa giữa trên cùng một người và cho rằng ngà có mức độ triệt quang cao hơn men và có tương quan với tuổi nhiều hơn. Nghiên cứu ghi nhận có tương quan giữa tuổi và Asp trong men, ngà, xê măng và tỷ lệ Asp D/L ở men thấp nhất trong ba loại mô [58].
1.3.3 Mức độ triệt quang Asp ngà răng giữa các loại răng
Trừ răng khôn, nhìn chung thứ tự mọc răng vĩnh viễn như sau: răng cối thứ nhất (răng 6), răng cửa giữa (răng 1), răng cửa bên (răng 2), răng nanh (răng 3), răng cối nhỏ thứ nhất (răng 4), răng cối nhỏ thứ hai (răng 5) và răng cối lớn thứ hai (răng 7) [2] [62].
Nếu chỉ xét yếu tố thời gian, mức độ triệt quang của Asp sẽ phải nhiều nhất ở những loại răng hoàn tất sự hình thành của mình sớm nhất. Theo nhiều nghiên cứu, mức độ triệt quang ở ngà ở những người trung niên cao nhất ở răng cối lớn thứ nhất, phù hợp với dãy thứ tự hình thành răng [57] [90] [95].
Tuy nhiên, sự triệt quang hóa còn bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường như nhiệt độ hoặc độ pH, do đó tốc độ triệt quang không chỉ liên quan đến thời điểm mọc răng [7] [58] [62].
Năm 2003, Ohtani và cs [62] nhận thấy có sự khác biệt tốc độ triệt quang (tốc độ chuyển đổi từ dạng L thành dạng D Asp) giữa các loại răng. Nguyên nhân sự khác biệt giữa các loại răng không chỉ do tuổi hình thành của từng loại răng, dường như còn có liên quan đến vị trí của mỗi răng trong miệng. Nghiên cứu cho rằng những khác biệt trong quá trình triệt quang phần lớn do sự khác biệt về nhiệt độ, tùy theo vị trí răng trong hàm. Trong đó, tốc độ phản ứng triệt quang của Asp cao nhất ở răng 7 và giảm theo thứ tự răng 6>5>1>4>2>3 (Bảng 1-3) [62].
Bảng 1-3 So sánh tốc độ triệt quang Asp ngà răng giữa các răng (theo mức độ giảm dần)
Răng
Thứ tự mọc răng 6 1 2 3 4 5 7 Mức độ triệt quang 7 6 5 1 4 2 3
(Nguồn: Ohtani và cs (2003) [62])
1.3.4 Mức độ triệt quang Asp ngà răng trên cùng một răng
Xét trong cùng một răng, có nhiều nghiên cứu so sánh sự triệt quang ở những vùng khác nhau của ngà răng (ngà cắt dọc và cắt ngang, nửa ngoài và nửa trong, chân và thân răng). Các tác giả đều nhất trí có sự khác nhau về mức độ triệt quang trong bản thân ngà của mỗi răng [24] [55] [56].
Các tác giả như Ohtani và Yamamoto (1991) [61], Ritz và cs (1993) [77] tìm thấy những giá trị khác nhau trong mức độ triệt quang Asp ở thân và chân răng trên cùng một răng. Do đó, những kết quả thu được từ ngà thân răng hoặc ngà toàn phần ở phần dọc giữa không thể ứng dụng trực tiếp cho ngà chân răng và ngược lại.
1.3.5 Ước lượng tuổi dựa vào sự triệt quang Asp trong Ngà răng
Tương quan giữa tuổi và Asp trong ngà răng đã được xác nhận bởi nhiều nghiên cứu như của Ohtani (1985, 1988, 1990, 1991, 1995), Ogino (1988), Ritz (1993, 1995), Carolan và cs (1997) Marumo (1989), Cloos (2000), Alkass và cs (2010), Hassan và cs (2014)... Các nghiên cứu khảo sát trên nhiều loại răng, trên nhiều quần thể dân cư khác nhau (Bảng 1-4).
Các nghiên cứu thừa nhận tỷ lệ Asp D/L ở ngà tăng tuyến tính theo tuổi theo phương trình hồi quy có dạng như sau:
Bảng 1-4 Một số nghiên cứu về ước lượng tuổi dựa vào thành phần Asp ngà răng
Năm Tác giả Loại răng Vị trí ngà
1990 Ohtani và Yamamoto [90] R cối lớn thứ hai Thân và chân R
1990 Ritz và cs [73] Nhiều loại Thân R
1991 Ohtani và Yamamoto [61] R cửa giữa
và R cối nhỏ thứ nhất
Cắt dọc R t = a + b (1+ D/L)
(1- D/L) ln
Năm Tác giả Loại răng Vị trí ngà 1992 Ohtani và Yamamoto [90] R cửa giữa Cắt dọc R
1993 Saleh và cs [81] Nhiều loại Cắt dọc R
1993 Ritz –Timme, Peper [77] R khôn Chân R
1995 Ohtani và cs [56] R cửa giữa Chân R
1995 Fu và cs [23] R cối nhỏ thứ nhất Thân R
1995 Ritz và cs [74] R cối lớn Thân R
2006 Yekala và cs [95] R cối nhỏ Cắt dọc R
2011 Ohtani và Yamamoto [65] R cửa, R nanh, R cối nhỏ Cắt dọc R 2014 Hassan và cs [34] R cửa, R nanh, R cối nhỏ Cắt dọc R
2015 Elfawal và cs [22] R hàm trên Ngà chân R
2016 Chen và cs [15] R khôn hàm trên, hàm dưới
Cắt dọc R 2017 Rastogi và cs [71] R cối nhỏ trên dưới Thân R
2018 Wochna và cs [94] R các loại Chân R
1.3.6 Ứng dụng sự triệt quang Asp ngà răng trong khảo cổ
Triệt quang hóa Asp ngà răng có hiệu quả trong việc xác định tuổi pháp y nhưng lại ít đáng tin cậy trong khảo cổ học. Phương pháp này không chính xác khi ước lượng một cá thể có khoảng thời gian sau khi chết quá lâu (trên 20 năm), do quá trình triệt quang axit amin vẫn diễn ra (dù chậm do nhiệt độ môi trường giảm) và khó kiểm soát vì ảnh hưởng của nhiều yếu tố [30] [28].
Nguyên nhân do protein ngà chủ yếu bao gồm collagen có mức độ của suy thoái phụ thuộc nhiều vào đặc tính hóa học của môi trường, đồng thời bị ảnh hưởng
của hoạt động vi sinh vật trong giai đoạn phân hủy sớm trong môi trường chôn cất và ô nhiễm [2] [29] [30].
Sau một thời gian nhất định trong môi trường chôn cất, tất cả các axit amin sẽ đạt đến trạng thái cân bằng. Đối với Asp, quá trình triệt quang hóa của các Asp sẽ cân bằng với tỷ lệ D/L là 0,09 (khoảng 3.400 năm chôn cất tại 10°C hoặc 110 năm tại một nhiệt độ cơ thể của 37°) [18].
Ngoài ra, các tác giả cũng nhận thấy sự ổn định về mức độ triệt quang axit amin ở những người hiện đại cao hơn so với các mẫu khảo cổ. Sự không ổn định trong các mẫu khảo cổ có thể do những thay đổi trong khoảng thời gian sau khi chết quá dài hoặc ảnh hưởng của môi trường chôn cất [28] [31].
1.3.7 Ước lượng tuổi dựa vào sự triệt quang axit amin trong MEN RĂNG và XÊ MĂNG
1.3.7.1 Ước lượng tuổi dựa vào sự triệt quang axit amin trong MEN RĂNG Triệt quang axit amin trong men chưa được sử dụng rộng rãi trong dự đoán tuổi pháp y vì lượng protein thấp, khó phân tích. Ngoài ra, men răng có thể nói kém ổn định nhất trong môi trường so với ngà răng và xê măng [30] [31] [35] [58] [59].
Năm 1975, lần đầu tiên, Hefman và Bada [35] báo cáo có sự tương quan đáng kể giữa Asp D/L trong men và tuổi.
Ohtani và cs (2005) [58] nhận thấy, ngược lại ở ngà, mức độ triệt quang axit amin trong men răng cao ở ở các răng cối và thấp ở răng cửa ở lứa tuổi trung niên và tuổi già. Tác giả cho rằng do men bị tiếp xúc trực tiếp với hơi thở nên đối với cùng một loại răng trên cùng một người, mức độ triệt quang của Asp khác nhau giữa các răng sau so với các răng trước hơn là giữa các loại răng [35] [58].
Mức độ triệt quang của Asp ở men xếp theo thứ tự: răng cối nhỏ thứ nhất >
răng cối lớn thứ hai > răng cối lớn thứ nhất > răng cối nhỏ thứ hai > răng nanh >
răng cửa bên > răng cửa giữa, không nhất thiết phải tương ứng với thứ tự hình thành. Điều này gợi ý rằng, mức độ triệt quang của Asp trong men bị ảnh hưởng bởi
vị trí trong khoang miệng hơn thời gian hình thành. Tuy vậy, cũng không loại trừ ảnh hưởng của những yếu tố khác như độ ẩm, pH và thành phần protein [35] [58].
Năm 2008, Griffin và cs nhận thấy có tương quan cao giữa mức độ triệt quang Asp trong men và tuổi của răng [29].
Nghiên cứu cũng nhận thấy D/L Asp và axit glutamic rất cao ở bề mặt răng và cho rằng sự ô nhiễm trên bề mặt men ảnh hưởng nhiều đến ước lượng tuổi. Mức độ triệt quang của Asp cao ở bề mặt răng có thể do những thay đổi hoá học trong quá trình thoái hóa khi bị chôn cất [29].
Bề mặt nhiễm khuẩn của men răng ảnh hưởng nhiều đến việc phân tích ước lượng tuổi pháp y. Trong suốt thời gian hiện diện trong miệng, bề mặt men răng được bao phủ bởi màng mỏng. Màng này được tạo ra bởi sự kết dính của các hạt nước bọt vào bề mặt men, trong đó có nhiều vi khuẩn. Về mặt khảo cổ, các vi khuẩn có thể nhiễm trong quá trình chôn cất. Vách tế bào vi khuẩn chứa peptidoglycans, có chứa hàm lượng cao các axit amin dạng D, ngoài ra vi khuẩn cũng có thể chứa chất xúc tác cho phản ứng triệt quang. Trong những trường hợp này, sự hiện diện của vi khuẩn sẽ làm gia tăng tổng lượng axit amin dạng D trong răng [16] [29].
Mức độ ô nhiễm cao hơn ở gần bề mặt răng, đưa đến ước tính tuổi bị thổi phồng một cách giả tạo. Những phần sâu trong men có mức độ triệt quang ổn định hơn. Do đó, sử dụng lớp men sâu bên trong cung cấp ước tính tuổi của cá thể chính xác hơn [29] [30].
Griffin và cs (2008) [29] cho rằng xử lý bằng axit loại bỏ nhiễm bẩn bề mặt cho phép thu thập các axit amin không nhiễm bệnh để phân tích, cải thiện đáng kể chất lượng của phương pháp đánh giá độ tuổi này. Tuy nhiên, điều này lại tiềm ẩn một vấn đề lớn trong việc phân tích men răng để dự đoán tuổi pháp y vì không kiểm soát được chính xác mức độ loại bỏ bề mặt nhiễm khuẩn.
Tuy độ tương quan với tuổi không bằng dựa vào ngà răng trong ước lượng tuổi lúc chết, ước lượng tuổi dựa vào sự triệt quang axit amin trong men răng lại có
nhiều triển vọng khi ước lượng tuổi trong răng ở các di vật khảo cổ. Vì ngược lại với ngà răng, men răng là một mô có chứa protein không collagen, do đó các vấn đề với ngà răng có thể tránh được. Trong quá trình hình thành men, cấu trúc tinh thể của men răng thay đổi, protein của men răng trở nên khép kín trong cấu trúc tinh thể của men, bảo vệ chúng chống lại môi trường chôn cất, dẫn đến kết quả đáng tin cậy hơn [2] [28][30].
Men răng được cho là một hệ thống kín, nhưng nghiên cứu của Griffin và cs (2009) cho thấy men răng không phải hoạt động như một hệ thống hoàn toàn khép kín. Các tác giả cho rằng nếu cô lập được các axit amin từ phần của men ít bị rửa trôi, có thể cải thiện sự thành công của phương pháp triệt quang hóa axit amin cho ước lượng tuổi khảo cổ học [28].
Đối với quá trình triệt quang axit amin trong men răng không có kết quả thống nhất giữa các nhóm nghiên cứu khi đánh giá ảnh hưởng của sâu răng như đã trình bày trong phần 1.2.4.3.
Như vậy, về mục tiêu pháp y, các nghiên cứu cho thấy rằng phân tích axit amin từ men răng cũng cung cấp được một lựa chọn thay thế cho axit amin từ ngà răng trong phản ứng triệt quang. Đối với mục tiêu khảo cổ, cần nhiều nghiên cứu hơn để đánh giá ảnh hưởng môi trường chôn cất đến quá trình phân huỷ của răng.
1.3.7.2 Ước lượng tuổi dựa vào sự triệt quang axit amin trong XÊ MĂNG Nhằm tìm kiếm thêm các chỉ dấu ước lượng tuổi, Ohtani và cs (1995) [59]
khảo sát mức độ triệt quang của Asp trong xê măng. Trong nghiên cứu này, mặc dù sử dụng kính hiển vi nổi để tách xê măng khỏi những mô lân cận nhưng các tác giả cũng không thể chắc chắn mẫu xê măng có lẫn một ít ngà răng hay mô nha chu hay không.
Nghiên cứu cho thấy giá trị tỷ lệ Asp D/L trong xê măng trên cùng loại răng ở cùng độ tuổi là như nhau và có sự tương quan giữa tỷ lệ Asp D/L với tuổi thật ở tất
cả các răng khảo sát (răng cửa và răng cối nhỏ) (r = 0,993 - 0,996), tương quan này tương tự hoặc cao hơn so với các kết quả từ ngà (r = 0,991 - 0,997).
Khi so sánh giữa các răng, nghiên cứu không thấy có sự khác biệt rõ rệt giữa răng cửa giữa và răng cửa bên hay giữa răng cối nhỏ thứ nhất và răng cối nhỏ thứ hai, răng cửa cho giá trị tương quan hơi cao hơn so với răng cối nhỏ. Sự khác biệt giữa răng cửa và răng cối nhỏ có thể do kích thích từ lực nhai ở răng sau nhiều hơn các răng phía trước.
Dường như xê măng được bồi đắp suốt đời và axit amin dạng L liên tục được thêm vào nhưng mức độ thêm vào có thể không đổi trên cùng một loại răng. Do đó, Ohtani và cs cho rằng mức độ triệt quang của Asp trong xê măng ở cả răng cửa và răng cối nhỏ đủ để có thể dùng cho việc ước lượng tuổi trong pháp y.
Nghiên cứu cũng ghi nhận, mặc dù môi trường của xê măng cũng được cho là ổn định nhưng mức độ triệt quang của Asp theo tuổi ở xê măng lại tương đối không đều khi so sánh với ngà. Nguyên nhân có thể do sự biến đổi trong thành phần xê măng, cũng như thời gian thành lập không đều do ảnh hưởng từ các kích thích bên ngoài (lực nhai).
Tuy vậy, nghiên cứu cho rằng sự triệt quang của Asp trong xê măng như vậy cũng tương đối ổn định và đủ để ước lượng chính xác tuổi cho cá thể [39] [59].
1.3.8 Ước lượng tuổi dựa vào Asp toàn bộ mô răng
Để đơn giản kỹ thuật lấy mẫu, có một nghiên cứu của Sakuma và cs (2012) [80] trên 12 cặp răng nanh, thiết kế nửa miệng, so sánh thành phần D/L của Asp trong ngà răng (1mm dọc giữa răng) và toàn bộ răng trong tương quan với tuổi. Kết quả cho thấy tương quan giữa tuổi và D/L Asp trong ngà răng (r= 0,98) cao hơn nếu lấy toàn bộ răng (r= 0,93). Tuy nhiên, nghiên cứu cho rằng, lấy toàn bộ răng như vậy sẽ chuẩn hóa được phương pháp lấy mẫu và có thêm một lựa chọn khi ước lượng tuổi dựa vào thành phần Asp trong răng.