Эрин Данн получает по почте детские зубы, присланные добровольцами со всей Новой Англии. Каждый зуб прибывает в ее лабораторию в пробирке, наполненной пушистыми ватными шариками, обычно чистыми, но иногда с пятнами засохшей крови. Данн, психиатрический эпидемиолог из Массачусетской больницы общего профиля, которая называет себя «зубной феей мира науки», дабы побудить детей жертвовать свои молочные зубы для научного исследования, затем передает их Фелиситас Бидлак, специалисту по развитию зубов в Институте Форсайта, исследовательском центре здоровья полости рта.
Бидлак осматривает каждый из них, отмечая окрас, бороздки, сколы или трещины. Она использует рентгеновские лучи и компьютерную томографию, чтобы заглянуть в их слои и измерить толщину эмали, минеральную плотность и другие характеристики, прежде чем сделать срез каждого зуба.
Антропологические исследования показали связь между характером роста зубов и физическими стрессами, такими как болезни или травмы, а несколько исследований в области биологии показали, что следы токсинов или пестицидов могут встраиваться в молочные зубы, что может сделать их полезными биомаркерами для оценки вредных воздействий в детстве.
Данн, Бидлак и им подобные хотят узнать, могут ли слои эмали также свидетельствовать о детских травмах или проблемах. Они являются частью группы ученых, которые пытаются расшифровать воспоминания, записанные в наших зубах. Если им это удастся, врачи смогут анализировать молочные зубы по мере их потери детьми, узнавать об их психологических и социальных трудностях, чтобы обеспечить здоровое развитие ребенка. В недавнем исследовании, опубликованном в JAMA Network Open, группа Данна и Бидлак нашла предварительное подтверждение идеи о том, что зубы могут служить маркером стрессовых психосоциальных переживаний — событий в семье или обществе, которые влияют на психическое здоровье и поведение — в частности, в период раннего развития.
Работа Данн в этой области началась совсем недавно, после того как она выступила с докладом о развитии ребенка в Университете Брауна и позже высказала коллеге свое мнение об отсутствии объективных, строгих показателей неблагоприятного детского опыта. После некоторой паузы коллега спросил Данн, не думала ли она изучить зубы, как это делают антропологи. Возможно, психологические и эмоциональные воспоминания могут быть закодированы не только в мозге, но и в зубах.
Данн немедленно углубилась в антропологическую и археологическую литературу о зубах. «Меня поразило то, что никто еще не объединил различные области» — говорит Данн, и попытался выяснить, могут ли зубы быть биомаркером детских травм. «Они могли бы помочь решить главную проблему, с которой мы сталкиваемся в области детских заболеваний». Когда Бидлак услышала об интересах Данн от своего коллеги, идея о том, что зубы могут фиксировать травмы, заинтересовала ее; они решили работать вместе, чтобы определить степень способности зубов фиксировать такие вещи.
«Когда мы испытываем сильные психологические переживания или стресс, наш организм реагирует на это» — отмечает Бидлак. «При травме эта реакция может укорениться в вашей физиологии», например, повлиять на развитие мозга и оставить след в нашей ДНК. «Почему бы этому не отразиться на зубах?».
Формирование молочных зубов начинается еще до рождения. Клетки строят зубную эмаль слой за слоем в ежедневном цикле, откладывая призмы плотно упакованных кристаллических стержней, из которых состоит эмаль. «Это похоже на часы, которые начинают тикать, и это продолжается на протяжении формирования каждого отдельного зуба» — говорит Таня Смит, биологический антрополог из Университета Гриффита в Австралии, которая изучает рост и структуру зубов.
По мере роста коренных или молочных зубов они фиксируют условия окружающей среды, подобно кольцам роста дерева. Когда Бидлак смотрит в микроскоп на срез зуба с подсветкой, он обнаруживает в тонкой полоске эмали подробный архив ежедневного развития ребенка. Темная линия в некоторых самых ранних слоях эмали отмечает переход из утробы матери в мир. После этого последующие, более светлые линии роста представляют собой запись ежедневного роста эмали, но темные полосы могут прерывать запись, указывая на то, что что-то нарушило развитие зуба и ребенка.
«В этом есть нечто очень ценное» — говорит Бидлак. «Видеть эти зубы — как будто смотреть на чьё-то прошлое».
Четверть миллиона лет назад два молодых неандертальца, живших на территории современной юго-восточной Франции, оставили после себя несколько молочных зубов. Обнаруженные на месте археологических раскопок, зубы содержали целую кладезь информации. Вооружившись этими данными, Смит и ее коллеги обнаружили, что один из неандертальских детей родился весной, был отлучен от грудного молока в возрасте двух с половиной лет осенью и по меньшей мере дважды за зиму подвергался воздействию свинца. Темная, подчеркнутая линия, или линия стресса, прерывающая рост эмали на одном неандертальском зубе, показала исследователям, что ребенок пережил какой-то стресс зимой, возможно, болезнь и потерю веса.
Антропологи и археологи уже несколько десятилетий используют зубы для изучения эволюции и жизни древних людей, неандертальцев и приматов. С помощью другой информации, полученной от зубов и окружающей среды, ученые иногда могут определить конкретные стрессовые факторы, которые присутствовали в то время. Одна хорошо известная линия стресса служит биологическим свидетельством о рождении: рождение — довольно стрессовое событие для формирующегося ребенка — оставляет отчетливую темную полосу на зубах, называемую неонатальной линией.
Ученые также знают, что такие металлы, как свинец и медь, накапливаются в зубах. Это означает, что они могут выявить опасные уровни воздействия металлов с большей последовательностью, чем анализы крови или мочи, которые дают лишь моментальное представление о воздействии на организм ребенка.
Даже на постоянных зубах взрослых людей эмаль образуется каждые 6–12 дней, пока зубы не закончат свой рост. Разрезав зубы на тонкие ломтики для просмотра под микроскопом, ученые могут увидеть эти тонкие полосы на эмали. «Это маленькие живые архивы в вашем теле» — говорит Кристин Остин, исследователь экологического здоровья в Школе медицины Икан при Маунт Синай в Нью-Йорке, —«постоянно хранящие историю того, чему вы подвергаетесь».
Именно эта архивная способность зубов привлекает Данн и Бидлак. Исследования Данн в области детского опыта и психического здоровья ранее опирались на несовершенную человеческую память для получения точных сведений о серьезных стрессах. «Увидев пробел, существующий в области изучения неблагоприятных факторов в детстве, и узнав о потенциале зубов, я была просто потрясена» — говорит она.
Ученым давно известно, что травмы и хронический стресс оставляют физические следы на теле, особенно на мозге. В течение первых нескольких лет жизни мозг быстро растет, формируя фундаментальные связи между нейронами и обрезая ненужные. Но когда насилие, пренебрежение или другие трудности прерывают этот рост, дети становятся более чувствительными к стрессу, у них развиваются когнитивные проблемы и им трудно регулировать свои эмоции. Это даже повышает риск возникновения проблем со здоровьем в более позднем возрасте, таких как сердечные заболевания и рак.
Исследователи ищут объективный биомаркер неблагоприятного детского возраста, который мог бы гарантировать, что дети, нуждающиеся в помощи, получат ее до того, как возникнут проблемы. «Биомаркеры способны заблаговременно сообщить нам, имеет ли кто-то биологическую активацию, которая потенциально проблематична», — говорит Николь Буш, психолог, изучающая науку о стрессе в развитии в Калифорнийском университете Сан-Франциско.
Когда педиатры проверяют детей на соответствие неблагоприятному детскому опыту, они полагаются на анкеты, которые зависят от несовершенной, субъективной природы человеческой памяти. Иногда люди забывают или не хотят говорить об этих событиях, но это не означает, что человек не пострадал. Биомаркеры могут служить более объективной, физиологической памятью. Обычно исследователи используют образцы крови, мочи или слюны для измерения уровня кортизола, «гормона стресса», чтобы определить уровень стресса человека. Однако эти показатели отражают лишь текущее состояние.
Множество исследований искали признаки психологического и социального стресса в молочных зубах обезьян. Некоторые из них показали, что такие стрессовые факторы, как разлука с группой или матерью, могут коррелировать с нарушениями роста зубной эмали у нечеловекообразных приматов.
Например, в исследовании 2016 года Остин и Смит совместно изучали, оставляют ли социальные стрессы структурные и химические следы на зубах девяти молодых обезьян, содержащихся в неволе. Шесть из этих обезьян в раннем возрасте были временно удалены из своей группы для оценки поведения, что стало причиной стресса. Остин и Смит заметили, что тонкие линии стресса появлялись на зубах в тот же день, когда проводилась оценка, хотя эта связь была менее последовательной на зубах нескольких животных.
Меньше специалистов изучали эти закономерности у людей. В недавнем предварительном исследовании команда Данн проанализировала изображения 70 молочных зубов 70 детей, которые потеряли зубы в возрасте от 5 до 7 лет. Исследователи пытались выяснить, привели ли стрессы во время беременности к тому, что линия зубов у новорожденных стала толще или тоньше. Такой стресс также может повлиять на развитие мозга плода.
Как выяснилось, дети, рожденные от матерей с проблемами психического здоровья — включая историю тяжелой депрессии или тревоги на 32 неделе беременности, а также других психических расстройств — имели более толстые линии рождения. У детей матерей, имевших большую социальную поддержку после беременности, морщины были тоньше. Эти результаты сохранялись даже при учете таких факторов, как ожирение, возраст матери и принимали ли они добавки железа во время беременности.
Результаты исследования интригуют, но далеко не окончательны. Стрессовые линии сами по себе не показывают, какой именно стрессовый фактор нарушил развитие зубов. «Это, безусловно, структурные и химические нарушения, которые меняют микроскопический вид», — говорит Смит. «Проблема в том, как узнать, что произошло?». В данном случае исследователям пришлось опросить родителей и детей, чтобы понять, что происходило в их жизни.
И исследователям еще предстоит выяснить, какие пути в организме — возможно, гормональные, связанные с кортизолом, — могут связывать стрессовые факторы с зубами. «Вы смотрите не только на то, когда возникла стрессовая реакция, но и на то, что происходило в организме в то же самое время» — рассказывает Остин. Ученым нужна эта информация, чтобы исключить другие факторы, влияющие на зубы.
Поскольку столь много факторов могут влиять на линии рождения, и поскольку разные люди по-разному реагируют на стрессовые факторы, все еще трудно связать их со стрессом, особенно при изучении небольшого количества людей. Одно из немногих других исследований материнского стресса и родовых линий младенцев, в котором приняли участие 53 ребенка, не выявило никакой связи между стрессом и зубами.
Если будет установлено, что зубы служат биомаркером у детей, переживших травму, «последствия могут быть огромными» — говорит Бидлак.
В декабре 2019 года Данн и Бидлак начали собирать молочные зубы, пожертвованные родителями и их детьми, родившимися примерно во время взрыва на Бостонском марафоне в 2013 году. Это событие создало трагический естественный эксперимент. С помощью медицинских и стоматологических записей исследователи надеются выявить любые линии стресса, связанные с этим травмирующим событием. На данный момент в эксперименте приняли участие 250 детей и их матерей, в том числе контрольная группа, которая практически не подвергалась воздействию взрыва и последовавших за ним поисков. «Если окажется, что мы сможем увидеть воздействие стресса в зубах детей, это будет просто потрясающе» — говорит Бидлак.
Неблагоприятный детский опыт повышает риск развития психических и других заболеваний, а воздействие большего количества неблагоприятных факторов означает больший риск. В среднем, дети из малообеспеченных семей и дети из цветных семей имеют больше таких переживаний, чем их белые и более обеспеченные сверстники, и эти последствия для здоровья могут преследовать их всю жизнь. Данн говорит, что поиск более подробных и точных маркеров такого опыта является ключом к устранению этих пробелов.
В идеале биомаркер может показать, насколько сильно и когда стресс повлиял на ребенка. Он мог бы показать, произошел ли стресс в чувствительный период, когда формируются важные нейронные цепи. Зубы могут предложить такую хронологию, регистрируя воздействие стресса на организм с самого начала. Тогда клиницисты смогут вмешаться до того, как у ребенка появятся проблемы с психическим здоровьем, такие как посттравматическое стрессовое расстройство или депрессия.