Témata: 1.Určování dožitého věku z kosterního materiálu. 2.Určování pohlaví kosterních pozůstatků. Bi4340c Biologie člověka-cvičení P8230395 P1010154 Roviny lidského těla roviny Roviny sagitální – šípové Rovina mediánní – střední Rovina frontální – čelní Rovina transverzální – příčná Hlavní směry lidského těla smery Distální: vzdálenější od středu těla Proximální: blíže k středu těla Medialis: ležící blíže ke střední rovině Lateralis: ležící vzdáleněji od střední roviny Superior: horní Inferior: dolní Anterior: přední Posterior: zadní - při určování věku z kosterních pozůstatků určujeme biologický (kostní) věk •tento věk je ovlivněn etnickými a diachronními rozdíly v tempu stárnutí, navíc se k němu přidávají vnější faktory jako jsou výživa, vliv životního prostředí, pracovní zatížení a zdravotní stav jedince • •kostní věk není shodný s věkem chronologickým (kalendářním), může za ním zaostávat, pak je dotyčný jedinec vývojově retardovaný, a nebo naopak jej předbíhat - pak se jedná o vývojovou akceleraci - údaje o věku jedince získané z kosterního materiálu jsou proto zatížené chybou a údaje o demografické struktuře vymřelých populací nejsou tak přesné jako v demografii živého člověka - většinou se určování věku omezuje na věkové třídy o určitém rozpětí - vzhledem k tomu, že dětská kostra se neustále vyvíjí, je možné určit věk u dětí s vysokou přesností, naopak u dospělých jedinců je mnohem nepřesnější, protože mnohé diagnostické znaky a jejich změny nejsou v přímé korelaci s biologickým věkem jedince Určování dožitého věku z kosterního materiálu Martin ve vydání z roku 1928 rozdělil jedince podle věku na několik stádií: Infans I 0 - 6 let (do prořezání prvního trvalého moláru) Infans II 7 - 12 (od prořezání prvního do prořezání druhého trvalého moláru) Juvenis 13 - 20 let (od prořezání druhého trvalého moláru do uzavření synchondrosis sphenooccipitalis) Adultus 20 - 40 (od počátku obliterace lebečních švů a počínající abraze oclusální plochy zubů, počátek uzavírání růstových štěrbin) Maturus 40 - 60 (osifikace pokročilá, lebeční švy ještě nejsou zcela obliterované) Senilis 60 - více (obliterace lebky ve vysokém stádiu, eventuálně uzavírání a resorbce alveolů v důsledku ztráty zubů) Toto rozdělení se zdálo v pozdější době hrubé, zejména pro nedospělce a děti, kde lze věk určit s vysokou přesností, a samozřejmě i metody určení věku dospělých se zpřesnily, bylo toto rozdělení modifikováno, zjemněno (např. Stloukal 1999). Infans I 0 - 0,5 let Infans II 0,5 - 6 let Infans III 7 - 13 let Juvenis 14 - 19 let Adultus I 20 - 29 let Adultus II 30 - 39 let Maturus I 40 - 49 let Maturus II 50 - 59 let Senilis 60 - více let Určování dožitého věku u dětských koster Vzhledem k tomu, že kostra dětí se neustále vyvíjí, můžeme u nich věk určit s poměrně vysokou přesností. Nejdůležitějším indikátorem věku je až do kategorie juvenis stupeň vývoje chrupu, který je poměrně nezávislý na vnějších faktorech. Schéma časového prořezání mléčného chrupu 1. střední dolní řezák 6 – 7 měsíc 2. střední horní řezák 8 – 9 měsíc 3. boční řezák horní i dolní 8 – 12 měsíc 4. první stolička dolní i horní 12 – 15 měsíc 5. špičák horní i dolní 16 – 24 měsíc 6. druhá stolička horní i dolní 20 – 30 měsíc Schéma časového prořezávání trvalých zubů pořadí zub doba prořezávání 1. první stolička 5. – 7. rok 2. střední řezák 5. – 7. rok 3. boční řezák 7. – 9. rok 4. první premolár 9. – 11. rok 5. špičák 10. – 14. rok 6. druhý premolár 11. – 14. rok 7. druhá stolička 11. – 15. rok 8. třetí stolička 17. – 40. rok vekD2 vekD1 Při odhadu věku na základě stupně vývoje zubů je nutné posuzovat: 1. stupeň vývoje oklusální (skusné) plochy 2. stupeň rozvoje korunky 3. stupeň vývoje krčku 4. počátek růstu kořene; u molárů počínají kořeny nejprve růst divergentně (do stran); kořenové kanálky jsou široce rozevřené; pozor na kořeny mléčných zubů, které naznačují určitý stupeň resorbce a vypadají pro nezkušené oko podobně jako teprve založené. 5. konec růstu zubu; kořenový kanálek se nachází apikálně (u kořenovému hrotu) a je až na malý otvor pro nerv uzavřený img00009 img00011 img00007 img00022 img00003 img00001 1 rok 5 let 6 let 8 let 12 let 19 let Zubní věk – podle stupně mineralizace zubů Jedná se o stav vývoje chrupu, který odpovídá normám pro určité věkové období Využití RTG snímků zubů pro určení věku dětí Zralý plod poznáme podle zkostnatělého spoje anulus tympanicus (prstenec kosti bubínkové) a kosti skalní, alespoň částečně vyvinuté korunky 2. moláru, přítomnosti osifikačních (zkostnatělých) jader distální epifýzy femuru, proximální epifýzy tibie a talu a calcanea. Kniha Forensic fetal osteology – Fazekas, Kosa Všechny další znaky pro již narozené děti jsou: Lebka: - v průběhu 1. tří měsíců se zavírá zadní fontanela (fonticulus posterior) a přední boční fontanely (fonticulus sphenoidalis) - do 9. měsíce srůstají ala majores ossis sphenoidalis s corpus - v průběhu 1. roku se uzavírají zadní boční fontanely (fonticulus mastoideus); srůstají obě poloviny dolní čelisti - v průběhu 2. roku se uzavírá fonticulus anterior a sutura frontalis, která může persistovat jako sutura metopica; - ve 3. roce srůstají partes laterales ossis occipitalis dohromady s os occipitale (šupinou) - v 6 letech srůstají pars basilaris a partes laterales Pánev: - mezi 6. - 8. rokem srůstá ramus inferior ossis pubis (dolní rameno kosti stydké) s větví kosti sedací (ramus ossis ischii); ke konci 6. roku srůstají všechny tři kosti tvořící kost pánevní. pánevní kosti: vlevo pánevní kosti ročního dítěte, vpravo pánevní kosti 6letého dítěte lebka – srovnání různě starých jedinců vekD3 Obratle: - v průběhu prvních dvou let srůstají obě poloviny arcus vertebrae (oblouk obratle) a to vzestupně od kaudálních po kraniální (od dolních po horní) - ve třetím roce začínají srůstat těla obratlů s oblouky, ale v opačném směru od kraniálních po kaudální - na přechodu mezi stádii inf. I a inf. II srůstá dens axis s corpus, k úplnému srůstu dochází až v kategorii inf. II vekD4 Velice přesné výsledky poskytují osifikační jádra metakarpů, metatarzů, ale v důsledku toho, že se špatně dochovávají (malé a často je ani nevyzvednou) je téměř nelze použít. Tato metoda se dá využít při studiu dětských mumií na jejich rentgenech. vekD5 Osifikační jádra v oblasti hrudní kosti a lopatky Schéma uzavírání růstových štěrbin na kostře (Brothwell 1972, Haret et al. 1927, Rauber a Kopsch 1952, Wolff -Heidegger 1954), na tomto schématu jsou vyobrazeny všechny štěrbiny a věk jejich osifikace: vekD6 Věk dětí lze též zjistit podle délky dlouhých kostí (Hanáková , Stloukal 1978), dále podle Ubelakera 1978 vekD7 vekD8 Určování věku u dospělých Struktury na kostře vhodné pro posouzení věku dospělého, které se mění s věkem, jsou jako samostatné znaky pro určení věku dosti nepřesné, protože jejich změny nejsou v přímé korelaci s biologickým věkem jedince. Přesnost určení věku je možné zpřesnit kombinací více znaků. Za jednu z nejpřesnějších metod pro určování věku u dospělých podle kostry je považována tzv. kombinovaná metoda Nemeskériho et al. Znaky použité Acsádim a Nemeskérim jsou: facies symphysialis ossis pubis (symfyseální styčná plocha), struktura spongiózy proximální epifýzy humeru a femuru a stupeň obliterace endokraniálních švů. Všechny tyto znaky mají několik stupňů, které jsou přiřazeny určitému stáří. Z věku získaného podle jednotlivých znaků se poté vypočítá průměrný věk jedince. Nevýhodou této metody je, že strukturu spongiózy lze zkoumat buď na základě RTG snímků a nebo na základě řezu kosti. Naopak výhodou je, že v případě nepřítomnosti některého znaku např. z důvodu špatné zachovalosti materiálu, lze věk určovat i na základě tří nebo dvou znaků a znaky lze mezi sebou kombinovat. Znaky používané kombinovanou metodou vekDos1 vekDos2 vekDos4 vekDos3 vekDos6 vekDos5 Když nelze použít komplexní metodu, musíme určit věk podle dalších věkových kritérií: • stupeň uzavření ektokraniálních švů. Je velice variabilní, proto možnost chyby je vysoká a tudíž se jedná o nepřesnou metodu. Většinou se skutečný věk podhodnocuje. • stupeň obroušení zubů. Tento znak je závislý na druhu konzumované potravy a je též ovlivněn individuální variabilitou skloviny. Tato metoda je poměrně přesná a je možné ji používat. Schémata obrusu zubů vypracoval Lovejoy a Miles. Naši Komínek, Andrik a Bílý. • reliéf facies symphysialis ossis pubis (McKern 1973, McKern a Stewart 1957, Todd 1920) - • degenerativní změny. Známky opotřebování na páteři a velkých kloubech ukazují na pokročilý věk. Zatížení ovšem může být ovlivněno činností nebo pohlavím. • zkostnatění chrupavčitých částí kostry. Zkostnatění žeberních chrupavek ukazuje na pokročilý věk. Určení např. podle stavu chrupavky štítné, chrupavky prstenčité vekDos7 Uzavírání lebečních švů Stupeň obroušení zubů vekDos8 vekDos9 Reliéf facies symphysialis ossis pubis vekDos10 Osifikace jazylky vekDos14 Osifikace štítné chrupavky vekDos12 Osifikace prstenčité chrupavky vekDos13 Histologická metoda určování věku vekDos15 Určování pohlaví z kosterního materiálu Morfologické určování pohlaví Při určování pohlaví na kosterním materiálu je důležité stáří určovaného jedince, protože většina pohlavních znaků se vyvine až po skončení puberty. Proto je třeba nejprve zjistit, zda se jedná o jedince dospělého nebo ne. S přibývajícím věkem mohou být některé pohlavní rozdíly zřetelnější, především ty, které se týkají rozvoje svalových úponů a pánevní oblasti žen v souvislosti s porody. Většina metod pro určování pohlaví je použitelná jen pro dospělé jedince, ovšem existují metody, které se pokoušejí určit pohlaví mladistvých a dětí. Obrázek3-upraveny Obrázek1-upraveny Určování pohlaví podle pánve Morfoskopické znaky Mužská pánev vzhledem k ženské 1. vyšší a užší 2. cristae iliacae jsou více esovitě zakřivené 3. fossa iliaca je vyšší a užší 4. foramen obturatum je oválný 5. angulus pubicus je ostrý 6. incisura ischiadica major je užší, má tvar J 7. na horním rameni incisura ischiadica major se nachází úzký žlábek sulcus paraglenoidalis, nebo je bez žlábku 8. corpus ossis ischii je širší 9. spina ischiadica je zploštělá 10. horizontální větev kosti stydké, ramus superior ossis pubis je na průřezu prizmatická 11. arc composeé je jednoduchý 12. facies auricularis má dolní rameno kratší než horní 13. crista phallica ramus ischiopubicus je před symphýsou jakoby přeštípnutý a vybočený Morfoskopické znaky Ženská pánev vzhledem k mužské 1. nižší a širší 2. cristae iliacae jsou méně esovitě zakřivené 3. fossa iliaca je plošší a širší 4. foramen obturatum je trojúhelníkovitý 5. angulus pubicus je tupý 6. incisura ischiadica major je široká, má tvar U 7. na horním rameni incisura ischiadica major se nachází široký žlábek sulcus preauricularis. Uvnitř se nacházejí malé jamky – poporodní změny. Tyto se mohou nacházet též v oblasti spony stydké nebo na ala sacralia ossis sacri. 8. corpus ossis ischii je užší 9. spina ischiadica je hrotitá 10. horizontální větev ramus superior ossis pubis je na průřezu střechovitá 11. arc composeé je zdvojený 12. facies auricualris má obě ramena stejně dlouhá 13. crista phallica ramus ischiopubicus je před symphýsou ostrý a rovný Určování pohlaví podle pánve pohlavi6 pohlaví7 Anatomie pánevních kostí 21792 Anatomie pánevních kostí (3) fossa iliaca, (4) facies auricularis, (7) crista iliaca, (16) incicura ischiadica major, (17) spina ischiadica, (29) ramus superior ossis pubis, (31) crista phallica ramus ischiopubicus, (32) facies symphysialis, (33) foramen obturatum Anatomie pánevních kostí Poporodní změny na pánvi P1010104 Poporodní změny Jedná se o jamky po hematomech v oblasti incisura ischiadica major (sulcus preauricularis) nebo v oblasti facies symphysialis ossis pubis. Jamky vznikají jako následek přetržení vazů sakroiliakálního kloubu a pubické symfýzy při porodu. Znaky pro morfoskopické určení pohlaví na pánvi Acsádi a Nemeskéri 1970, Ferembach et al. 1979 znak váha hyper femininní -2 femininní -1 indiferentní 0 maskulinní +1 hyper maskulinní +2 sulcus praeauricularis 3 hluboký, dobře ohraničený plošší, slaběji ohraničený naznačený pouze stopově patrný chybějící incisura ischiadica major 3 tvar velmi širokého U tvar širokého U přechodný tvar mezi U a V tvar V tvar V velmi úzký angulus pubicus 2 zakončen tupým úhlem tupý až pravý úhel přibližně pravoúhlý ostrý úhel velmi ostrý úhel, tvar A arc composee 2 dvě kružnice dvě kružnice jedna kružnice jedna kružnice foramen obturatum 2 trojhranný se špičatými okraji trojhranný neklasifikovatelný tvar oválný oválný úzký tvar os coxae celkově 2 nízká, široká s vybíhajícími ala ossis ilii, slabý svalový reliéf slabší projev ženských znaků přechodná forma slabší projev mužských znaků vysoká úzká se silným svalovým reliéfem corpus ossis ischii 2 velmi úzká se slabým tuber ischiadicum úzká střední široká velmi široká se silně vyvinutým tuber ischiadicum crista iliaca 1 velmi slabě esovitě prohnutá slabě esovitě prohnutá středně esovitě prohnutá zřetelně esovitě prohnutá naprosto jasný, výrazný tvar S fossa iliaca 1 velmi široká a mělká široká a mělká středně široká a hluboká úzká a hluboká velmi hluboká a úzká pelvis major 1 velmi široká široká střední úzká velmi úzká linea arcuata – tvoří hranici mezi velkou a malou pánví Pelvis major /pelvis minor Určování pohlaví podle lebky Mužská lebka vzhledem k ženské 1. arcus superciliares vystouplé 2. margo supraorbitalis (horní okraj očnice) je zaoblené 3. glabela vyklenutá (ploška mezi arcus superciliares) 4. nosní kořen se zářezem 5. čelo ubíhá šikmo dozadu a plynule přechází v temeno 6. na týlní kosti silná protuberantia occipitalis externa 7. na lícní kosti vytvořen processus marginalis 8. zuby vsunuty do alveol kolmo 9. těžší než ženská 10. processus mastoideus se dotýká podložky 11. planum nuchale má silný svalový reliéf 12. crista supramastoidea je silně vyvinutá 13. os zygomaticum silná velká, se silným svalovým reliéfem 14. tvar očnice je hranatá a nízká 15. mandibula: protuberantia mentalis silná, vystouplá 16. úhel ramus mandibulae tupý 17. oblast gonia silný svalový reliéf, vybočen do stran 18. caput mandibulae je velká 19. corpus mandibulae je vysoký Ženská lebka vzhledem k mužské 1. arcus superciliares slabé 2. margo supraorbitalis je ostré 3. glabela plochá 4. nosní kořen plynulý přechod v čelo 5. čelo je kolmější než u muže, silná tubera frontalia (hrboly kosti čelní) 6. protuberantia occipitalis externa je slabá nebo chybí 7. processus marginalis chybí 8. zuby vsunuty do alveolů šikmo 9. lehčí než mužská 10. processusu mastoideus se nedotýká podložky 11. planum nuchale má slabý reliéf 12. crista supramastoidea je slabá až chybí 13. os zygomaticum je malá, se slabým svalovým reliéfem 14. očnice spíše vysoká a kulatá 15. protuberantia mentalis je slabá zaoblená 16. úhel ramus mandibulae se blíží 90 stupňům 17. oblast gonia je hladká 18. caput mandibulae je malá 19. corpus mandibulae je nízký Obrázek3-upraveny Obrázek1-upraveny Určování pohlaví podle lebky pohlavi2 pohlavi1 Anatomie lebky Anatomie lebky Os frontale Os parietale Os occipitale Os temporale Mandibula (1) corpus mandibulae, (2) protuberantia mentalis, (11) angulus mandibulae, (12) ramus mandibulae, (14) caput mandibulae gonion Os zygomaticum processus marginalis - na processus frontalis (1) kosti lícní pro uchycení žvýkacích svalů – výrazný u mužů Znaky pro morfoskopické určení pohlaví na lebce Acsádi a Nemeskéri 1970, Ferembach et al. 1979 znak váha hyper femininní -2 femininní -1 indiferentní 0 maskulinní +1 hyper maskulinní +2 glabella 3 velmi slabá (0) lehce vyvinutá (1) střední (2) vyvinutá (3 - 4) velmi silná (5 - 6) arcus superciliaris 2 velmi slabý lehce vyvinutý střední vyvinutý velmi silný tubera frontalia a parietalia 2 vyvinutá silně vyvinutá střední slabá chybějící inclinatio frontale 1 vertikální téměř vertikální mírně skloněné lehce ubíhající silně ubíhající processus mastoideus 3 velmi malý malý střední velký velmi velký relief planum nuchale 3 chybí slabě patrný střední silně vyvinutý velmi silně vyvinutý protuberantia occipitalis externa 2 chybí slabě vyvinutá střední silně vyvinutá hákovitá os zygomaticum 2 velmi hladká bez sval. reliéfu nízká, slabý sval. reliéf středně vysoká nepravidelný povrch vysoká nepravidelný povrch vysoká velmi silný svalový reliéf crista supramastoidea 2 velmi slabá slabá střední silná velmi silná margo supraorbitalis, tvar očnice 1 velmi ostré kulatý ostré kulatý střední přechodný tvar lehce zaoblené čtyřboký silně zaoblené čtyřboký mandibula celkově 3 silně gracilní gracilní středně gracilní robustní silně robustní mentum 2 malé, kulaté malé střední silné bilaterální protuberantia angulus mandibulae 2 hladký mírný reliéf střední reliéf dobře patrný reliéf velmi silný reliéf margo inferior pod M2 1 velmi tenké tenké střední silné velmi silné Určování pohlaví podle lebky pohlaví12 Určení pohlaví podle lebky, Novotný 1991 Určování pohlaví dětských koster Morfologické určení pohlaví koster je nespolehlivé a proto se většinou neurčuje. Výjimkou je užití genetických metod, které by měly poskytovat spolehlivé výsledky. Ovšem i jejich výsledky jsou ovlivněny mnoha faktory. pohlavi4deti pohlavi5deti Schutkowski (1993) Metrické metody určování pohlaví pohlavi8 pohlavi9 Černý, Komenda (1980) podle humeru a femuru Strádalová (1975) podle os sacrum Určení pohlaví podle rozměrů talu pohlavi10 pohlavi11 Novotný, Malinovský (1984) Genetické určení pohlaví • genetické pohlaví u člověka je založeno na přítomnosti dvou odlišných chromozomů u mužských jedinců/buněk – chromozomy XY – heterogametické pohlaví a dvou stejných chromozomů u ženských jedinců/buněk – chromozomy XX – homogametické pohlaví. Této odlišnosti lze využít pro determinaci pohlaví. • molekulárně – genetické metody ovšem nesledují celé chromozomy, ale pouze určitý lokus/marker • determinace pohlaví u kosterních pozůstatků založená na analýze aDNA byla poprvé provedena v roce 1991 (Hummel – Hermann), a to na základě amplifikace specifických sekvencí Y chromozomu umožňující přímou identifikaci jedinců mužského pohlaví. • v roce 1991 se potom rozšířila metoda analýzy genu pro amelogenin, který na elektroforetickém gelu poskytuje produkt pro obě pohlaví (Nakahori et al. 1991) Bez názvu amelogenin2 Gen amelogenin jako marker pro určení pohlaví obrazek_1 •amelogenin – gen kódující protein zubní skloviny •poprvé popsán Eastoem (1965) •gen pro amelogenin lokalizován na pohl. chromozomech současně u myši a u člověka Lauem et al. (1989) •u člověka detekovány dvě kopie, jedna na X chromozomu (Xp22.3-p22.1),druhá poblíž centromery Y chromozomu (Yp11.2) •v genu pro amelogenin bylo popsáno celkem 5 delecí jak na chromozomu X (22-80bp), tak na chromozomu Y (1-183bp) •vzhledem v fragmentárnosti starobylé DNA se v praxi rozšířila metoda založená na objevu z počátku 90. let – v 1. intronu genu pro amelogenin na X chromozomu popsána delece 6 bp (Sullivan et al. 1993, Manucci et al. 1994) •lze tedy odlišit mužský a ženský genotyp na základě odlišné délky amplifikačních produktů •DNA úsek amplif. z X chromozomu je dlouhý 106 bp, DNA úsek amplif. z Y chromozomu je dlouhý 112 bp chrom SRY gen: marker specifický pro Y chromozom •gen SRY (sex determining region Y, také označovaný jako TDF – testis determining factor) •kóduje protein SRY náležící do rodiny HMG (high mobility group) proteinů, regulující vývoj samčích pohlavních znaků u savců •protein SRY je mj. exprimován podpůrnými buňkami nediferencovaných gonád a vede k jejich diferenciaci do Sertoliho buněk •nachází se na krátkém raménku Y chromozomu (Yp11.3) •metoda přímé určení jedinců mužského pohlaví •amplifikace úseku o velikosti 93 bp z SRY genu (Santos et al. 1998) •výstup analýzy: pozitivní signál po PCR v případě mužského jedince, negativní signál u vzorků jedinců ženského pohlaví 27 Náplň dnešního cvičení 1. studium kosterních pozůstatků různého věku a pohlaví 2. antropologické zpracování kosterního materiálu – určení pohlaví a věku Výstupem dnešního cvičení bude 1. protokol – Určení pohlaví a věku z kosterního materiálu. Protokol musí obsahovat: • jméno studenta • téma zpracovávaného protokolu • identifikaci kosterních pozůstatků (číslo hrobu) • metody použité pro určení věku a pohlaví (autor metody), použijte co nejvíce metod! • postup, na základě kterého jste věk a pohlaví určili • výsledky • stručně formulovaný závěr