Concentraciones de elementos traza y microscopía multifotónica en dientes humanos para la estimación de la edad

Resumen

La estimación de la edad es uno de los problemas más complejos de resolver en las Ciencias Forenses, debido a la falta de consenso y precisión de los métodos, tanto en personas vivas como en fallecidas, su determinación en muchas ocasiones es crucial en la resolución de los casos. Es numerosa la metodología descrita en la literatura científica para su estimación, principalmente en huesos y en dientes. La elección de los métodos más apropiados en cada caso resulta crucial, al igual que el cumplimiento de los principios médicos, éticos y legales. Actualmente, los dientes se han convertido en una herramienta fundamental tanto en Antropología como en Odontología Forense, principalmente en los casos donde el sujeto no puede ser identificado visualmente o por otros medios, ya que los dientes son más resistentes a situaciones extremas como desastres naturales, accidentes, incendios, etc. en comparación con los huesos que pueden sufrir un mayor número de alteraciones. La dentina es, debido a su naturaleza, única y singular, una matriz biológica apropiada para el estudio del depósito de los elementos a largo plazo. La cual presenta una estabilidad elemental de su estructura y a su vez un importante dinamismo y diversidad en su composición. El objetivo general de esta tesis fue analizar, mediante diferentes técnicas instrumentales, los cambios químicos que se producen en los dientes humanos con el paso de los años, con el fin de ampliar y mejorar los métodos existentes para la estimación de la edad. El primer objetivo fue investigar en población española, un total de 25 elementos traza en 150 dentinas coronales sanas, molares y premolares. Los dientes fueron clasificados en tres grupos de edad, por sexo y por tipo de diente. Los elementos analizados fueron agrupados en esenciales o potencialmente esenciales y en tóxicos o potencialmente tóxicos, y fueron detectados en el siguiente orden de concentración Ca > P > Mg > Na > S > K > Sr > Zn > Ba > Fe > B > Ti > Mn > Cr > Ni > Cu > Co > Se > V y los tóxicos: Al > Pb > Sn > Li > As > Cd. Las técnicas usadas fueron Espectrometría de masas con plasma de acoplamiento inductivo (ICP-MS) y Espectrometría de emisión óptica con plasma de acoplamiento inductivo (ICP-OES). El segundo objetivo fue determinar la estimación de la edad a través de 11 dientes, mediante el uso de las técnicas de microscopía multifotónica: Fluorescencia por excitación de dos fotones (TPEF) y Generación de segundo armónico (SHG). En primer lugar, a partir de la comparación de ambas señales obtenidas (ratio) y con la obtención del parámetro AGIN o SAAID (Índice de Edad). Y, por otro lado, mediante la variación del tamaño de los túbulos presentes en la dentina. El sodio, potasio, bario, níquel y cobalto son los elementos esenciales que presentan variabilidad en función del sexo. Sodio y cobalto fueron más elevados en mujeres. El plomo fue el único elemento tóxico significativamente superior en varones. Ambos tipos de dientes, molares y premolares son apropiados indistintamente para el estudio de los elementos traza en la dentina. Del total de 25 elementos analizados, diez se correlacionaron significativamente con la edad, de los cuales tres son tóxicos (Pb, Sn y Li) o potencialmente tóxicos y siete esenciales (Sr, Mg, S, K, Zn, Ba, B). Sus concentraciones medias fueron significativamente superiores al aumentar el rango de edad, con excepción del B y el Zn. Los elementos tóxicos plomo, litio y estaño se correlacionan de forma significativa y positiva entre sí y con los elementos esenciales que aumentan significativamente con la edad (Sr, Mg, S, K, Zn, Ba, B). El plomo es el elemento que mejor explica la edad en función de sus concentraciones en la dentina mediante un modelo de regresión logarítmica. El esmalte solo proporciona señal TPEF, mientras que la dentina emite señal TPEF y SHG, esta última debido a la presencia de colágeno. Entre la ratio de las señales TPEF/SHG de áreas locales y global de la dentina no hay diferencias significativas, existiendo una correlación entre ambas cercana a 1. Por lo tanto, no es necesario realizar un análisis con microscopía multifotónica local, siendo suficiente un análisis global. Observamos que la ratio entre ambas señales multifotónicas (TPEF/SHG) aumenta de forma progresiva y significativa desde los 18 hasta los 50 años, al igual que los valores SAAID, debido a la disminución del colágeno presente en la dentina con el paso de los años. Ambos parámetros se mantienen más estables a partir de esta edad. Por otro lado, el aumento del tamaño de los túbulos de la dentina observados mediante SHG, indican un incremento de la edad, probablemente debido al aumento de componente mineral y a la reducción de fibras de colágeno. Entre el sujeto de menor y mayor edad hay un incremento del 65% del tamaño de los túbulos dentinarios. El análisis de los elementos traza y la microscopía multifotónica en la dentina humana son herramientas complementarias eficaces para la estimación de la edad, siendo de especial trascendencia en diferentes circunstancias en el ámbito médico-forense. Palabras clave: Estimación de la edad; elemento traza; diente; ICP-MS; ICP-OES; microscopía multifotónica; forense.