Morphogenetic and morphological investigations of the murine temporomandibular joint and masticatory muscles from stages E13.25 to P4

During physiological function of the temporomandibular joint, we have to rely only on elastic structures (in particular the bilaminar zone) for repositioning of the articular disc. A real muscle, however, would be functionally more reasonable. In patients, a decrease of this elasticity is possibly one of the reasons for temporomandibular joint malfunctions, which affect between 16% and 36% of the population (March 2020). This thesis assesses the morphogenesis of the murine (Mus musculus) temporomandibular joint with particular regard to the masticatory muscles, to throw light on this topic. To that end, a collection of 11 murine heads ranging from prenatal stages E13.25 to E20 was used and early postnatal stages P0 to P4, which were prepared as histological sections (thickness 8-10 µm) and stained conventionally (HE, TRAP, Safranin O/Fast green, Trichrome and Alcian blue) in order to examine them with light microscopy. Next, the temporomandibular joint and selected surrounding structures, along with the masticatory muscles, were three-dimensionally reconstructed using analySIS® software. Subsequently, specific morphometric analyses were performed. The evaluation of the results led to the following conclusions: 1. The mechanical aspect of developmental processes has been brought more into focus again by recent research groups. Our morphometric study serves as a contribution towards testing the descriptions of mechanical forces explained by Blechschmidt, who maintained that muscles arise from mesenchymal tissue, which is stretched under the direct mechanical forces of the developing skull. The anterior region of the temporomandibular joint, where most of the masticatory muscles are situated, increases sixfold in size from stages E14.5 to P4, whereas the posterior region, where instead any muscle formation, the bilaminar zone was observed, only increases by twofold in size. This could be one of the reasons for the lack of an antagonist to the lateral pterygoid muscle. 2. Some ambiguities in the knowledge of fundamental embryology regarding the masticatory muscles of the mouse, such as the regions of insertion and the number of bellies, were clarified. 3. Taken together, the present investigation provides a comprehensive view of the morphogenesis and morphology of the mouse temporomandibular joint and the selected neighboring structures, and it enables this model organism to be used for further studies.Während der physiologischen Funktion des Kiefergelenks, müssen wir uns nur auf elastische Strukturen (insbesondere die bilaminäre Zone) zur Repositionierung des Discus articularis verlassen. Ein echter Muskel wäre jedoch funktionell sinnvoller. Bei Patienten ist eine Abnahme dieser Elastizität möglicherweiser einer der Gründe für Funktionsstörungen des Kiefergelenks, die zwischen 16% und 36% der Bevölkerung betreffen (März 2020). Es wurden in der vorliegenden Arbeit die Morphogenese des Kiefergelenks der Maus (Mus musculus) unter besonderer Berücksichtigung der Kaumuskulatur untersucht. 11 Mäuseköpfe der prenatalen Stadien E13.25-E20 und der frühen postnatalen Stadien P0-P4 wurden verwendet. Hierzu wurden die histologische Schnittserien (Dicke 8-10 µm) präpariert und konventionell (HE, TRAP, Safranine O/Fast green, Trichrom und Alcianblau) gefärbt. Nach mikroskopischer Analyse des vorliegenden Materials wurden das rechte Kiefergelenk und benachbarte Strukturen, sowie die Kaumuskulatur mit Hilfe der Software analySIS® dreidimensional rekonstruiert. Anschließend wurden spezifische morphometrische Analysen durchgeführt. Folgende Ergebnisse konnten gewonnen werden: 1. Der mechanische Aspekt von Entwicklungsprozessen stellt wieder ein aktuelles Forschungsgebiet der Grundlagenforschung dar. Unsere morphometrischen Befunde dienen als Beitrag zur Prüfung der Hypothese von Blechschmidt, der mechanische Kräfte (insbesondere Dehnung durch den sich entwickelnden Schädel) als Ursache für die Differenzierung von Muskulatur aus mesenchymalen Gewebe annahmen. Der vordere Bereich des Kiefergelenks, in dem sich der Hauptanteil der Kaumuskulatur befindet, vergrößert sich von Stadium E14.5 auf P4 um das Sechsfache, während sich der hintere Bereich, in dem keine Muskelbildung, sondern die bilaminäre Zone zu beobachten ist, nur zweimal vergrößert. Dies könnte einer der Gründe für das Fehlen eines Antagonisten des Musculus pterygoideus lateralis sein. 2. Einige Unklarheiten in der Kenntnis der grundlegenden embryologischen Entwicklung bezüglich der Kaumuskulatur der Maus, wie zum Beispiel die Insertionsregionnen und die Anzahl der Bäuche, könnten geklärt werden. 3. Insgesamt bietet die vorliegende Untersuchung einen umfassenden Überblick über die Morphogenese und Morphologie des Kiefergelenks der Maus und der ausgewählten Nachbarstrukturen und ermöglicht es, diesen Modellorganismus für weitere Untersuchungen zu nutzen