Gama radyasyonla hasarlanmış kemiklerde melatonin'in biyomekanik parametreler üzerine etkileri
The radio-protective effects of melatonin on the radiation-damaged bones
Yazar: ZELAL ÜNLÜ ÇAKIR
Danışman: YRD. DOÇ. DR. CAN DEMİREL
Gaziantep Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Biyofizik = Biophysics
Dizin: Biyomekanik = Biomechanics ; Gama ışınları = Gamma rays ; Kemik dansitesi = Bone density ; Kemik deformasyonu = Bone deformation ; Kemik ve kemikler = Bone and bones ; Melatonin = Melatonin ; Morfometri = Morphometry ; Radyasyon = Radiation ; Sıçanlar = Rats

Özet:
Bu çalışmada radyasyonla hasarlanmış kemiklerde Kemik mineral yoğunluğu, kemik mineral içeriği ve kortikal kemik kesit alanı gibi geometrik ve maksimum deformasyon miktarı, maksimum kuvvet, sertlik, kemikte depolanan enerji, elastik modül, dayanıklılık, maksimum zor ve maksimum zorlama gibi biyomekanik parametrelere melatoninin radyoprotektif etkisi amifostinle karşılaştırmalı olarak araştırıldı.Bu amaçla 40 adet dişi Sprague Dawley sıçan kullanılmıştır. Hayvanlar beş gruba, kontrol grubu (K, n=8, serum fizyolojik, 1 ml i.p), radyasyon (R, n=8, serum fizyolojik, 1 ml i.p), radyasyon+melatonin 25 (R+M25, n=8, 25 mg/kg i.p), radyasyon+melatonin 50 (R+M50, n=8, 50 mg/kg i.p) ve radyasyon+amifostin (R+WR, n=8, 200 mg/kg i.p) şeklinde ayrılmıştır. R, R+M25, R+M50 ve R+WR gruplarına ait sıçanların sol bacaklarına tek doz 50 Gy gamma radyasyon uygulandı.Hayvanların haftalık canlı ağırlık artışlarına bakıldığında radyasyon gruplarında (R, R+M25, R+M50 ve R+WR) canlı ağırlık önemli ölçüde azalma göstermiştir. Deney süresince kontrol grubu sıçanlarda femur bölgesinde herhangi bir değişim görülmediği halde, radyasyona maruz kalan sıçanlarda çok fazla kıl dökülmesi ve deri lezyonları tespit edildi.Dört haftalık deney süresinin sonunda her sıçanın sol femurları alınarak dansitometrik ve biyomekanik yöntemler kullanılarak ölçümler gerçekleştirildi. Kemik mineral yoğunluğu çift enerjili X ışınları absorbsiyometrisi ile kortikal femurun kesit alanı ise bilgisayarlı tomografiyle ölçüldü.Yapılan ölçümlerde, R grubunun KMY değeri K grubuna göre azalış (P<0.05), R+M25 grubunun KMY değerleri ise hem R hem de K grubuna göre artış (P<0.05) gösterdi. R+M50 ve R+WR gruplarıyla K grubu arasında KMY değeri bakımından fark saptanmadı. R+M25, R+M50 gruplarının KMİ değerlerinin ile K ve R grupları arasında istatistiksel olarak fark saptanmamakla birlikte, R+WR grubunda R grubuna göre artış (P<0.05) istatistiksel olarak önemli bulundu.Biyomekanik analizler sonucunda, R grubunda elastik modülü hariç bütün parametrelerde K grubuna göre azalma saptandı (P<0.05). R+M25 ve R+M50 gruplarında maksimum deformasyon, maksimum kuvvet, dayanıklılık, zor ve zorlama parametreleri K grubuna göre istatistiksel olarak önemli azalma, ancak R+M25 gurubunun maksimum deformasyon, maksimum kuvvet, sertlik ve depolanan enerji parametreleri R grubuna göre ise artış gösterdi (P<0.05). Bütün parametrelerde 50 mg/kg melatonin uygulamasının 25 mg/kg melatonin uygulamasına göre daha az etki gösterdiği saptandı. R+WR gurubunda maksimum deformasyon, maksimum kuvvet, enerji ve dayanıklık parametreleri R grubuna göre artma gösterdi. Ancak, elastik modül ve dayanıklılık parametreleri K grubuna artma, maksimum kuvvet ve sertlikte ise azalma görüldü ( P<0.05).Bu sonuçlara göre, radyasyon uygulanmasının sıçanlarda kemik kalitesini düşürdüğü, melatonin ve amifostinin ise kemik kalitesini yükseltilmesinde olumlu katkılarda bulunduğu saptandı.

Abstract:
In this study, the radio-protective effects of melatonin on the radiation-damaged bones were investigated comparatively with the amifostin. For this purpose some biomechanical parameters of bones such as the ultimate displacement, ultimate force, stiffness, energy absorption capacity, young modulus, toughness, ultimate stress, ultimate strain and some geometric parameters such as bone mineral density, bone mineral content and cortical area of bone were investigated.Fort this purpose, 40 female Sparague Dawley rats were used. Animals were divided into 5 groups. These are control group (C, n=8, saline, 1 ml i.p.), radiation (R, n=8, saline, 1 ml i.p.), radiation + melatonin 25 (R+M25, n=8, 25 mg/kg, i.p.), radiation + melatonin 50 (R+M50, n=8, 50 mg/kg i.p.) and radiation + amifostisin (R+WR, n=8, 200 mg/kg i.p.). A single dose of 50 Gy gamma radiation was exposed to the left legs of the rat groups of R, R+M25, R+M50 and R+WR.Looking at a weekly live weight of animals, a significant reduction was observed in body weight of radiation groups (R, R+M25, R+M50 and R+WR). During the experiment, no any changes in the femur area of control group but much hair loss and skin lesions have been seen in rats that radiation treated.At the end of a four-week of experiment, measurements were done on the left femur of each rat using biomechanical and densitometric methods. Bone mineral density was calculated by dual energy X-ray absorptiometry, while the cortical area of bone was measured by computed tomography.In the measurements, BMD value of group R showed a decrease according to K group, while BMD value of R+M25 showed an increase both according to R and K groups. No any differences obtained between R+M50 and R+WR groups with K groups. Although BMC value of R+M25 and R+M50 groups showed no significant differences between K and R groups, R+WR group showed significant differences according to R group.In the result of biomechanical analyzes, all parameters except for the young modulus of the R group, a decreasing were observed. R+M25 and R+M50 groups, the parameters such as ultimate displacement, ultimate force, stiffness, and ultimate stress, ultimate strain were decreased according to K group but the ultimate displacement, ultimate force, toughness and energy absorption capacity parameters for R+M25 according to R group were increased statistically. In the all the parameters, application of 50 mg/kg of melatonin showed less effects compared to those given for 25 mg/kg of melatonin were observed. In the R+WR group, the ultimate displacement, ultimate force and energy absorption capacity increased those compared to R group, while the young modulus and toughness increased, Ultimate force and stiffness showed decreasing according to K group.According to these results, radiation treated to the rats reduce the bone quality, however application of melatonin showed a protective effect on bone structure same as Amifostin application.