Düşük frekanslı darbeli elektromanyetik alanın mezenkimal kök hücre kültürlerine etkisinin incelenmesi
The effect of low frequency pulsed electromagnetic field exposure on mesenchymal stem cell cultures
Yazar: ALIM TOPRAKKALE
Danışman: PROF. DR. YAŞAR MURAT ELÇİN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Kimya = Chemistry
Dizin: Adipoz doku = Adipose tissue ; Biyomalzemeler = Biomaterials ; Ekstrasellüler matriks = Extracellular matrix ; Elektromanyetik alanlar = Electromagnetic fields ; Kemik matriksi = Bone matrix ; Kök hücreler = Stem cells ; Matriks metalloproteinazlar = Matrix metalloproteinases

Özet:
Bu çalışmada düşük frekanslı darbeli elektromanyetik alana tâbi tutulan farklı biyokimyasal bileşimlere sahip nano-ölçekte modifiye edilmiş yüzeylerde kültürü yapılan mezenkimal kök hücrelerin matriks metalloproteinaz aktivitesine olan etkileri incelenmiştir. Çoğaltılan mezenkimal kök hücrelerin, içine belirli oranlarda hidroksiapatit katılan deselülerize kemik temelli hidrojellerin üzerine ekimi gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen hidrojellerin ve mezenkimal kök hücrelerin karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Bu bağlamda hidrojellerin SEM ve FTIR analizleri gerçekleştirilmiştir. Mezenkimal kök hücrelerin ise üçlü soy, CFU ve akım sitometri analizleri gerçekleştirilmiştir. Hidrojel temelli özel kültür yüzeyleri üzerine mezenkimal kök hücre ekimi yapılmıştır. Özel kültür yüzeylerindeki hücreler, standart şartlar altında ve düşük frekanslı darbeli elektromanyetik alan etkisinde olmak üzere iki ayrı grupta incelenmiştir. Deney gruplarının iki ortamda da ALP, Ca+2 ve eş zamanlı-PCR analizleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizler sonucunda deselülerize kemik matriksi ve özellikle hidroksiapatit içeren bileşiminde ALP ve Ca+2 aktivitesinde zamana bağlı bir artış belirlenmiştir. Eş-zamanlı PCR çalışmalarında ise yine hidroksiapatit katkılı hidrojel substrat gruplarında diğerlerine oranla MMP-2 ifade seviyesinde yüksek bir artış gözlemlenmiştir. Yapılan çalışmada, oluşturulan deselülerize kemik temelli hidrojelin ve düşük frekanslı darbeli elektromanyetik alanın mezenkimal kök hücreleri osteojenik soya farklılaşmayı desteklediği sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
In this study, the effects of cell attachment substrate with different biochemical compositions and low frequency pulsed electromagnetic field on the matrix metalloproteinase activity of cultured mesenchymal stem cells were investigated. The proliferated mesenchymal stem cells were seeded on decellularized bone-based hydrogels in which hydroxyapatite was added at certain rates. Characterization studies of the developed hydrogels and mesenchymal stem cells were carried out. In this context, SEM and FTIR analyzes of the hydrogels were performed. Triple lineage, CFU and flow cytometry analyzes of mesenchymal stem cells were performed. Mesenchymal stem cells were seeded on created hydrogel culture surfaces. These culture surfaces were evaluated as two separate working groups, i.e. under standard, and low frequency pulsed electromagnetic field conditions. ALP, Ca+2 and real time-PCR analyzes were performed for both of the experimental groups. As a result of the analysis, a time-dependent increase in ALP and Ca+2 activity of cells was observed on the decellularized bone matrix, and especially in groups containing hydroxyapatite. In real time-PCR studies, a higher level of MMP-2 expression was observed in the hydroxyapatite-incorporated groups compared to those of others. Findings support the notion that, the formed decellularized bone-based hydrogel cell substrate, and low-frequency pulsed electromagnetic field supports the differentiattion of mesenchymal stem cells into the osteogenic lineage.