Rat kalvaryumu kritik boyutlu defekt modelinde köpek ve kedi mikrobiyota kaynaklı postbiyotiklerin kemik rejenerasyonu üzerine etkisi
Effect of dog and cat microbiota-derived postbiotics on bone regeneration in rat calvarium critical size defect model
Yazar: ALİ FURKAN ERDOĞAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ YUSUF ŞEN ; PROF. DR. FADİME KIRAN
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Cerrahi (Veterinerlik) Ana Bilim Dalı / Cerrahi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Ortopedi ve Travmatoloji = Orthopedics and Traumatology ; Veteriner Hekimliği = Veterinary Medicine

Özet:
Klinik sorunları çözmek amacıyla biyolojik kaynak sağlamayı amaçlayan kemik doku mühendisliği, son yıllarda ilerleme kaydederek kemik dokusu onarımı için umut verici ürünlerin geliştirilmesine imkan sağlamaktadır. Bu alanda gerçekleştirilen güncel gelişmeler ise, bağırsak mikrobiyotasının kemik döngüsünde kritik bir faktör olduğunu ortaya koymaktadır. Mikrobiyota-kemik ekseni çerçevesinde meydana gelen iletişimden ise postbiyotik adı verilen ve mikrobiyota üyeleri tarafından üretilen metabolitlerin sorumlu olduğu düşünülmektedir. Gerçekleştirilen tez çalışmasının temel amacı, kedi (tekir) fekal mikrobiyotası kaynaklı Enterococcus faecium EIR/CT-1 ve köpek (kangal) süt mikrobiyotası kaynaklı Enterococcus lactis EIR/DG-1 suşlarına ait postbiyotiklerin veteriner hekimlikte karşılaşılan kemik dejenerasyonuna yönelik potansiyel etkilerini ticari bir yapı iskelesine entegrasyonları neticesinde in vivo koşullar altında değerlendirmektir. Postbiyotiklerin yapı iskelesine entegre edilecek dozu hücre kültürü çalışmaları neticesinde belirlenmiştir. Bu amaçla, fare preosteoblast hücreleri kullanılmış ve toksisite göstermeyen en yüksek doz olan 100 g/ml ilerleyen çalışmalara dahil edilmiştir. İn vivo çalışma kapsamında rat kalvaryumu kritik boyutlu defekt modeli kullanılmıştır. Kemik ve kalvaryum hasarının olduğu bölgeye implante edilen postbiyotik içeren yapı iskelelerinin etkinliği postbiyotik içermeyen yapı iskelelerine ve kontrol grubuna karşı planar radyografi, bilgisayarlı tomografi ve histopatolojik incelemeler açısından değerlendirilmiştir. Elde edilen veriler neticesinde, tam bir kemik oluşumu sağlanmamış olsa da postbiyotiklerin travma bölgesinde meydana getirilen hasarın onarılmasında önemli bir rol oynadığı ve iyileşme sürecini hızlandırdığı tespit edilmiştir. Özellikle, fibröz doku miktarının ciddi oranda hızlanması ve artması, yangı ve vaskülarizasyon miktarının postbiyotik içeren gruplarda yüksek derecede anlamlı fark yaratması yeterli süre bekleme sağlandığı takdirde kemik oluşum sürecini de hızlandırabileceğini düşündürmektedir.

Abstract:
Bone tissue engineering, aiming to provide biological sources to solve clinical problems, has made progress in recent years and has enabled the development of promising products for bone tissue repair. Recent developments in this field have revealed that the gut microbiota is a critical factor in bone turnover. The communication that occurs within the microbiota-bone axis is thought to be mediated by postbiotics, metabolites produced by members of the microbiota. The main objective of this thesis is to evaluate the potential effects of postbiotics derived from cat (Tekir) fecal microbiota Enterococcus faecium EIR/CT-1 and dog (Kangal) milk microbiota Enterococcus lactis EIR/DG-1 strains in the treatment of bone degeneration encountered in veterinary medicine under in vivo conditions by integrating them into a commercial scaffold structure. The dose of postbiotics to be integrated into the scaffold structure was determined by cell culture studies. For this purpose, rat preosteoblast cells were used and the highest non-toxic dose of 1000 g/ml was included in further studies. A rat calvarium critical size defect model was used in the in vivo study. The effectiveness of postbiotic-containing scaffolds implanted in the area of bone and calvarium damage was evaluated against postbiotic-free scaffolds and the control group using planar radiography, computed tomography, and histopathological examinations. The results showed that although complete bone formation was not achieved, postbiotics played an important role in repairing the damage in the trauma area and accelerated the healing process. In particular, the significant acceleration and increase in the amount of fibrous tissue, and the highly significant differences in the amount of inflammation and vascularization in the postbiotic-containing groups, suggest that with sufficient waiting time, postbiotics may also accelerate the bone formation process.