Rat kalvaryumunda oluşturulan kritik boyut defektlerinde mezenkimal kök hücreleri, bifazik kalsiyum fosfat seramikleri ve trombositten zengin plazmanın kemik rejenerasyonu üzerine etkilerinin histolojik ve immunohistokimyasal olarak araştırılması
Histological and immunohistochemical investigation of mesenchymal stem cells, biphasic calcium phosphate ceramics and the platelet rich plasma's effects of bone regeneration on rat calvarial critical size defects
Yazar: KAMİL SERKAN AĞAÇAYAK
Danışman: PROF. DR. BELGİN GÜLSÜN
Dicle Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Ağız, Diş, Çene Hastalıkları ve Cerrahisi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Diş Hekimliği = Dentistry
Dizin: Cerrahi-oral = Surgery-oral ; Kalsiyum fosfat = Calcium phosphates ; Kan trombositleri = Blood platelets ; Kemik defektleri = Bone defects ; Kemik nakli = Bone transplantation ; Kemik rejenerasyonu = Bone regeneration ; Kök hücreler = Stem cells ; Osteogenez = Osteogenesis ; Osteopontin = Osteopontin

Özet:
Günümüzde yeni teknolojilerin gelişmesiyle, kemik defektlerinin onarılmasında birçok yeni tedavi metodları ve biyomateryaller kullanılmaktadır. Malformasyon, enfeksiyon, travma veya rezeksiyon nedeniyle oluşan oral ve maksillofasiyal bölgedeki kemik defektlerinin yapısal ve fonksiyonel rekonstrüksiyon problemleri, henüz tatmin edici bir Resimde çözümlenememiş olup, modern rekonstrüktif cerrahinin en zor uğraşlarından biri olarak karşımıza çıkmaktadır. Geniş kemik defektlerinin iyileşmesi amacıyla, çeşitli kemik greftlerinin veya kemik yerine geçen biyomateryallerin kullanımı bazen kaçınılmazdır.Bu tez çalışmasındaki amacımız; oral ve maksillofasiyal cerrahide kullanılan kemik greftlerinden bifazik kalsiyum fosfat seramik grefti, trombositten zengin plazma ve son yıllarda kullanılmaya başlanılan mezenkimal kök hücrelerin osteogenezis üzerine olan etkileriyle beraber, bu materyallerin osteonektin ve osteopontin enzim ekspresyonları ile osteosit yoğunluklarını karşılaştırmaktır.Çalışmamızda son yıllarda giderek artan bir merak uyandıran mezenkimal kök hücrelerin, trombositten zengin plazmanın ve bifazik kalsiyum fosfat seramiklerin, ratların kritik boyut kranial kemik defektlerindeki etkinliği araştırıldı. Bu araştırmada 90 adet Wistar-Albino türü dişi rat kullanılması planlandı. 10 adet rat trombositten zengin plazma elde etmek için kullanıldı. Geriye kalan ratlar beş gruba ayrıldı. Her bir ratın frontal kemiğinde 7 mm çaplı kritik büyüklükte tam kat kemik defekti oluşturuldu. Grup I (n=6) operatif kontrol grubu iken, Grup II'de (n=21) bifazik kalsiyum fosfat seramik grefti, Grup III'de (n=21) bifazik kalsiyum fosfat seramik grefti ve trombositten zengin plazma, Grup IV'de (n=21) mezenkimal kök hücre ve bifazik kalsiyum fosfat seramik grefti kombinasyonu ve Grup V'de (n=21) mezenkimal kök hücre, trombositten zengin plazma ve bifazik kalsiyum fosfat seramik grefti kombinasyonu defektlere uygulandı. Deneklerin tamamı 2., 8. ve 12. hafta sonunda sakrifiye edildi. Histolojik ve immunohistokimyasal değerlendirmede, gruplar arasında osteoblastik aktivite ve osteogenezis paternleri dikkate alınmıştır. Bunun yanısıra osteopontin ve osteonektin enzim ekspresyon oranları ile osteosit yoğunluklarının oranları incelenmiş ve gruplar arası kıyaslamaları istatistiksel olarak yapılmıştır.Yapılan çalışmanın sonucunda; araştırmanın 12. haftasında osteoblastik aktivite ve osteogenezisin daha ideal oluştuğu, osteogenezise bağlı olarak osteopontin ve osteonektin ile boyanmaya pozitif yanıt verdiği saptanmıştır. En ideal osteogenezisi oluşturan grubun Greft+Trombositten zengin plazma+Mezenkimal kök hücre grubunun olduğu, bunu sırasıyla Greft+ Mezenkimal kök hücre uygulanan grubunun, Greft+ Trombositten zengin plazma grubunun ve son olarakta yalnızca Greft uygulanan grubun izlediği gözlenmiştir.Gruplararası yapılan kıyaslamalarda da, istatistiksel olarak en anlamlı sonucu veren grupların Greft+ Trombositten zengin plazma + Mezenkimal kök hücre ile yalnız greft grubu (p=0,005), Greft+ Mezenkimal kök hücre ile yalnız greft grubu (p=0,028), Greft+ Trombositten Zengin Plazma ile Greft+ Trombositten zengin plazma + Mezenkimal kök hücre (p=0,031) grupları arasında olduğu saptanmıştır.Osteokondüktif etkili grefte Trombositten zengin plazma ve Mezenkimal kök hücre ilavesiyle kritik boyut defektlerinde bile önemli bir kemik yapımının oluştuğu ve osteoindüksiyonun sağlandığı izlenmiştir. Greft+Trombositten zengin plazma+Mezenkimal kök hücre uygulanan grubun osteogenezisi 2 kat artırması da önemli bir bulgu olup, ideal bir materyalin elde edilmesi hedefine yaklaşıldığı kanısı uyanmıştır.Anahtar sözcükler: Mezenkimal kök hücre, trombositten zengin plazma, bifazik kalsiyum fosfat, osteogenezis, kritik boyut kemik defekti

Abstract:
According to the new technological developments, many new treatment methods and biomaterials are used to restore the bone defects. In oral and maxillofacial region; due to malformation, infection, trauma or resection; structural and functional reconstruction problems of bone defects are not satisfactorily dissolved and this can be faced as the most difficult problem in contemporary reconstructive surgery. In some cases, it is inevitable to use bone grafts and biomaterials in order to heal extensive bone defects.In this study, our aim is to investigate the effects of biomaterials (such as biphasic calciumphosphate, platelet rich plasma and mesenchymal stem cell) used in oral and maxillofacial surgery on osteogenesis and to compare these materials in terms of osteonectin / osteopontin enzyme expression and effects on osteocyte density.In our study the effectiveness of the mesenchimal stem cells, platelet rich plasma and biphasic calcium phosphate which has avoked a curiosity recently, was investigated in critical size cranial defects of rats.This study was planned on ninety wistar female rats. Ten rats were used to obtain platelet rich plasma. The remainders were separated into five groups. A full thickness circular bone defect (7 mm in critical size) was created in the frontal bone of each rat. Group I (n=6) was operative control group. In Group II (n=21) biphasic calcium phosphate, in Group III (n=21) biphasic calcium phosphate and platelet rich plasma combination, in Group IV (n=21) biphasic calcium phosphate and mesenchimal stem cell combination, in Group V (n=21) biphasic calcium phosphate , platelet rich plasma and mesenchimal stem cell combination were applied into the defects. At the end of the 2th, 8th and 12th week, all of the rats were sacrificed. In histologic and immunohistochemical evaluation amoung groups, osteoblastic activity and osteogenesis patterns are considered. Additionally osteopontin and osteonectin enzyme expression level and osteocyt density are evaluated statistically and compared.At the conclusion of the study, osteoblastic activity and osteogenesis are ideally occured in the 12th week. Therefore preparate were painted positively with osteonectin and osteopontin. Graft+Platelet rich plasma+Mesenchymal stem cell group was the most effective in inducing new bone formation (osteogenesis). This group is followed by Graft+ Platelet rich plasma and only Graft used group. Also regular bone formation and osteoinduction were detected, even in a critical size defect, in the Graft+ Platelet rich plasma+Mesenchymal stem cell group.Higher level of osteogenesis (two times greater than other groups) is a significant finding that avokes the thought of an ideal reconstruction material for critical size defect is Graft+ Platelet rich plasma+Mesenchymal stem cell combination.Statistically the significant result of group comparison was obtained from Graft+ Platelet rich plasma+Mesenchymal stem cell, 2nd only Graft group (p=0,005), Graft+Mesenchymal stem cell and only graft group (p=0,028), Graft+ Platelet rich plasma and Graft+ Platelet rich plasma+Mesenchymal stem cell groups (p=0,031).Key Words: Mesenchymal stem cell, platelet rich plasma, biphasic calcium phosphate, osteogenesis, critical size bone defect