Fare embriyonik kök hücrelerinden faklılaştırılan keratinositlerin diyabetik yara modeli iyileşmesi üzerine etkisinin moleküler düzeyde analizi
Molecular analysis of the effect of keratinocytes from mice embriyonic stem cells onto wound model
Yazar: ŞÜKRÜ KASAP
Danışman: PROF. DR. ALİ BARUTÇU
Dokuz Eylül Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Plastik Rekonstrüktif ve Estetik Cerrahi Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2013
Konu: Plastik ve Rekonstrüktif Cerrahi = Plastic and Reconstructive Surgery
Dizin: Diabetes mellitus = Diabetes mellitus ; Embriyo = Embryo ; Fareler = Mice ; Keratinositler = Keratinocytes ; Kök hücreler = Stem cells ; Yara iyileşmesi = Wound healing ; Yaralar ve yaralanmalar = Wounds and injuries

Özet:
Deri,  vücudun iç ortamının bütünlüğünü ve dış ortamla organizma arasındaki ilişkiyi sağlayan, aynı zamanda birtakım ruhsal tepkilerimizi de yansıtan vücudun en geniş organıdır. Deri oluşturan yapıların anatomik ve fonksiyonel bütünlüğünün ve devamlılığının bozulması sonucunda yara oluşur. Yaralanmaların en az hasarla tedavi edilmesi için, doku mühendisliğince kök hücrelerin kullanımı üzerine klinik ve deneysel çok sayıda çalışma yapılmaktadır. 
Pluripotent embriyonik kök hücreler uygun kültür ortamı sağlandığında farklılaşmadan çoğalabildikleri gibi ortamın değiştirilmeleri ile farklılaşmaları sağlanabilmektedir. Çalışmamızda deney hayvanlarında streptozosin(STZ) ile diyabet oluşumu ile gerçekleştirildi. Diyabet oluşumu sonrasında yara modeli oluşturuldu. Yara modeline fare embriyonik kök hücrelerinden farklılaştırılan keratinositler taşıyıcı ile transfer edildi. Transfer sonrasında yara iyileşmesi ve yara iyileşmesinin moleküler düzeyde incelenmesi gerçekleştirildi. 
Embriyonik kök hücrelerden embriyoblastlar oluşturularak matrijel ve BMP-4 içeren kültür ortamında keratinosit benzeri hücreler elde edildi. Farklılaştırılan keratinositler % 4?lük paraformaldehit ile tespit edildikten sonra sitokeratin-8 ve sitokeratin-14 dağılımları immunohistokimyasal teknik ile hücrelerin ultrastrüktürel özellikleri, gluteraldehit ve osmik asit ile tespit edildikten sonra agara gömülerek tanımlandı.  
Diyabet oluşumu ve deneysel cerrahi yara modeli oluşturmak üzere 40 adet Bulb C tipi fareler 4 eşit gruba ayrıldı( kontrol grubu, taşıyıcı grup, kök hücre+taşıyıcı grup 3. ve 7. gün, kök hücre+taşıyıcı grup 21. gün). Kontrol grubunda diyabet oluşumu sonrasında yara modeli gerçekleştirildi. Taşıyıcı grupta diyabet oluşumu sonrasında yara modeli gerçekleştirilip matriderm ile yara modeli kapatıldı. Kök hücre gruplarında ise matriderm+kök hücre transferi diyabet oluşumu sonrasında yara modeline transferi gerçekleştirildi. Tüm yara modellerinden; cerrahi müdahalenin  3., 7., 21. günlerinde ışık mikroskobik  inceleme için doku örnekleri  alındı. Işık mikroskobik inceleme için alınan doku örnekleri %10 formalin ile tespit edildi. Rutin parafin takip işleminden sonra alınan seri kesitlerin bir kısmı H-E ile diğer kesitler ise sitokeratin-8, sitokeratin-14, EGF, FGF, IL-8, Kollajen-1 ve MCP-1 dağılımları belirlemek için indirekt immunoperoksidaz yöntemi ile boyandı.  
Kültürün 1. ve 2. haftasında yapılan analizler sonrasında hücrelerin fuziform yapıdan epiteloid yapıya dönüştükleri ve sayısınında kültürün 2. haftasında daha fazla olduğu izlendi. Hücrelerin karakterizasyonu için erken dönem keratinosit farklılaşma belirteci sitokeratin-8 ve geç dönem farklılaşma belirteci sitokeratin-14?ün immunoreaktivitelerinin pozitif olması ve ultrastrüktürel olarak benzer özellikler taşıması, keratinosit benzeri hücreler olduklarını düşündürdü. 
Işık mikroskobik incelemede; çalışmanın 3. gününde tüm gruplarda epitelizasyon ve kök hücre proliferayonu açısından fark gözlenmedi.  7. ve 21. günlerde kök hücre transferi yapılan gruplarda epitelizasyonun ve transfer edilen kök hücre proliferasyonunun diğer gruplara göre anlamlı olarak daha olumlu seyrettiği görüldü. 
EGF, tüm gruplarda 3. ve 7. günde immunoreaktivitelerinin benzer olduğu,  deneyin 21. gününde ise sadece kök hücre grubunda EGF immunoreaktivitesinin pozitifliğinin devam ettiği izlendi. 
Yara iyileşmesinde etkili rol oynayan IL-8 immunoreaktivitesinin matriderm ve matriderm+kök hücre grupları arasında farklılık izlenmedi. Ancak IL-8 keratinosit kaynaklı olması yanı sıra fibroblast, endotel hücreleri, tümör hücre hatları vs. eksprese olmaktadır. Kontrol ve matriderm grubunda şiddetli inflamasyon ve epitelizasyonun gecikmesi nedeniyle eksprese olurken kök hücre uygulanan grupta ise epitelizasyon nedeniyle diferansiye keratinosit kaynaklı ve daha organize eksprese olabileceğini düşündürmüştür.
Epitelizasyonda önemli rol oynayan FGF2 immunoreaktivitesi, erken dönemde kontrol(SF)  ve matriderm gruplarında, matriderm+kök hücre grubuna oranla daha fazla olmasının yara yerindeki epitelizasyon için daha fazla FGF-2 ekspresyonuna ihtiyaç duyulabildiği, matriderm+kök hücre transferinde epitelizasyonun daha kısa olmasından dolayı FGF-2 salınımının diğer gruplara oranla daha az olabileceği olarak değerlendirildi.
MCP-1, özellikle çalışmanın erken döneminde tüm gruplarda pozitif olduğu, deneyin devamında ise immunoreaktivitenin azaldığı ve gruplar arasında önemli fark olmadığı gözlendi.
EGF, tek başına ve diğer sitokinler ile beraber yara iyileşmesinde görev yapar ve kronik yaralarda ekspresyonu azaldığı gösterilmiştir. EGF, erken ve geç dönemde kontrol ve matriderm grubunda zayıf pozitiflik gösterirken, kök hücre+matriderm grubunda yara iyileşmesinin anlamlı olarak daha pozitif gelişmesi ile paralel olarak erken ve geç dönemde güçlü pozitiflik göstermiştir.
Bağ dokusunun ana bileşeni kollajendir. Kollajen-1 immunoreaktivitesi kontrol grubunda kök hücre gruplarına göre daha yüksek şiddette pozitiflik göstermektedir. Bu da kök hücre transferi yapılan grupta daha dengeli yara iyileşmesi ve daha skar gelişimi ile açıklanabilmektedir.   
Diyabet oluşumu ve deneysel yara modeli gerçekleştirilmesi sonrasında erken ve geç dönemde sonrasında keratinosite diferansiye kök hücre transferinin yara iyileşmesine olumlu etki yaptığı sonucuna varılmıştır.

Anahtar kelimeler; Diferansiye embriyonik kök hücre, diyabet, yara iyileşmesi.

Abstract:
Skin is the largest organ enabling the inner body integrity and its relationship with outer surface, also reflecting some spiritual effects. Wound comes into existence when the functional and anatomical integrity and continuation impaired. Plenty of clinical and experimantal studies upon stem cell use are going on by tissue engineering in order to have less tissue defect in wound healing.
Puripotent embryonic can accumulate without differentiation If suitable culture media is warranted and also the pluripotent stem cells? differentiation is enabled by changing the media. In our study diabetes is developed by STZ in experimental animals. Wound model is structured after diabetes development. Keratinocytes differentiated from mice embryonic stem cells were transferred into wound model by carriers. Wound healing and molecular investigation of wound healing after transfer were studied.
Keratinocyte like cells were generated in matrigell and BMP-4 containing culture media by creating embryoblasts from embryonic stem cells. After fixing those differentiated keratinocytes with 4% formaldehyte, cytokeratin-8 and cytokeratin-14 distributions were characterized by immunohistochemistrical technique and ultrastructural properties were characterized by embadding into agar after gluteraldehyte  and osmic acid fixation.
40 Bulb C type mice were seperated into 4 groups in order to create diabetes and experimantal wound healing method (control group, carrier group, stem cell+carrier group 3rd and 7th day, stem cell+carrier group 21st day). Wound model has been developed in control group after diabetes creation. After creation of diabetes wound model was covered with matriderm in carrier group. In stem cell group, matriderm+stem cell transfer were carried out after diabetes creation. Tissue samples were obtained from all wound models for light microscobe analysis on 3rd, 7th and 21 st day of surgical procedure. Tissue samples obtained for liht microscobe analysis were fixed with 10% formalin and after routine parafine followings some of the serial obtained tissue samples were  painted with H-E and the others with indirect immunoperoxidase method in order to determine distribution of cytokeratin-8, cytokeratin-14, EGF, FGF, IL-8, Collagen-1 ve MCP-1.
After 1st and 2nd week analysis of cultures we observed that the cells were changed into epitheloid structure from fusiform pattern and the amount was much higher in the 2nd week.  The pozitivity of Cytokeratin-8 immunoreactivity as early phase keratinocyte differentiation marker and cytokeratin-14 immunoreactivity as late phase keratinocyte differentiation marker and same ultrastructural characteristics were thought those cells to be keratinocyte like cells. In light microscobe analysis;  on 3rd day of study there was no difference between the groups by means of epithelization and stem cell proliferation. Epithelization and transferred stem cell proliferation were significantly more constructive from the other groups 0n 7th and 21 st days.
Immunoreactivies on 3rd and 7th days were all similar and the only thing was the continuation of the pozitivity of EGF immunoreactivity in stem cell group.
There is no difference between Il-8 immunoreactivity of matriderm and matriderm+stem cell groups which is playing an effective role in wound healing. Besides being keratinocyte derived Il-8 might Express to fibroblast, endothel cells, tumor cells. In control and matriderm groups since intense inflammation and epithelization were being expressed later, differentiated keratinocyte derives  were being expressed earlier and more organized in stem cell group.
It was thought that since epithelization in wound needs more FGF-2 expression,  Immunoreactivity of FGF-2 which is playing an important role in epithelization was found to be more in control and matriderm groups  than in matriderm+stem cell groups in early phases since epithelization is shorter in matriderm+stem cell transfer.
MCP-1, was pozitive in all groups in early phases, but the immunoreactivity became less later on and there was no significant differences between groups.
EGF takes apart in wound healing alone or together with the other cytokines and its expression is shown to be expressed less in chronic wounds. While EGF was poorly pozitive in early and late phase control and matriderm groups it became strongly pozitive in stem cell+matriderm groups since wound healing was positively developed.
The main component of connective tissue is collagen. Collagen-1 immunoreactivity was more strongly positive in control groups than stem cell groups. This can be explainde by more stable and less scar formation in stem cell transfer group.
Stem cell transfer is thouhgt to enhance wound healinmg after diabetes development and experimental wound healing model creation in early and late phases.

Key Letters: Embrionic stem cell,  diferentiation, keratinocyte, diabetes, wound healing.