Sıçan modelinde radyoterapiye bağlı oluşturulacak cilt hasarının tedavisinde pioglitazon ve yağ greftinin etkilerinin gösterilmesi ve karşılaştırılması
Comparison of the effectiveness of pioglitazone and fat grafting in the treatment of radiation-induced skin injury in the rat model
Yazar: SÜLEYMAN ÇAKMAK
Danışman: PROF. DR. HALUK VAYVADA
Dokuz Eylül Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Plastik Rekonstrüktif ve Estetik Cerrahi Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2022
Konu: Plastik ve Rekonstrüktif Cerrahi = Plastic and Reconstructive Surgery
Dizin: Adipoz doku = Adipose tissue ; Deri hastalıkları = Skin diseases ; Fibroz = Fibrosis ; Pioglitazon = Pioglitazone ; Radyoterapi = Radiotherapy ; Sıçanlar = Rats ; Transplantlar = Transplants

Özet:
Radyoterapi, onkolojik tedavi protokollerinin önemli bir kısmında yer alır. Radyoterapinin, tümör hücrelerinin yanısıra uygulandığı bölgedeki sağlıklı doku hücreleri üzerine de etkileri bulunmaktadır. Özellikle ciltte oluşturduğu akut ve kronik yan etkiler, yara iyileşme problemleri yaratmakta ve tedavi başarısını düşürmektedir. Baş-boyun cerrahisi ve meme cerrahisinde radyoterapi sonrası gelişen fibrozis ve skarlar, sonrasında yapılacak olan rekonstrüktif operasyonların başarısını azaltmakta ve komplikasyonları arttırmaktadır. Son zamanlarda, yağ greftlerinin cilt kalitesini arttırdığı ve fibrozisi azalttığı ve radyoterapinin uzun dönem yan etkilerinde gerileme sağladığı gösterilmiştir. Fibrotik süreçler ile seyreden hastalıklarda etkililiği kanıtlanmış olan PPAR? agonistleri, radyoterapi ilişkili akut barsak hasarında ve oral mukozitte de kullanılmış ve etkinliği gösterilmiştir. Bu çalışma, PPAR? agonisti olan Pioglitazonun radyoterapinin deride oluşturduğu fibrozisin azaltılmasında etkisinin olup olmadığının gösterilmesi ve bunun yağ greftleri ile karşılaştırılması amacı ile planlanmıştır.
Gereç ve Yöntem
Çalışmada 30 adet 350-400 gram Wistar Albino cinsi dişi sıçan kullanılmıştır. Grup 5(sağlıklı kontrol grubu) hariç diğer sıçanların göğüs ön duvarına 41,5 Gy radyoterapi uygulanmıştır. Grup 1(n=6) hasar kontrol grubu, Grup 2(n=6) her gün oral gavaj ile 10 mg/kg/gün pioglitazon uygulanan tedavi grubu, Grup 3(n=6) inguinal yağ yastıklarından elde edilen yağ greftinin uygulandığı tedavi grubu, Grup 4(n=6) pioglitazon ile yağ grefti beraber uygulanan tedavi grubudur. Gruplar 6. haftada sakrifiye edildi ve biyopsiler alındı. Sıçanlardan elde edilen spesmenler Hematoksilen&Eozin, Masson Trikrom histokimyasal boyaları ve COL1A1, CD31 ve α-SMA antikorları içeren immuhistokimyasal boyaları ile boyandı. Fibrozis ve vaskülogenezis paremetreleri incelendi.
Bulgular
Sıçanların makroskopik değerlendirmesinde; Grup 1 sıçanlarda tam kat geniş ülserler, ülser çevresinde alopesik alanların eşlik ettiği skarlı cilt izlendi. Grup 2 sıçanlarda ülserin olmadığı, epitelizasyonun hızlı olduğu, yeni kılların oluştuğu, orta alanda minimal skarların olduğu gözlendi. Grup 3 ve 4'te ise Grup 2'ye benzer makroskopik bulgular görüldü. Histokimyasal incelemede tedavi gruplarında dermal kalınlıkta azalma, mononükleer hücre infiltrasyonunda azalma, fibrozis yoğunluğunda azalma görüldü. COL1A1 boyamada Grup 2 ve 3'te Grup 1'e göre immunboyanmada azalma görüldü, Grup 4'te ise diğer tedavi gruplarına göre daha az boyanma, minimal infiltrasyon görüldü. α-SMA boyanmada, gruplar arasında anlamlı fark bulundu. (p=0,013) α-SMA boyanma Grup 2'de hasar grubuna göre daha az boyandı ancak fark anlamlı değildi. Yağ grefti uygulanan gruplarda α-SMA boyanma daha çok izlendi ve fark anlamlı bulundu. CD31 boyanmada, gruplar arasında anlamlı fark bulundu. (p=0,004) Hasar grubu (Grup 1) ile karşılaştırıldığında Grup 3 ve Grup 4'te anlamlı farkın olduğu görüldü. Grup 2'de pioglitazonun vaskülogenezisi arttırdığı görüldü; ancak fark anlamlı değildi. (p=0,456) Grup 4'te vaskülogenezisin Grup 3'ten daya iyi olduğu görüldü; ancak fark anlamlı bulunmadı. (p=0,331)
Sonuç
Pioglitazon, radyoterapinin geç etkilerinden olan fibrozisi azaltmıştır ve vaskulogenezisi arttırmıştır; ancak yapılan istatiksel analizin sonucunda bu bulguların anlamlı olmadığı görülmüştür. Yağ greftinin fibrozis ve vaskülogenezis üzerine etkinliği pioglitazondan daha iyi bulunmuştur. Pioglitazon, yağ greftinin antifibrotik ve vaskülogenezis etkinliğini arttırmıştır.

Anahtar Kelimeler: Fibrozis, Pioglitazon, Radyoterapi, Vaskülogenezis, Yağ Grefti

Abstract:
Radiotherapy constitutes a substantial part of oncological treatment protocols. Radiotherapy has several effects not only on the tumor cells but also on the healthy tissue cells in the treatment area. Both of the acute and chronic side effects occurred on the skin impair, creatingwound healing problems and reducing the success of a treatment. Fibrosis and scar that develop soon after the radiotherapy application, especially in the malignancies of breast, head and neck regions, reduce the success of the following reconstructive operations and increase the overall complications. Recently, it has been reported that autologous fat grafting improve skin quality and reducing fibrosis and the long-term advers effects of radiotherapy. PPARγ agonists, which were known to be beneficial in the diseases that present with fibrotic processes, have also been shown to be effective in radiation- induced acute intestinal damage and oral mucositis well. This experimental study aimed to compare the effectiveness of Pioglitazone, which is known as a PPARγ agonist, and fat grafting in the reduction of fibrosis created in the radiation-induced skin injury model.
Material and Method
In this study, 30 female Wistar Albino rats weighing 350-400 grams were used. Except for Group 5 (healthy control group), 41.5 Gy radiotherapy was applied to the anterior chest wall of the rats in the other groups. Groups were such as follows: Group 1(n=6) was damage control group, Group 2(n=6) was treated with 10 mg/kg/day Pioglitazone administered, Group 3(n=6) was treated with fat graft, and Group 4(n=6) was the treatment group in which combination of Pioglitazone and fat grafting were applied to the rats, respectively. The rats were sacrificed at the end of 6th week and samples were taken.  Specimens obtained from the rats were stained with the histochemical stains of H&E, Masson Trichrome and immunohistochemical stains containing COL1A1, CD31 and α-SMA antibodies. The parameters of fibrosis and vasculogenesis were analyzed.
Results
Macroscopic evaluation of the rats revealed the full-thickness wide ulcers and scarred skin accompanied by alopecic areas in the Group 1 rats. There was no ulcer found in Group 2 rats, whereas the epithelization was rapid with new hairs and minimal scars in the middle area. In Groups 3 and 4, macroscopic findings were similar to the results that were in Group 2. Histochemical analysis revealed a decrease in the parameters of dermal thickness, amount of mononuclear cell infiltration, and fibrosis which were observed in the treatment groups. In The immunostaining of COL1A1 was found to be decreased in Group 2 and 3 compared to Group 1, while less staining and minimal infiltration were observed in Group 4 compared to the other treatment groups. A significant difference was found between the groups in α-SMA staining.(p=0.013)  Though α-SMA staining was less in Group 2 compared to the damage group, the difference was not statistically significant. α-SMA staining was more common in the groups that underwent fat grafting and the difference was significant. Immunohistochemical staining of CD31 revealed a significant difference between the groups.(p=0.004) There were significant difference in Group 3 and Group 4 compared to Group 1. In Group 2, Pio was found to increase vasculogenesis, however the difference was not statistically significant.(p=0.456) In Group 4, vasculogenesis was reported to be much more than it was in Group 3, but the difference was not statistically significant either.(p=0.331)
Conclusion
Pioglitazone reduced fibrosis, which is one of the after effects of radiotherapy, and increased vasculogenesis, however the results of the statistical analyses showed no significant. The effects of fat grafting on fibrosis and vasculogenesis was found to be better than than Pioglitazone. Additionally, Pioglitazone lead to increase in the effects of antifibrotic and vasculogenesis of the fat grafting.

Keywords: fat graft, fibrosis, pioglitazone, radiotherapy, vasculogenesis