Aşil tendon rüptürü iyileşmesinde umblikal kord stromal-kaynaklı kök hücrelerin etkisinin tek başına ve kurkumin birlikteliğinde incelenmesi - sinerjistik etkileri olabilir mi?
Investigation the effect of umbilical cord-derived stem cells only and together with curcumin on achilles tendon healing - can they act synergistically?
Yazar: TUĞÇE MERVE ÖZYAZGAN
Danışman: PROF. DR. BİRKAN YAKAN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLAY SEZER
Erciyes Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Histoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2020
Konu: Histoloji ve Embriyoloji = Histology and Embryology
Dizin: Aşil tendonu = Achilles tendon ; Kurkumin = Curcumin ; Kök hücreler = Stem cells ; Rüptür = Rupture ; Umbilikal kord = Umbilical cord ; Yara iyileşmesi = Wound healing

Özet:
Amaç: Tendon rüptür iyileşmesi üzerine mezenkimal kök hücrelerin (MKH) bölgesel olarak uygulanmasının ve sistemik kurkumin verilmesinin tek başlarına faydalı olduğu daha önceki deneysel çalışmalarda gösterilmiştir. Bu çalışmada diğerlerinden farklı olarak bölgesel olarak birlikte verilecek olan umbilikal kord stromal-kaynaklı mezenkimal kök hücrelerin (UK-MKH) ve kurkuminin, punch ile oluşturulan tendon hasar modelinde etkisinin histopatolojik, immünohistokimyasal ve biyomekanik olarak gösterilmesi amaçlanmıştır. Birlikte uygulamanın, faydalı etkileri potansiyelize edeceği beklenmektedir.
Gereç ve Yöntem: Umbilikal korddan elde edilen hücrelerin mezenkimal kök hücre karakterizasyonu yapılarak mezenkimal kök hücre belirteçlerini eksprese ettikleri gösterildi. Ağırlıkları 300-350 g arasında olan toplam 80 adet Wistar albino türü erişkin dişi sıçan rastgele 5 gruba ayrıldı. Gruplar; sadece tendon hasarının oluşturulduğu kontrol grubu,  gruptaki  her bir hayvanın her iki Aşil tendonu bölgesinde 0,5 dzm susam yağı içerisinde çözülmüş 0,22 mg/kg dozunda kurkuminin peritendinöz boşluğa enjekte edildiği kurkumin grubu, tendon başına 0,5 dzm susam yağının her iki Aşil tendonu bölgesinde peritendinöz boşluğa enjekte edildiği susam yağı grubu, tendon başına 6,8x105 adet mezenkimal kök hücrenin direkt olarak tendona enjekte edildiği mezenkimal kök hücre grubu ve kurkumin ve mezenkimal kök hücrenin diğer gruplarda bahsedildiği şekilde ve birlikte uygulandığı kurkumin+mezenkimal kök hücre grubu. Gruplardaki hayvanların yarısı 2. haftada, diğer yarısı ise 4. haftada sakrifiye edilip her iki bacaktaki Aşil tendonları çıkarıldı. Sol Aşil tendonları Masson trikrom ve alsiyan mavisi- periyodik asit-Schiff (PAS) boyama ile Bonar skorlaması yapılarak histopatolojik olarak değerlendirildi. Aşil tendonlarında tenomodülin, tip I ve III kollajen immünoreaktivitesi ise immünohistokimyasal olarak değerlendirildi. Sağ Aşil tendonları biyomekanik teste tabi tutularak biyomekanik olarak değerlendirildi.
Bulgular: Tendonlar Bonar skorlaması ile histopatolojik olarak değerlendirildiğinde 2. haftada Kurkumin, Mezenkimal Kök Hücre ve Kurkumin+Mezenkimal Kök Hücre gruplarında Kontrol grubuna göre Bonar skoru istatistiksel şekilde anlamlı olarak azalmıştır (p<0,05). Dördüncü haftada ise Bonar skorları açısından gruplar arasında fark görülmemiştir. Grupların 2. ve 4. hafta Bonar skorları birbirleriyle kıyaslandığında Kontrol, Susam Yağı ve Kurkumin+Mezenkimal Kök Hücre gruplarında istatistiksel olarak anlamlı şekilde azalmıştır (p<0,05). İmmühistokimyasal değerlendirmede, tip I kollajen boyanma yoğunluğu açısından 2. haftada gruplar arasında anlamlı farklılık görülmemekle birlikte 4. haftada hem Kurkumin hem de Kurkumin+Mezenkimal Kök Hücre gruplarında Kontrol grubuna göre istatistiksel olarak anlamlı şekilde azaldı (p<0,05). 2. ve 4. hafta değerleri birbirleriyle kıyaslandığında Susam Yağı, Kurkumin, Mezenkimal Kök Hücre gruplarında 4. haftada anlamlı şekilde azalma mevcuttu (p<0,05). Tip III kollajen boyanma yoğunluğuna bakıldığında, 2. haftada Kurkumin grubunda Kontrol grubuna göre istatistiksel olarak artmıştır (p<0,05). Dördüncü haftada da tip III kollajen boyanma yoğunluğunun yine Kurkumin grubunda Kontrol grubuna göre artmış olduğu görülmüştür (p<0,05). 2. ve 4. haftalar tip III kollajen boyanma yoğunluğu açısından kendi içlerinde karşılaştırıldığında Susam Yağı, Mezenkimal Kök Hücre ve Kurkumin+Mezenkimal Kök Hücre gruplarında 4. haftada anlamlı şekilde artış görülmüştür (p<0,05). Tenomodülin boyanma yoğunluğu değerlendirildiğinde 2. haftada Susam Yağı grubunda Kontrol grubuna kıyasla azalma görülürken, 4. haftada Kurkumin ve Mezenkimal Kök Hücre gruplarında Kontrol grubuna göre istatistiksel olarak anlamlı şekilde arttı (p<0,05). Tenomodülin boyanma yoğunluğunun 2. ve 4. haftalardaki grup içi karşılaştırılmasında Kontrol grubunda istatistiksel olarak anlamlı azalma görülürken Mezenkimal Kök Hücre grubunda ise artış izlendi (p<0,05). Biyomekanik analiz sonucunda tendonların gerilme güçleri 2. haftada gruplar arasında istatistiksel olarak anlamlı bir farklılık görülmedi. Gerilme gücü 4. hafta değerleri Mezenkimal Kök Hücre ve Kurkumin+Mezenkimal Kök Hücre gruplarında Kontrol grubuna göre istatistiksel olarak anlamlı şekilde artarken (p<0,05) bu iki deney grubu arasında fark yoktu. Gerilme gücü açısından grupların 2. ve 4. hafta değerleri karşılaştırıldığında Susam Yağı dışındaki tüm gruplarda 4. hafta değerlerinin istatistiksel olarak anlamlı şekilde arttığı görüldü (p<0,05).
Sonuç: Bu çalışmada literatürde tendon iyileşmesi üzerine olumlu etkileri gösterilmiş olan kurkumin ve umbilikal kord stromal-kaynaklı kök hücrelerin, ratlarda Aşil tendonunda punch ile oluşturulan pencere defekti sonrası iyileşme üzerine de olumlu etkileri gösterilmekle beraber, birlikte uygulandıklarında iyileşme üzerine sinerjistik etkileri gözlenmedi.

Abstract:
Objectives: It has been shown in previous experimental studies that local application of mesenchymal stem cells and systemic application of curcumin both positively effective on healing of tendon rupture. In this study, unlike the others, we aimed to show the effects of umbilical cord-derived mesenchymal stem cells and curcumin on tendon punch injury model histopathologically, immunohistochemically and biomechanically when they are delivered together and locally. We expect that the co-administration will potentialize effects of each other.
Material and Methods: The characterization of the cells obtained from the umbilical cord were performed and determined that they were expressed mesenchymal stem cell markers. 80 adult female Wistar albino rats weighing between 300-350 g were randomly divided into 5 groups. Groups; only tendon injury group without any treatment, injury+curcumin group where curcumin is administered to peritendinous area by injection to both tendons of each animal at 0,22 mg/kg dose, mesenchymal stem cell group where mesenchymal stem cells (6.8x105 per tendon) is injected directly to tendon defect, injury +curcumin+mesenchymal stem cell group where tendon injury treated with both curcumin and mesenchymal stem cell. Half of the animals in the groups were sacrificed at 2 week and the other half at 4 week, and Achillles tendons were harvested at both time points. Left Achilles tendon evaluated histopathologically by alcian blue-PAS and Masson trichrome staining according to Bonar scale and immunohistochemically by analyzing type I, type III and tenomodulin immunoreactivity.  Right Achilles tendon used for biomechanic testing.
Results: When tendons evaluated histopathologically by Bonar scoring, there was a statistically significant difference in Curcumin, Mesenchymal Stem Cell and Curcumin+Mesenchymal Stem Cell groups in comparison with Control group , at 2 week (p=0,05). There was no statistically significant difference among experimental groups in Bonar score at 4 week. When the groups' Bonar scores in the 2nd and 4th weeks are compared with each other, Control, Sesame Oil and Curcumin+Mesenchymal Stem Cell group showed better results which were statistically significant (p<0,05). In immunohistochemical analyze, regarding type I collagen staining intensity, there was no statistically significant difference amoung groups at 2 week. At 4 week, there were lower results in Curcumin and Curcumin+Mesenchymal Stem Cell group according to Control group which were statistically significant (p<0,05). Comparing type I collagen staining intensity for the 2 and 4 weeks, there were lower results in sesame Oil, Curcumin and mesenchymal Stem Cell groups which were statistically significant (p<0,05). When type III collagen staining intensity result compared, according to Control group, there were statistically significant and higher results in only Curcumin group at 2 week (p<0,05).  There were also statistically significant and higher results in Curcumin in comparison to Control group at 4 week (p<0,05). When it comes to comparison of week 2 and 4 regarding type III staining intensity, there were higher results in Sesame Oil, Mesenchymal Stem Cell and Curcumin+Mesenchymal Stem Cell groups according to Control group, which were statistically significant, at 4 week (p<0,05). When the staining intensity of tenomodulin is evaluated, there were statistically significant lower results in Sesame oil group at 2 week (p<0,05) and Curcumin and Mesenchymal Stem Cell groups show statistically significant higher results at 4 week, according to Control group (p<0,05). In the comparison of tenomodulin staining intensity within groups at 2 and 4 weeks, there lower results in Control group and higher results in Mesenchymal Stem Cell group which both were statistically significant (p<0,05). As a result of biomechanic analyze, althoug there was no difference ampung groups according to Control group at 2 week, there were statistically significant higher results in Mesenchymal Stem Cell and Curcumin+Mesenchymal Stem Cell groups in comparison with Control group at 4 week, while there were no statistically significant difference in these two group when compared with each other (p<0,05). When the 2 and 4 week values of the groups were compared in terms of tensile strength, 4 week results were statistically significant higher in all groups, except Sesame oil group (p<0,05).
Conclusion: Although curcumin and umbilical cord stromal-derived stem cells, which have been shown to have positive effects on tendon healing in the literature, have also been shown to have positive effects on the healing after window defect made by punch in the Achilles tendon in rats, synergistic effects on healing were not observed when applied together.