Pulslu elektromanyetik alanın sıçan kas dokusu iskemi reperfüzyon hasarına etkisi
Effect of pulsed electromagnetic field on rat muscle ischemia reperfusion injury
Yazar: AHMET UMUT YUVACI
Danışman: PROF. DR. OSMAN METİN YAVUZ
Çukurova Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Plastik Rekonstrüktif ve Estetik Cerrahi Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2021
Konu: Plastik ve Rekonstrüktif Cerrahi = Plastic and Reconstructive Surgery
Dizin: Alt ekstremite = Lower extremity ; Elektromanyetik alanlar = Electromagnetic fields ; Hayvan deneyleri = Animal experimentation ; Kas kasılması =   ; Kaslar = Muscles ; Reperfüzyon = Reperfusion ; Reperfüzyon lezyonu = Reperfusion injury ; Sıçanlar = Rats ; İskemi = Ischemia

Özet:
Giriş ve Amaç: iskemi, bir dokuya gelen kan akıĢının azalması veya durması 
olarak tariflenir. Reperfüzyon ise dokuya tekrar kan akıĢı sağlanmasına verilen isimdir. 
Dokulara gelen kan akımındaki bu değiĢiklikler, dokuda bir hasar bırakır. Bu hasar; 
oluĢan iskeminin nedenine, süresine ve Ģiddetine, ayrıca reperfüzyona bağlı olarak 
geliĢmektedir. OluĢan bu hasara iskemi reperfüzyon(Ġ-R) hasarı adı verilir. Ġ-R hasarı 
birçok mekanizmanın eĢlik ettiği kompleks bir patofizyolojik süreci barındırmakla 
birlikte, bu mekanizmaların aydınlatılması, hasarın önüne geçebilecek çözümler için bir 
arayıĢ doğurmuĢtur. Cerrahi ve farmakolojik olarak çok sayıda çalıĢma yapılmasına 
rağmen, Ġ-R hasarını geri döndürebilecek güvenli bir tedavi günümüzde halen 
bulunamamıĢtır. Pulslu elektromanyetik alan (PEMA) tedavisi, uzun yıllardır kullanılan, 
baĢta kemik iyileĢmesi olmak üzere yara iyileĢmesi, doku rejenerasyonu ve 
antiinflamatuar özellikleri kanıtlanmıĢ bir tedavi modalitesidir. ÇalıĢmamız, sıçan alt 
ekstremitesinde oluĢturulan Ġ-R hasarı sonrası PEMA uygulamasının iskelet kasındaki 
hasara olan etkilerini incelemeyi amaçlamaktadır.
Gereç ve Yöntem: YaĢları 4-6 ay arasında olan, baĢlangıç ağırlıkları 250-350 g 
arasında değiĢen 40 adet Wistar-Albino türü erkek sıçan, 4 farklı gruba ayrıldı. Grup 1, 
kontrol grubu olup hiçbir uygulama yapılmamıĢtır (n=10). Grup 2, 3 ve 4'teki sıçanların 
alt ekstremitelerinde hindlimb iskemi yöntemine uygun olarak femoral arter-ven 
sistemindeki kan akıĢı mikroklipsler ile durdurularak 4 saat iskemi oluĢturulmuĢtur. 4 
saat sonra reperfüzyon sağlanmıĢtır. Grup 2'ye herhangi bir tedavi uygulanmamıĢtır 
(n=10). Grup 3'te Ġ-R hasarı oluĢturulduktan sonra 30 gün boyunca günde 1 saat PEMA 
tedavisi uygulanmıĢtır (n=10). Grup 4'te Ġ-R hasarı oluĢturulduktan sonra 30 gün 
boyunca günde 2 saat PEMA tedavisi uygulanmıĢtır (n=10). 30 gün sonra sıçanların alt 
ekstremiteleri makroskopik olarak Ġskemi Skoru ile değerlendirilmiĢtir. Kuyruk 
veninden indosiyanin yeĢili (ICG) uygulaması sonrası SPY cihazı ile alt ekstremite 
perfüzyonu görüntülenmiĢ ve haritalanmıĢtır. Değerlendirme sonrası sıçanlar sakrifiye 
edilerek gastroknemius kaslarından örnekler alınmıĢtır. Alınan örnekler ıĢık mikroskobu 
ve elektron mikroskobunda incelenmiĢtir. Ayrıca kas fonksiyonlarını biyofiziksel olarak 
incelemek için izole organ banyosuna alınarak kasların izometrik kasılma güçleri 
değerlendirilmiĢtir.
Bulgular: Ġskemi Skoru'na göre yapılan makroskopik değerlendirme sonucu tüm 
gruplar Normal olarak değerlendirilmiĢtir. SPY cihazında yapılan görüntülemelerde 
yüzdesel olarak haritalandırma yapıldığında Grup 3 ve Grup 4'teki perfüzyonun Grup 
2'den daha iyi olduğu, Grup 1'e benzediği izlendi. IĢık mikroskobunda lökosit 
yoğunluğunun, Grup 3 ve Grup 4'te azaldığı, bu gruplar arasındaki karĢılaĢtırmada 
Grup 3'teki azalmanın daha çok olduğu izlendi. Lenfosit yoğunluğunun Ġ-R oluĢturulan 
tüm gruplarda arttığı izlendi. Neovaskülarizasyon kapiller yoğunluğu ile 
değerlendirilmiĢ olup, PEMA uygulanan Grup 3 ve Grup 4'te anlamlı derecede arttığı 
gözlenmiĢtir. Elektron mikroskobunda yapılan incelemede Grup 3 ve Grup 4'teki kas 
dejenerasyonlarında geri dönüĢ olduğu gözlenmiĢ olup, Grup 4'teki morfolojinin Grup 1 
ile benzer olduğu izlenmiĢtir. Ġzometrik kas kasılması değerlendirmesinde kasılma 
XI
kuvvetleri karĢılaĢtırıldığında istatistiksel olarak anlamlı fark izlendi (p<0.01). Grup 1 
ve Grup 4 benzer kuvvetlere sahip olarak izlendi. Kasılma süreleri karĢılaĢtırıldığında 
gruplar arasında anlamlı farklılık izlendi (p<0.024). GevĢeme süreleri arasında ise 
istatistiksel olarak anlamlı fark izlenmedi.
Sonuçlar: Literatürde PEMA uygulamasının etkileri üzerine birçok çalıĢma 
mevcut olup, baĢta kemik olmak üzere dokuların iyileĢmesi ve antiinflamatuar etkileri 
gösterilmiĢtir. Fakat Ġ-R hasarı üzerine yapılmıĢ az sayıda çalıĢma olması ve bu 
çalıĢmalarda Ġ-R hasarı sonrasındaki fonksiyon kaybının değerlendirilmemesi, bizim 
çalıĢmamızı farklı kılmaktadır. PEMA uygulaması, Ġ-R hasarı mekanizmasında yer alan 
birçok yolak üzerinde etkisi olması, hasar oluĢtuktan sonraki iyileĢme sürecinde 
hızlandırıcı etkileri olması ve sistemik yan etkilerinin olmaması nedeniyle tedavi 
seçeneği olarak değerlendirilebilir. Ayrıca Ġ-R hasarı sonrası iskelet kasında geliĢen güç 
kaybının restore edilmesinde etkili olması, PEMA tedavisini diğer tüm tedavi 
modalitelerinden farklı bir yere taĢımaktadır.

Abstract:
Introduction and Aim: Ischemia is defined as the reduction or cessation of blood 
flow to a tissue. Reperfusion is maintaining the blood flow to the tissue again. These 
changes in blood flow to the tissues cause damage. This damage depends on the cause, 
duration, and severity of ischemia, as well as reperfusion. It is so-called ischemiareperfusion (I-R) injury. Although I-R injury has a complex pathophysiological process 
accompanied by many mechanisms, the elucidation of these mechanisms has led to a 
search for solutions in order to prevent the damage. Despite numerous surgical and 
pharmacological studies, a safe treatment that can reverse I-R damage has not been 
found yet. Pulsed electromagnetic field (PEMF) therapy is a treatment modality that has 
been used for many years and has proven its effectiveness on bone healing, wound 
healing, tissue regeneration, and anti-inflammatory properties. Our study aims to 
examine the effects of PEMF application on skeletal muscle damage after I-R injury in 
the lower extremity of the rat.
Material and Method: 40 male Wistar-Albino rats, aged between 4-6 months, 
with a starting weight of 250-350 g, were divided into 4 different groups. Group 1 was 
the control group and no application was made (n=10). In groups 2, 3, and 4, the blood 
flow of the lower extremities of the rats was stopped in accordance with the hindlimb 
ischemia method by constricting the femoral artery-vein system with micro clips, and 
ischemia was created for 4 hours. Reperfusion was achieved after 4 hours. Group 2 did 
not receive any treatment (n=10). In Group 3, PEMF treatment was applied for 1 hour 
per day for 30 days after I-R damage was created (n=10). In Group 4, PEMF treatment 
was applied 2 hours per day for 30 days after I-R damage was created (n=10). After 30 
days, the lower extremities of the rats were evaluated macroscopically by Ischemia 
Score. After the application of indocyanine green (ICG) from the tail vein, the lower 
extremity perfusion was visualized and mapped with the SPY device. After the 
evaluation, the rats were sacrificed and samples were taken from the gastrocnemius 
muscles. The samples were examined under a light microscope and electron 
microscope. In addition, in order to examine the muscle functions biophysically, the 
isometric contraction forces of the muscles were evaluated by taking them into an 
isolated organ bath.
Results: As a result of the macroscopic evaluation according to the Ischemia 
Score, all groups were evaluated as Normal. Percentage mapping was performed in the 
imaging performed on the SPY device, and it was observed that the perfusion in Group 
3 and Group 4 was better than Group 2 and similar to Group 1. In the light microscope, 
it was observed that the leukocyte density decreased in Group 3 and Group 4, and the 
decrease in Group 3 was more in the comparison between these groups. It was observed 
that lymphocyte density increased in all groups in which I-R was created. 
Neovascularization was evaluated by capillary density, and it was observed that it 
increased significantly in Group 3 and Group 4, where PEMF was applied. In the 
electron microscopy examination, reversal of muscle degenerations in Group 3 and 
Group 4 was observed, and the morphology in Group 4 was similar to Group 1. A 
statistically significant difference was observed when the contraction forces were 
XIII
compared in the evaluation of isometric muscle contraction (p<0.01). Group 1 and 
Group 4 were observed to have similar strengths. When the contraction times were 
compared, a significant difference was observed between the groups (p<0.024). There 
was no statistically significant difference between relaxation times.
Conclusions: There are many studies on the effects of PEMF application in the 
literature, and healing effects on tissues, especially on bone, and anti-inflammatory 
effects have been demonstrated. However, the limited number of studies on I-R injury 
and the fact that these studies did not evaluate the loss of function after I-R injury 
makes our study different. PEMF application can be considered as a treatment option 
because it has effects on many pathways involved in the mechanism of I-R injury, has 
accelerating effects in the recovery process after the injury, and has no systemic side 
effects. In addition, the fact that it is effective in restoring the loss of strength in the 
skeletal muscle after I-R injury makes PEMF treatment different from all other 
treatment modalities.