Sıçan distal femur osteokondral defekt modelinde kurkumin tedavisinin iyileşme üzerine etkisi
Curcumin effects on osteochondral defect healing: rat distal femur osteochondral defect model
Yazar: EMİN CAN BALCI
Danışman: DOÇ. DR. ENDER ALAGÖZ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDURRAHMAN ACAR
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / Bağcılar Eğitim ve Araştırma Hastanesi / Ortopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2024
Konu: Ortopedi ve Travmatoloji = Orthopedics and Traumatology

Özet:
Amaç: Eklem kıkırdağı yaralanmaları sık görülen yaralanmalardandır. Tedavi edilmezlerse osteoartrite ilerleme potansiyelleri vardır. Eklem kıkırdağı hasar gördüğünde yapısının, fonksiyonunun ve biyomekanik özelliklerinin tamamen iyileşmesi olası değildir. Osteokondral defektlerin doğal seyri tipik olarak eklem hiyalin kıkırdağında normalde bulunan tip II kollajen yerine fibrokartilaj formunda tip I kollajenin üretilmesiyle sonuçlanır. Fibrokartilaj, esneklik, sertlik ve aşınma özellikleri açısından daha zayıf özelliklere sahiptir ve bu nedenle artritin ilerlemesine yatkındır. Osteokondral defektlerin tedavisinde temel amaç semptomatik rahatlama sağlamak ve daha ileri müdahale gerektiren ilerleyici artritik değişiklik riskini azaltmak için eklem yüzeyini hiyalin kıkırdak ile yeniden oluşturmaktır. Literatürde tanımlanmış cerrahi prosedürler etkili kıkırdak iyileşmesi için ve kolay uygulanabilirlik açısından için tüm gereklilikleri karşılamamaktadır. Bu sebeple literatürde son yıllarda kıkırdak yaralanmaları üzerine birçok çalışma yapılmış ve teknik tanımlanmıştır.
Kurkumin (Curcumin), Curcuma Longa'nın (Zerdeçal) rizomlarından elde edilen ana polifenoldur. Çok sayıda çalışma Kurkumin'in antioksidan, antimikrobiyal, antiinflamatuar, antikarsinojenik ve proapoptotik özelliklerini göstermiştir. Kurkumin'in özellikle antiinflamatuar, antioksidan etkileri özellikle kıkırdak rejenerasyonunda kritik role sahiptir. Kurkumin'in literatürde yapılan hücresel düzeydeki çeşitli çalışmalarla kıkırdak iyileşme sürecinde olumlu etkisi olduğu, sağlıklı kıkırdak dokusu olan hiyalin kıkırdak oluşumuna katkısı olduğu gösterilmiştir. Bu çalışmalardan yola çıkarak oral Kurkumin tedavisi akut kıkırdak yaralanmalarında kıkırdak dokusunun iyileşmesine katkısı olabilir. Bu etkileriyle sağlıklı bir iyileşme dokusuna daha yakın hiyalin yapıda bir kıkırdak dokusu oluşumuna katkısı olabilir.
Bu ç alış manın amacı sıçan dizlerinde distal femur interkondiler bölgelerinde oluşturulan tam kat osteokondral defektlerde oral yolla uygulanılan misellenmiş Kurkumin tedavisinin kıkırdak iyileş mesine etkilerini incelemektir.Gereç ve Yöntem: Çalışmamız, ortalama ağırlığı 295 gram olan (275-315 gram), yaşları 12 hafta olan 32 adet Wistar cinsi genç-erişkin dişi sıçan ile gerçekleştirildi. Çalışma süresi 90 gündü. Hayvanlar her grupta 8 sıçan olacak şekilde rastgele olarak 4 gruba ayrılmıştır. Kafeslerde 8'şer hayvan olacak şekilde laboratuvar ortamında izleneceklerdir. Çalışmanın ilk gününde tüm sıçanlara literatürdeki prosedürlere uygun şekilde interkondiler bölgede tam kat osteokondral defekt oluşturulacaktır. 30 gün ve 90 gün süre ile izleneceklerdir.
1.grup (Curcumin – C1) ve 2.grup (Curcumin – C2) çalışma süresince her gün 250 mg/kg misellenmiş sıvı formda Kurkumin (NovaSOL Chemicals ®, Kraainem, Belgium) oral gavaj yardımı ile verilmiştir. 30. günün sonunda genel anestezi altında sakrifikasyon işlemi uygulanarak osteokondral defekt bölgeleri değerlendirilmiştir. 3.grup (Kontrol – K1) ve 4.grup (Kontrol – K2) çalışma süresince her gün oral gavaj ile 250 mg/kg distile su verilmiştir. 1.grup (Curcumin – C1) ve 3.grup (Kontrol – K1) 30 gün sonra sakrifiye edilerek defekt bölgeleri değerlendirmeye alınmıştır. 2.grup (Curcumin – C2) ve 4.grup (Kontrol – K2) 90 gün sonra sakrifiye edilerek değerlendirmeye alınmıştır.
Bulgular: Yapılan makroskopik değerlendirme toplam ICRS skoru 30 ve 90 gün süreyle Kurkumin alan gruplarda, kontrol gruplarına kıyasla anlamlı düzeyde arttığı ve özellikle 90 gün Kurkumin alan grupta en yüksek toplam ICRS skoru ortalaması tespit edildi (P=0,0195).
Histolojik olarak ICRS sınıflandırmasının parametreleri gruplara göre incelendiğinde; kontrol gruplarında tüm sıçanlarda kıkırdak yüzey özelliği skoru 90 gün Kurkumin tedavisi alan grubun skorunun kontrol gruplarına kıyasla anlamlı düzeyde yüksek olduğu belirlendi (P=0,0016). Kıkırdak matriks yapısı skoru ortalaması 90 gün Kurkumin tedavisi alan grupta en yüksek olduğu tespit edildi (P = 0,0047). Kondrosit dağılımı skoru ortalaması 90 gün Kurkumin tedavisi alan grupta en yüksek olduğu belirlendi (P < 0,0001). Kondrosit popülasyonu canlılığı skoru ortalaması 90 gün Kurkumin tedavisi alan grupta olduğu tespit edildi (P = 0,0016). Subkondral kemik özelliği skoru 90 gün Kurkumin tedavisi alan grupta en yüksek olduğu tespit edildi (P = 0,0006). Kıkırdak mineralizasyon skoru ortalaması 90 gün Kurkumin tedavisi alan gruptaki tüm hayvanların kıkırdak mineralizasyonu normal izlendi (P=0,0002).Tidemark devamlılığı skoru ortalaması en yüksek 90 gün Kurkumin tedavisi alan grupta olduğu tespit edildi (P = 0,006).
Yapılan immünohistokimyasal değerlendirmelerde; SOX9 immünoreaktivitesi en yüksek 90 gün Kurkumin tedavisi alan grupta olduğu tespit edildi. (P=0,0013) COL II immünoreaktivitesinin en yüksek immünoreaktivitenin 90 gün Kurkumin tedavisi alan grupta olduğu tespit edildi (P<0,0001) Agrekan immünoreaktivitesinin Kurkumin tedavisi alan her iki grupta da anlamlı düzeyde yükseldiği tespit edildi (P=0,0107)
Sonuç: Misellenmiş Kurkumin osteokondral defektlerin iyileşmesinde kıkırdak rejenerasyon sürecine etki ederek hem histolojik hem de morfolojik yapı olarak hiyalin kıkırdak yapısında sağlıklı kıkırdak oluşumuna sebep olmuştur. Misellenmiş Kurkumin tedavisi oral yolla kullanılabilen, ucuz, kullanımı kolay bir tedavi yöntemidir. Yardımcı bir tedavi yöntemi olarak cerrahiye ek olarak kullanılabilir. Konservatif tedavi uygulanan hastalarda kullanılabilir. Bu bağlamda çalışmamız sonucu misellenmiş Kurkumin osteokondral yaralanmalarda tedavide kullanılabilecek ve kıkırdakta sağlıklı hiyalin kıkırdak ile iyileşmeyi sağlayabilecek bir madde olabilir.

Abstract:
Purpose: Articular cartilage injuries are common. They have the potential to progress osteoarthritis if left untreated. When articular cartilage is damaged, it is not possible to fully recover its structure, function and biomechanical consumption. The natural history of osteochondral defects is typically maintained by the survival of type I collagen in the form of fibrocartilage found in the attached hyaline cartilage instead of the normal type II collagen. Fibrocartilage has poorer performance in terms of elasticity, durability and wear properties and is therefore prone to the progression of arthritis. The main goal of treating osteochondral defects is to reconstruct its surface with hyaline cartilage to provide flexible relief and reduce the risk of progressive arthritic changes that can be further intervened. The procedural procedure described in the literature does not meet all the requirements for effective cartilage healing and easy applicability. For this reason, many studies on cartilage sports have been conducted in the literature in recent years and they are technically flexible.
Curcumin is the main polyphenol obtained from the rhizomes of Curcuma Longa (Turmeric). Numerous studies have demonstrated the antioxidant, antimicrobial, anti- inflammatory, anticarcinogenic and pro-apoptotic properties of Curcumin. Curcumin's anti-inflammatory and antioxidant effects have a critical role, especially in cartilage regeneration. Various studies in the literature have shown that curcumin has a positive effect on the cartilage healing process and contributes to the formation of hyaline cartilage, which is healthy cartilage tissue. In this way, oral Curcumin treatment may contribute to the healing of cartilage tissue in acute cartilage injuries. These effects may contribute to the formation of a cartilage tissue with a hyaline structure closer to a healthy healing tissue.
The purpose of this product is to provide cartilage healing with orally administered micellized Curcumin treatment in full-thickness osteochondral defects in the distal femur intercondylar regions of the knees.
Materials and Methods: Our study involves 32 Wistar type young-adult female rats with an average weight of 295 grams (275-315 grams) and an age of 12 patients. The study period was 90 days. The animals will be randomly divided into 4 groups, with 8 mice from each group. They will be monitored in a laboratory environment, with 8 animals in each cage. First of the study, a full-thickness osteochondral defect will be created in the intercondylar region for all competitors in accordance with the procedures in the literature. They will be monitored for 30 days and 90 days.
Group 1 (Curcumin – C1) and group 2 (Curcumin – C2) are given 250 mg/kg micellized liquid form of Curcumin (NovaSOL Chemicals®, Kraainem, Belgium) every day with the help of oral gavage. At the end of the 30th day, osteochondral defect areas were evaluated by sacrificing under general anesthesia. Group 3 (Control – K1) and Group 4 (Control – K2) can be studied every day. 250 mg/kg distilled water is given by oral gavage. Group 1 (Curcumin – C1) and group 3 (Control – K1) were sacrificed after 30 days and the defect areas were evaluated. Group 2 (Curcumin – C2) and group 4 (Control – K2) were sacrificed after 90 days and evaluated.
Results: The macroscopic evaluation revealed that the total ICRS score increased significantly in the groups taking Curcumin for 30 and 90 days compared to the control groups, and the highest mean total ICRS score was detected, especially in the group taking Curcumin for 90 days (P = 0.0195).
When the parameters of the ICRS classification are examined histologically according to groups; Cartilage surface property score in all rats in the control groups. The score of the group receiving Curcumin treatment for 90 days was determined to be significantly higher than the control groups (P = 0.0016). The average cartilage matrix structure score was found to be highest in the group receiving Curcumin treatment for 90 days (P = 0.0047). The mean chondrocyte distribution score was determined to be highest in the group receiving Curcumin treatment for 90 days (P < 0.0001). The average chondrocyte population viability score was found to be 90 days in the group receiving Curcumin treatment (P = 0.0016). Subchondral bone property score was found to be highest in the group receiving Curcumin treatment for 90 days (P = 0.0006). The average cartilage mineralization score was 90 days. Cartilage mineralization of all animals in the curcumin treatment group was observed to be normal (P = 0.0002). It was determined that the average Tidemark continuity score was highest in the group receiving Curcumin treatment for 90 days (P = 0.006).In the immunohistochemical evaluations; It was determined that the highest SOX9 immunoreactivity was in the group receiving Curcumin treatment for 90 days. (P=0.0013) It was determined that the highest COL II immunoreactivity was in the group receiving Curcumin treatment for 90 days (P<0.0001). Aggrecan immunoreactivity was found to be significantly increased in both groups receiving Curcumin treatment (P=0.0107)
Conclusion: Micellated Curcumin affected the cartilage regeneration process in the healing of osteochondral defects and caused the formation of healthy cartilage in the hyaline cartilage structure, both histologically and morphologically. Micellated Curcumin treatment is a cheap, easy-to-use treatment method that can be used orally. It can be used in addition to surgery as an auxiliary treatment method. It can be used in patients receiving conservative treatment. In this context, as a result of our study, micellized Curcumin may be a substance that can be used in the treatment of osteochondral injuries and can provide healing with healthy hyaline cartilage in the cartilage.