Sıçanlarda random yapılı dorsal flep yaşamı üzerine kurkuminin etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of curcumin on random pattern dorsal flap survival in rats
Yazar: MELİKGAZİ ÖZTÜRK
Danışman: PROF. DR. İRFAN ÖZYAZGAN
Erciyes Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Plastik Rekonstrüktif ve Estetik Cerrahi Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2023
Konu: Plastik ve Rekonstrüktif Cerrahi = Plastic and Reconstructive Surgery

Özet:
Giriş ve Amaç: Flep cerrahisi plastik cerrahinin her zaman köşe taşı olmuştur. Deri flepleri çeşitli cilt defektlerinin tedavisinde ilk seçenek olarak kullanılmaktadırlar. Fleplerin en önemli sorunu ise flep kaybıdır. Flepte nekroz gelişmesi geciken yara iyileşmesi, artan morbidite, kötü skarlaşma, uzayan hastane yatış süreleri, katlanan tedavi masrafları ile sonuçlanmaktadır. Nekroz riskini azaltmak ve flep sağkalımını artırmak için bugüne kadar çeşitli girişimler denenmiştir. Bunlar içerisinde en kabul görmüş  teknik, cerrahi geciktirme metodudur. Cerrahi işlem gerektirmeden fleplerin sağkalımını artırmak için denenen yöntemler ise yaygın klinik kullanım alanı bulamamıştır. Bitkisel kaynaklı maddeler farmakolojide her zaman ilaç adayı olmuşlardır. Kolay ulaşılabilir olmaları, düşük maliyetleri, insanlar tarafından kolay kabul görmeleri bu maddeleri cazip kılmaktadır. Bu maddelerden biri olan kurkumin, Curcuma Longa veya yaygın bilinen adıyla zerdeçal isimli bitkinin kökünden elde edilen sarı renkte toz şeklinde bir moleküldür. Antiinflamatuar özellikleri sebebiyle sistemik kullanım için uzun yıllardır aranan bir maddedir. Son yıllarda modern bilimsel yöntemler ile yapılan çalışmalarda antimikrobiyal, antioksidan, antiinflamatuar, proanjiojenik, antianjiojenik, anjioregülatör, antikarsinojenik, antimetastazik ve nöroprotektif gibi çeşitli özellikleri gösterilmiştir. Bu etkilerin flep sağkalımını artırma potansiyeli bulunmaktadır ve kurkuminin flepler üzerine etkilerini araştıran bir çalışma olmadığı tespit edilmiştir. Bununla birlikte kurkuminin kullanımında çözünürlük, stabilite ve biyoyararlanım gibi sorunlar bulunmaktadır. Bu sorunları aşmak için tanımlanmış çeşitli çözücüler araştırıldı. Bu çözücüler içinden düşük maliyet ve hazırlama kolaylığı ile siklodekstrinler (CD) tercih edilerek subkutan yol ile uygulanan kurkumin-siklodekstrin inkluzyon komplekslerinin flep sağkalımına olan etkileri araştırıldı. 
Gereç ve Yöntemler: Çalışmada kullanılacak olan enjeksiyon çözeltileri farmasötik teknoloji alanında tecrübeli eczacı ekibi tarafından sentezlendi. 70 adet Wistar Albino erkek  sıçan, her grupta 10 hayvan olacak şekilde 7 gruba ayrıldı. Kullanılacak deneysel flep modeli olarak random yapılı dorsal deri flebi olan kranial bazlı McFarlane flebi tercih edildi.  Tüm sıçanlarda bu modele uygun olarak 9 x 4 cm lik deri flebi oluşturuldu. 1. gruptaki sıçanlarda sadece flep oluşturuldu (kontrol grubu), 2. gruptaki sıçanlara flep cerrahisinden 3 gün önce siklodekstrin taşıyıcı enjeksiyonu (preop CD grubu),  3. gruptaki sıçanlara flep cerrahisinden 3 gün önce 20 mg/kg kurkumin içerecek şekilde kurkumin-siklodekstrin inkluzyon kompleksi enjeksiyonu (preop 20 grubu), 4. gruptaki sıçanlara flep cerrahisinden 3 gün önce 200 mg/kg kurkumin içerecek şekilde kurkumin siklodekstrin inkluzyon kompleksi enjeksiyonu yapıldı (preop 200 grubu). 5. gruba intraoperatif siklodekstrin enjeksiyonu (intraop CD grubu), 6. gruba intraoperatif 20 mg/kg kurkumin içeren kurkumin-siklodekstrin inkluzyon kompleksi enjeksiyonu (intraop 20 grubu), 7. gruba intraoperatif 200 mg/kg kurkumin içeren kurkumin-siklodekstrin inkluzyon kompleksi enjeksiyonu (intraop 200 grubu) olarak planlandı. Flep cerrahisi esnasında herhangi bir uygulama yapılmadan önce, baz değer olarak tüm hayvanlardan 0. gün doku biyopsisi alındı. Postop 3. gün tüm flepler tekrar eleve edilerek 3. gün biyopsileri alındı. 7. gün hayvanlar sakrifiye edilerek flep sağkalımları ölçüldü.  Biyopsi örneklerinde immunohistokimyasal yöntemle CD31 boyalı damar sayısı, ELISA ile total oksidan statüs (TOS) ve total antioksidan statüs (TAS) ölçümleri yapıldı.  
Bulgular: 7. gün yapılan ölçümlerde flep sağkalımları arasında istatistiksel olarak anlamlı fark saptanmadı. CD31 boyalı damar sayısı ölçümleri analiz edildi. İntraop CD grubu ile intraop 20 grubu arasında (p=0,012) ve intraop CD grubu ile intraop 200 grubu arasında (p=0,00018) anlamlı fark izlendi. Preop 20 ve preop 200 gruplarının 0. gün biyopsileri incelendiğinde kurkumin enjeksiyonundan 3 gün sonra CD31 seviyelerinin artmış olduğu görüldü. (p=0,025 ve p=0,003) TOS ölçümleri analiz edildiğinde kurkuminin etkisi olmadığı, cerrahinin TOS seviyelerinde istatistiksel olarak anlamlı artışa yol açtığı görüldü. TAS değerlerinin analizinde intraop CD, intraop 20 ve intraop 200 gruplarının tekrarlayan ölçümlerinin karşılaştırmalı analizinde intraop 200 grubu lehine anlamlı fark tespit edildi (p=0,005). Preop 200 grubu, intraop CD ve intraop 200 gruplarının baz değerleri ile kıyaslandığında anlamlı fark izlendi.
Sonuçlar: Kurkumin uygulamasının flep sağkalımı ve TOS seviyesi üzerine etkisi izlenmedi. Kurkuminin preop veya intraop uygulamada dozdan bağımsız olarak CD31 boyalı damar sayısını enjeksiyonun 3. gününde artırdığı ve 6. gününde etkinin gerilediği görüldü. Kurkuminin TAS seviyesi üzerine 200 mg/kg dozda kullanıldığında 3. günde artırma yönünde etki ettiği, 6. günde etkinin azaldığı görüldü. Bu çalışma ile kurkuminin proanjiojenik ve antioksidan özellikleri ile flep sağkalımını artırmak için umut verici bir ajan olduğu desteklenmiştir.

Abstract:
Introduction and Aim: Flap surgery has always been the cornerstone of plastic surgery. Skin flaps are preferred as the first choice of treatment for various skin defects. The most important setback of flaps is necrosis. The occurance of flap necrosis results with delayed wound healing, bad scarring, increased morbidity, prolonged duration of hospital stay, increased cost. To date, several interventions have been tested in order to reduce the risk of flap necrosis and increase flap survival. Unfortunately, only technique that is widely accepted to be successful is surgical delay procedure. Many non-surgical interventions have also been studied  with purpose of increasing flap survival, but none of them has been adopted to daily clinical practice. Plant based substances have always been potential drug candidates in pharmacology. The facts that they are easily accesible, affordable and  desired by people, make these substances attractive. One of these substances, curcumin, is a yellow colored, powder shaped molecule which is obtained from the roots of the plant called Curcuma Longa, commonly known as turmeric. Thanks to its antiinflammatory properties, it is an agent that has been used orally for many years. Recently it has caught the attention of modern scientists and various properties have been demonstrated such as antimicrobial, antioxidant, antiinflamatory, proangiogenic, antiangiogenic, angioregulatory, anticarcinogenic, antimetastatic, neuroprotective effects. These properties may affect flap survival in a positive manner, yet no study was encountered that examines the effects of curcumin on flaps. Curcumin has its challenges like low solubility, stability and bioavailability. Therefore various solvents/carriers have been researched to overcome these issues. Among these solvents/carriers, cyclodextrins (CD) were the preferred method in this study because of ease of preparation and relatively low cost. In this study, the effects of subcutaneously administered curcumin-cyclodextrin inclusion complexes on flap survival were investigated.
Materials and Methods: Injectable solutions of curcumin-cyclodextrin inclusion complexes were synthesized by a team of pharmacists experienced in the field of pharmaceutical technology. 70 Wistar Albino male rats were divided into 7 groups that each contains 10 animals. Cranial based McFarlane flap which is a random pattern dorsal skin flap, was preferred as the experimental flap model to be used. A skin flap with the diameters of 9 x 4 cm was created according to this model on every rat. In group 1, control group, flaps were created and no further intervention was performed. In group 2, preop CD group, cyclodextrin carriers were injected subcutaneously three days before the flap surgery. In group 3, preop 20 group, low dosage of curcumin-cyclodextrin inclusion complexes with 20 mg/kg curcumin were injected subcutaneously three days before the flap surgery. In group 4, preop 200 group, high dosage of curcumin-cyclodextrin inclusion complexes with 200 mg/kg curcumin were injected subcutaneously three days before the flap surgery. In group 5, intraop CD group, cyclodextion carriers were injected subcutaneously intraoperatively. In group 6, intraop 20 group, low dosage of curcumin-cyclodextrin inclusion complexes with 20 mg/kg curcumin were injected subcutaneously intraoperatively. In group 7, intraop 200 group, high dosage of curcumin-cyclodextrin inclusion complexes with 200 mg/kg curcumin were injected subcutaneously intraoperatively. During the flap surgery, day 0, initial biopsies were taken from all animals as a base value. Postoperatively on the day 3, all flaps were elevated again and biopsies were taken. On the day 7, all animals were sacrificied and survival of each flap was measured. Microscopically, CD31 stained vessels were counted, immunohistochemically, TOS and TAS measurements were noted.
Results: There was no statistically significant difference of flap survival between groups on the day 7. CD31 stained vessel analysis showed significant difference between intraop CD and intraop 20 groups (p=0,012) and between intraop CD and intraop 200 groups (p=0,00018). When day 0 biopsies of preop 20 and preop 200 groups were examined, CD31 stained vessels were observed to be increased 3 days after the curcumin injection (p=0,025 & p=0,003). TOS measurements were analyzed, it was seen that curcumin had no effect but the surgery was associated with a statistically significant increase in TOS levels. In the analysis of TAS measurements, a significant difference was noted in favor of the intraop 200 group based on comparison of repeated measures (p=0,005).  The base values of preop 200 group were compared with base values of intraop CD and intraop 200 groups, there was a significant difference in favor of preop 200 group.
Conclusion: Curcumin has not shown statistically significant effect on flap survival and TOS levels. Curcumin increased the number of CD31 stained vessels on the third day of administration and the effect regressed on the sixth day. When it is used at the dosage of 200 mg/kg, it was seen that it augmented TAS levels on the third day and the effect regressed back on the sixth day. This study demonsrated that curcumin is a viable agent to alter flap pathophysiology via proangiogenic and antioxidant features.