Distraksiyon osteogenezisinde HIF-1 alfa stabilizatörü kullanımının etkisi

Abstract

Çalışmada sıçanlar üzerinde oluşturulan hızlı distraksiyon osteogenezisi modelinde oral yolla verilen HIF stabilizatörünün (FG-2216) kemik oluşumu üzerine etkisi incelenmiştir. Bunun için 12'şer sıçandan oluşan deney ve kontrol grupları planlandı. Tüm sıçanların sol tibia diafizine genel anestezi altında osteotomi uygulanarak mini eksternal fiksatör ile tespit edildi ve günde 2 x 0.4mm distraksiyon 10 gün süreyle uygulandı. Deney grubuna deney boyunca bir prolil hidroksilaz inhibitörü olan ve anjiogenezisi stimüle eden FG-2216 oral yolla verildi. Onaltıncı ve 30. günlerde tibiadaki distraksiyon aralığından elde edilen rejeneratta, histolojik olarak yeni kemik oluşumu ve immünohistokimyasal olarak doku vasküler endotelyal büyüme faktörü aktivitesi değerlendirildi. Yeni kemik oluşumu her iki grupta da gerek erken, gerek ise geç dönemde yetersiz olarak saptandı. Deneyin 16. gününde yapılan değerlendirmede erken kemikleşme bulguları açısından deney grubundaki sıçanlarda nispeten daha yüksek oranlar elde edilmiş olmasına karşın, konsolidasyon dönemi sonrası 30. günde her iki grup arasında belirgin bir fark gözlenmedi. VEBF aktivitesi gerek erken gerekse geç dönemde deney grubunda daha yüksekti. Ortalama VEBF skorları 16. günde deney grubunda 1.67, kontrol grubunda 0.5 (p<0.05) ; 30. günde deney grubunda 0.7, kontrol grubunda 0.3 olarak saptandı. HIF1-? stabilizasyonu ve VEBF etkinliğinin arttırılması distraksiyon osteogenezisinde yeni kemik oluşumunu destekleyen bir etken olarak deneysel ve klinik kullanım alanı bulma potansiyeline sahiptir. Bu çalışmada prolil hidroksilaz inhibisyonu yaparak HIF1-? yolu üzerinde stabilizatör etkisi gösteren ve bu yolla VEBF düzeyini arttıran FG-2216 maddesinin etkinliği gösterildi. FG-2216 verilmesi, hızlı distraksiyona rağmen VEBF etkinliğinin deney süresince aktif olarak kalmasını sağladı. Yalnız VEBF aşamasının uyarılması ise deneyde kullanılan hızlı uzatmanın yarattığı olumsuz biyomekanik ortamın etkilerini dengeleyemediğinden yeni kemik oluşumu yetersizdi. Oral ajan kullanımı ile distraksiyon osteogenezisinde VEBF etkinliğinin arttırılması ekstremite uzatma cerrahisinin klinik uygulamalarında gelecek için umut vaad etmektedir. Bu amaca yönelik olarak deneysel distraksiyon osteogenezisi modellerinde anjiogenezis uyarımının ve farklı biyomekanik koşulların etkileşimini inceleyen yeni çalışmalara gereksinim vardır.

We investigated the effect of an orally usable HIF stabilizer (FG-2216) on bone formation in fast distraction osteogenesis model of rats. Experiment and control groups of 12 rats in each are planned. Under general anaesthesia osteotomies were performed on left tibia diaphysis of all rats. Tibiae were fixed by using an external fixator; distraction was perfomed with a rhythym of 2x0.4mm/day for 10 days. FG-2216 as a prolyl hydroxylase inhibitor and angionesis stimulator was orally administered to the experiment group during the whole experiment period. On day 16 and 30; samples of tibial regenerate were taken from the distraction gap and histological, immunohistochemical evaluation were made for new bone formation and vascular endothelial growth factor activity. New bone formation were found to be adequate neither for the early nor for the late period in both groups. Inspite of the relatively high rates of early ossification findings for the experiment group on day 16, no significant difference was observed between the groups on day 30 after the consolidation period. VEGF activity of the experiment group was more than the control in either early or late period. On day 16, the mean VEGF scores were estimated 1.67 for the experiment group and 0.5 for the control (p<0.05); on day 30, it was 0.7 for the experiment group and 0.3 for the control. Stabilization of HIF1-? and enhancement of VEGF activity are considered as supporters for new bone formation in distraction osteogenesis and they can be used in clinical and experimental studies. The effect of FG-2216 as a stabilizer through HIF1-? pathway by inhibiting prolyl hydroxylase in order to increase the level of VEGF, was shown in this study. Despite the fast distraction rate, the active VEGF function was stored during the experiment period by administring FG-2216. When only VEGF was stimulated, it could not balance the negative biochemical conditions created by fast distraction; and so we observed poor new bone formation. Stimulation of VEGF activity in distraction osteogenesis by using an oral agent is encouraging for clinical procedures of extremity lengthening surgery in the future. New studies are required for investigating these interactions between stimulation of angiogenesis and different biomechanical conditions in experimental distraction osteogenesis models.