Tavşanlarda maksiller sinüs tabanı yükseltilmesinde kemik grefti ile birlikte uygulanan lokal salım gösteren bifosfanatların yeni kemik oluşumundaki etkilerinin histomorfometrik ve mikro-bt ile incelenmesi

Abstract

Kemik ve kalsiyum metabolizmasının çeşitli hastalıklarının tedavisinde sıklıkla kullanılan bifosfanatlar kemik rezorbsiyonunu güçlü bir şekilde engellemektedirler. Bifosfonatların lokal ve sistemik olarak kemik grefti ile uygulandığında rezorbsiyon miktarını azalttığı ve yeni kemik oluşumunu artırdığını gösteren çalışmalar mevcuttur. Literatürde maksiller sinüs tabanı yükseltilmesi (MSTY) ile eş zamalı bifosfanatların lokal olarak uygulandığı çalışma bulunmamaktadır. Sistemik uygulanan bifosfonatlar çeşitli komplikasyoları da yanında getirmektedir ve lokal uygulama bu tür işlemlerde daha güvenlidir, fakat uygulandığı bölgede tutunması ve etkisi tartışmalıdır. Bu noktada bifosfonatların lokal uygulandığı çalışmalara baktığımızda ilaç direkt olarak kemik grefti ile karıştırılıp herhangi bir formülasyon yapılmadan uygulanmıştır. Bu çalışmanın amacı lokal salım gösteren sodyum alendronat (Sigma Aldrich, St. Louis, Missouri, ABD) yüklü poli(laktik-ko-glikolik asit) (PLGA) mikrokürelerinin geliştirilmesi ve tavşanlarda MSTY'nde deproteinize sığır kemik (DSK) grefti (0.25-1 mm kansellöz parçacıklı, Cerabone, Botiss, Zossen, Germany) ile eş zamanlı uygulanması sonucu elde edilen yeni kemiğin mikro bilgisayarlı tomografi (mikro-BT) (SkyScan-1272, Bruker, Kontich, Belçika) ve histomorfometrik analizlerinin yapılarak, yeni kemik oluşumuna ve rezorbsiyonuna olan etkisinin araştırılmasıdır.Bu çalışma iki aşamada gerçekleştirilmiş olup, birinci aşamada laboratuvar ortamında boş ve alendronat yüklü PLGA mikroküre formülasyonları geliştirilerek karakterizasyon çalışmaları yapıldı. İkinci aşamada ise 32 adet Yeni Zelanda cinsi erişkin dişi tavşanda MSTY işlemi yapıldı. Her grupta 8 adet tavşan yer aldı. 1. grupta (kontrol grubu) sadece DSK grefti, 2. grupta DSK grefti ve 8 hafta boyunca günlük 150 μgr/kg dozunda subkutan olarak sistemik alendronat, 3. grupta DSK grefti ve literatürde tariflenen şekli ile formüle edilmemiş 1 mg/ml lokal alendronat karışımı ve 4. grupta DSK grefti ve 1 mg alendronata karşılık gelen PLGA mikrokürelerin 1 ml salin ile elde edilen karışımı lokal olarak uygulandı. Tüm gruplardaki denekler 8. haftada sakrifiye edilerek yeni kemik oluşumu, rezorbsiyon miktarı, kemik yoğunluğu, kemik hacmi ölçümleri için dental volumetrik tomografi (DVT) (Newtom 5G, Verona, İtalya, 2005), mikro-BT ve histomorfometrik analizleri yapıldı. DVT ölçümlerinde kemik yapım-rezorbsiyon yüzdeleri gruplar arası karşılaştırıldığında istatistiksel olarak anlamlı bir fark bulunmadı. Mikro-BT sonuçlarında kemik mineral yoğunluğu (BMD) değeri lokal salım gösteren alendronat grubunda kontrol grubuna göre anlamlı bir şekilde artış gösterdi (p=0,007). Yeni kemik hacmi (BV), yeni kemik hacmi/doku hacmi (BV/TV) parametreleri ise sistemik alendronat grubunda diğer gruplara göre artış gösterdi (p<0,05). Mikro-BT'deki yeni kemik fraksiyonu (p=0,241) ve histomorfometrik analizdeki yeni kemik yüzdesi (p=0,242) lokal salım gösteren alendronat grubunda daha fazla bulundu. Histomorfometrik analiz sonucunda ise yeni kemik fraksiyonu değeri, gruplar arasında karşılaştırıldığında en yüksek değer lokal salım gösteren alendronat grubunda çıktı (p=0,030).Sonuç olarak lokal salım gösteren alendronatın kemik kalitesi ve yoğunluğunu artırdığı, rezorbsiyonu azaltıp yeni kemik oluşumuna katkı sağladığı görüldü.Anahtar Kelimeler: deproteinize sığır kemiği, alendronat, maksiller sinus tabanı yükseltilmesi, tavşan, lokal ilaç salımı, kemik rezorbsiyonu, yeni kemik oluşumu, poli(laktik-ko-glikolik asit) (PLGA), kontrollü salım.

Bisphosphonates which are commonly used in the various diseases of bone metabolism prevents the bone resorption. There are previous studies that revealed usage of local and systemic bisphospanates reduces bone resorption and increases new bone formation with simultaneous application with bone grafts. In the literature, there is no previous study that applies bisphosphonates simultaneously with maxillary sinus floor elevation (MSFE). Systemic applications have various complications. Although local applications are considered as safer, its retention and effectiveness is controversial. An overview to literature showed that previous studies applied the bisphosphonates directly with bone graft without using any formulation. The aim of this study is to develop microspheres loaded with sodium alendronate (Sigma Aldrich, St. Louis, Missouri, ABD) poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA) and to apply with deproteinized bovine bone (DBB) grafts (0.25-1 mm cancellous, Cerabone, Botiss, Zossen, Germany) simultaneously in MSFE. Also, it is aimed to analyze histomorphometry and micro computer tomography (micro-CT) (SkyScan-1272, Bruker, Kontich, Belgium) findings and its effects on newly formed bone and its resorption.This study was carried out in two phases: In the first phase, empty and alendronate loaded PLGA microspheres had been developed and characterized. In the second phase, MSFE procedure was performed on 32 New Zealand adult female rabbits. Each group included 8 rabbits. In the first group (control group), only DBB graft was applied. In the second group DBB graft and systemic alendronate for 8 weeks (daily 150 μgr/kg) was applied. In the third group DBB graft and local 1 mg/ml alendronate which had not been prepared as described in the literature were applied. In the fourth group, DBB graft and 1 ml saline-PLGA microsphere infusion which stands for 1 mg alendronate were applied locally. All participants were sacrificed in the 8th week. Dental volumetric tomography (DVT) (Newtom 5G, Verona, Italy, 2005), micro-CT and histomorphometric analyses were performed to evaluate new bone formation, amount of resorption, bone density and bone volume.No significant difference was found between groups for bone formation/resorption rates in DVT measurements. Bone mineral density (BMD) was significantly increased in the third group compared to local group according to micro-ct results (p=0,007). New bone volume (BV), new bone volume/tissue volume (BV/TV) parameters were found higher in systemic alendronate group compared to other groups (p<0,05). New bone fraction in micro-Ct and new bone rate were found significantly higher in local alendronate group (p=0,241 and p=0,242; respectively). According to histomorphometric analyses, local alendronate group were found to have the highest value among all groups for new bone fraction (p=0,030).In conclusion, local alendronate has been showed to increase bone quality and density and reduce resorption and help new bone formation.Keywords: deproteinized bovine bone, alendronate, maxillary sinus floor elevation, rabbit, local drug release, bone resorption, new bone formation, poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA), controlled release.