Kemik iliği kaynaklı mezenkimal kök hücre uygulamasının ortodontik diş hareket hızı üzerine etkisinin değerlendirilmesi

Abstract

Bu çalışmanın amacı kemik iliği kaynaklı mezenkimal kök hücre uygulamasının ortodontik diş hareket hızı üzerine olan etkisinin değerlendirilmesidir.Çalışmaya 12 haftalık 30 adet Wistar cinsi dişi rat dahil edildi (ortalama ağırlığı 270.28±10.29 gr). Bir adet ratla yapılan ön çalışmada ortodontik aparey planlaması ve aynı ratın femur kemik iliğinden hücre izolasyonu yapıldı. Elde edilen hücrelerin mezenkimal kök hücre özellikleri doğrulandı. Ratlar negatif kontrol grubu (NKG: diş hareketi için aparey uygulanmayan grup, n=9), pozitif kontrol grubu (PKG: diş hareketi için aparey kullanılan, kök hücre uygulanmayan grup;(n=10) ve kök hücre enjeksiyonu grubu (KHEG; diş hareketi için aparey kullanılan ve kök hücre enjekte edilen grup, n=10) olarak rastgele üç gruba ayrıldı. Genel anestezi altında polivinil siloksan ölçü malzemesi ile ratların başlangıç maksilla modelleri elde edildi; PKG ve KHEG'ye apareyler yerleştirildi. KHEG'ye uygulanan mezenkimal kök hücreler enjeksiyondan önce GFP ile işaretlendi ve her bir enjeksiyonda 250.000/25 µl olacak şekilde 1, 6 ve 11. günlerde dişin hareket yönünde periodontal ligament (PDL) aralığına enjekte edildi. Birinci moların mezial yönde hareketini sağlamak amacıyla 14 gün Ni-Ti sarmal yaylarla 50 gr-f uygulandı. Deney sonunda ratların maksilla ölçüleri tekrar alındı. Dekapitasyon sonrası maksillalar çıkarıldı. Alçı modelleri üzerinde ve mikro bilgisayarlı tomografi (mikro-BT) ile ortodontik diş hareketi miktarları ve PDL aralığı mesafesi ölçüldü, ayrıca maksiller kemikte diş hareketi yönünde alveolar kemiğin mikroyapısını gösteren kemik yoğunluğu, kemik hacmi/toplam hacim oranı, trabeküler kalınlık ve trabeküler sayı,trabeküler seperasyon parametreleri değerlendirildi. Anlamlılık değeri p<0.05 olacak şekilde istatistiksel analiz yapıldı. Parametrelerin grup içi karşılaştırılmasında iki bağımlı örneklem t testi, gruplar arası karşılaştırılmasında ise Tek Yönlü Varyans analizi, Kruskal Wallis, Conover-Iman testleri kullanıldı. Mikro-BT ile yapılan ortodontik hareket miktarı ölçümünde, KHEG'de PKG'ye göre anlamlı artış bulunurken, (p<0,001) PDL aralık mesafesi, dişin hareket yönünde ve hareketin tersi yönünde KHEG'de, NKG'ye göre daha yüksek, PKG'ye göre daha düşük bulundu (p<0,001). Diş hareketi yönünde alveolar kemiğin ilgili bölgesinde internal mikroyapısal parametrelerini gösteren değerlerden kemik hacmi/toplam hacim oranı ortalamaları karşılaştırıldığında, KHEG ve NKG arasında fark çıkmazken (p>0,05), PKG'ye göre anlamlı artış olduğu tespit edildi (p<0,001). Kemik mineral yoğunluğu ortalamasının gruplar arası karşılaştırılmasında; NKG, PKG'den anlamlı olarak yüksek bulunurken (p<0,05), NKG ile KHEG arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark bulunmadığı tespit edildi (p>0,05). Trabeküler seperasyon değerlendirmesinde, gruplar arasında anlamlı farklılık bulunmamıştır (p>0,05). Diğer parametrelerde; KHEG ve PKG arasında istatistiksel olarak fark bulunmazken (p>0,05), her iki grup da NKG ye göre daha düşük bulunmuştur.Ortodontik diş hareket hızına mezenkimal kök hücre etkisini değerlendirdiğimiz çalışmamızda, mezenkimal kök hücre uygulamasının diş hareket hızını anlamlı derecede artırdığı, kemik kalite ve kantitesini belirleyen ölçümlerde yeni oluşan kemik kalitesi üzerine pozitif etki gösterdiği gözlenmiştir. Bulgularımız ışığında mezenkimal kök hücre uygulamalarının ortodontik diş hareketi üzerine etkinliğinin değerlendirildiği yeni klinik çalışmalara ihtiyaç vardır.

Specialization thesis/ Konya 2019In this study, we aimed to evaluate the effect of bone marrow-derived mesenchymal stem cell application on rate of orthodontic tooth movement.Thirty Wistar female rats aged 12 weeks were included in the study (mean weight 270,28 ± 10,29 g). Cell isolation was performed from the bone marrow of the femur of one rat and its mesenchymal stem cell characteristics were confirmed by preliminary study. The rats were randomly divided into three groups as negative control group (NKG; appliance unapplied group for dental movement, n=9), positive control group (PKH; appliance applied for dental movement, no stem cell group, n=10) and stem cell injection group (KHEG; appliance applied and stem cell injected group for dental movement, n=10). Under general anesthesia; initial maxilla models of rats were obtained with polyvinyl siloxane impression material, appliances were applied in PKG and KHEG. Mesenchymal stem cells which injected to KHEG were labeled with green fluorescent protein (GFP) before the injections. For each injection (1, 6 and 11.th days), 250,000 / 25 µl cells injected into the periodontal ligament (PDL) interval in the direction of the tooth movement. In order to move the first molar in the mesial direction, 50 gr of force was applied with Ni-Ti coil springs for 14 days. At the end of the study, maxillary measurements of rats were taken again. Maxilla of rats were removed after decapitation. Orthodontic tooth movement amounts were measured on cast models and micro computed tomography (micro-CT). PDL interval, bone density, bone volume / total volume ratio, trabecular thickness, trabecular number and trabecular seperation which are the parameters of the microstracture of the alveolar bone, was measured. Statistical analysis was performed with a p value of <0.05. Two dependent samples t test was used for the comparison of the parameters within the group, and One Way Variance analysis, Kruskal Wallis, Conover-Iman tests were used for the comparison of the groups. There was a significant increase in the rate of orthodontic tooth movement measured by micro-CT in KHEG compared to the PKG (p <0,001). In the KHEG, the PDL space was higher than the NKG and lower than the PKG (p <0.001). When the mean BV / TV ratio was compared between the values showing internal microstructural parameters in the related region of the alveolar bone in the direction of tooth movement, no significant difference was found between KHEG and NKG (p>0.05), but a significant increase was found compared to PKG (p <0.001). In the comparison of the mean bone mineral density between groups; NKG was found to be significantly higher than PKG (p <0.05), no statistically significant difference was found between NKG and KHEG (p> 0.05). There was no significant difference between the groups in trabecular seperation evaluation (p> 0.05). In other parameters; there was no statistically significant difference between KHEG and PKG (p> 0.05), NKG was higher than other groups. In our study, we evaluated the effect of mesenchymal stem cells on orthodontic tooth movement and it was observed that stem cell application significantly increased the tooth movement. In the measurements of bone quality and quantitation, it was observed that stem cell application increased the rate of tooth movement and also had a positive effect on newly formed bone quality. According to this findings we hope that mesenchymal stem cell applications will enter into clinical practice in the future with additional studies.