TOTAL KALÇA PROTEZİ VE KALÇA YÜZEY DEĞİŞTİRME PROTEZİ YAPILAN HASTALARDA SERUM TGF- ß1 DÜZEYLERİ

Transkript

1 ORİJİNAL ARAŞTIRMA ORIGINAL RESEARCH TOTAL KALÇA PROTEZİ VE KALÇA YÜZEY DEĞİŞTİRME PROTEZİ YAPILAN HASTALARDA SERUM TGF- ß1 DÜZEYLERİ SERUM TGF- ß1 LEVELS OF PATIENTS THAT WERE PERFORMED TOTAL HIP ARTHROPLASTY AND RESURFACING HIP ARTHROPLASTY Dr. Halit Çınar ÇAKI * Dr. Mehmet Akif KAYGUSUZ ** Dr. Özgür KORKMAZ *** Dr. Ferdi Safa BOZKUŞ **** Dr. Ümit Selçuk AYKUT ** * Fatih Üniversitesi Tıp Fakültesi Ortopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı ** Metin Sabancı Baltalimanı Kemik Hastalıkları Eğitim ve Araştırma Hastanesi Ortopedi ve Travmatoloji Kliniği *** Medipol Üniversitesi Tıp Fakültesi Ortopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı **** Özel Diyanet Vakfı 29 Mayıs Hastanesi Yazışma Adresi/Correspondence: Dr. Özgür KORKMAZ Medipol Üniversitesi Tıp Fakültesi Ortopedi Ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı E-posta:ozkorkmaz00@yahoo.com ÖZET Amaç: Yüzey değiştirme protezi ve total kalça protezi yapılan koksartrozlu hastalarda TGF- ß1 değişim düzeylerini belirlemek. Çalışma Planı: Çalışmaya 11 bayan 7 erkek olmak üzere 18 hasta katıldı. Hastaların ortalama yaşı 50,5 (31-70) olarak belirlendi. 9 hastaya yüzey değiştirme protezi 9 hastaya total kalça protezi yapıldı. Hastaların 0., 1., 7., 15. ve 30. Günlerde serum TGF-ß1 düzeyleri ölçüldü ve değerlendirildi.son kontrollerde opere edilen taraf kalça grafileri alındı. Sonuçlar: Total kalça protezi yapılan hastalarda 0. gün ile 1.,7., 15. ve 30. günler arasında serum TGF-ß1 düzeyleri arasında istatistiksel anlamlı bir değişim saptamadık. İstatistiksel anlamlı olarak sadece yüzey değiştirme protezi yapılan grupta 1. ve 7. güne göre 15. günde artma saptandı. Bu da 1. ve 7. günde 0. güne göre bir miktar düşmeye bağlandı. Grafilerde heterotopik ossifikasyon ve aseptik gevşeme bulguları tespit edilmedi. Çıkarımlar: Sonuç olarak kalça protezi ameliyatı sırasında meydana gelen kemik travması serum TGF-ß1 düzeylerinde anlamlı bir değişime yol açmamaktadır. Anahtar Kelimeler: Artroplastiler, replasman, kalça ABSTRACT Objectives: This study was designed to evaluate the changes in the serum TGFß1 levels of coxarthrosis patients that were performed total hip arthroplasty and resurfacing hip arthroplasty. Methods: 7male 11 female patient were included to the study. The mean age of the patients was 50.5 years(31-70). Resurfacing hip arthroplasty were performed to the 9 hips of 9 patients and total hip arthroplasty were performed to the 9 hips of 9 patients. We measured serum TGF- ß1 levels in subsequent 0,1,7,15 and 30 th days after surgery. Operated side hip x rays were taken in the last follow up. Results: There was not any significant change in serum TGF- ß1 levels between day zero and 1., 7., 15., and 30 th days after total hip arthroplasty. There was a statistically significant increase in the subgroup of resurfacing hip arthroplasty group between 15th day and 1 and 7 days. This increase is thought to be related to the reduced levels of TGF- ß1 at 1 st and 7th days as compared to day zero. In the x rays no heterotopic ossification and aseptic loosening were seen. Conclusion: As a result, bone traumas during hip arthroplasty does not cause any significant change in serum TGF- ß1 levels. Key Words: Arthroplasties, replacement, hip 157

2 GİRİŞ Sementsiz protez uygulamalarında aseptik gevşemeler önemli bir sorun olarak karşımıza çıkmaktadır. TGFß nın terapötik olarak eksojen uygulamalarının sementsiz total kalça protezi uygulamalarında yüzeylerde içe ve dışa büyüme üzerine olumlu etkileri olabileceği düşünülmektedir. Çalışmamızda total kalça protezi ve kalça yüzey değiştirme protezi uygulanan hastalarda serum TGF-ß1 düzeylerini 0., 1., 7., 15. ve 30. günlerde ölçtük. TGF-ß1 düzeyleri arasındaki ilişki araştırıldı. HASTALAR VE YÖNTEM Total kalça protezi ve kalça yüzey değiştirme protezi uygulanan 18 hasta çalışmaya dahil edildi. Dokuz hastaya total kalça protezi, dokuz hastaya da kalça yüzey değiştirme protezi uygulandı. 18 hastanın 11 i bayan, 7 si erkek, ve hastaların yaş ortalaması 50,5yıl (31-70) olarak belirlendi. Hastaların etyolojilerine göre 10 hasta primer koksartroz, 4 hasta femur başı avasküler nekrozu, 3 hasta displazi zemininde koksartroz, 1 hasta post travmatik artroz tanısıyla ameliyat edildi. Kronik ilaç kullanım öyküsü olan hastalar araştırmaya dahil edilmedi. (Tablo 1) Cerrahi uygulanan hastalardan, preoperatif 0.gün ve postoperatif 1., 7., 15. ve 30. günlerde 2 adet serum örneği alınarak santrifüje edilip biyokimya laboratuvarında + 4 derecede saklandı.tüm deneklerin serum örnekleri toplandıktan sonra serum TGFß1 düzeyleri, Bilim Biyokimya Laboratuvarında mikro ELISA yöntemiyle Human TGF-ß1 kiti kullanılarak ölçüldü. Çalışmada kullanılan TGF-ß1 EIA kiti, sandviç prensibine dayanan bir Enzyme- Linked ImmunoSorbent Assay (ELISA) testidir. Hasta örnekleri test edilmeden önce Hidroklorik asit (HCI) ile asidifiye edildi ve bundan sonra NaOH ile nötralize edildi. Nötralize edilmiş standart örnekler, antikor kaplı mikrofiltrelere ilave edildi. Bu ilk inkubasyondan sonraki çözünmüş örnek materyal, yıkama solüsyonu ile dilüe edilerek filtrelerden ayrılması sağlandı. Daha sonra monoklonal fare anti TGF-ß1 antikoru, biotinli anti fare IgG antikoru ve Steptavidin-POD enzim kompleksi ile sırasıyla inkube edildi. Bir immun enzim sandviç kompleksi oluşturuldu. Yıkama ile gevşek bileşik ayrılıp daha sonra substrat solüsyonu eklendi. Renk değişimi gözlenecek kadar zaman geçtikten sonra stop solüsyon eklendi ve 450 nm çözünürlükte mikro okuyucu ile ölçüldü. Hastaların 30. Gün kontrollerinde opere edilen kalçalarına yönelik grafiler alındı Çalışmada istatistiksel analizler GraphPad Prisma V.3 paket programı ile yapılmıştır. Verilerin değerlendirilmesinde tanımlayıcı istatistiksel metodların (ortalama, standart sapma) yanı sıra, grupların tekrarlayan ölçümlerinde Friedman testi, alt grup karşılaştırmalarında Dunn s çoklu karşılaştırma testi, ikili grupların karşılaştırılmasında Mann-Whitney-U testi, nitel verilerin karşılaştırmalarında ki-kare testi kullanılmıştır. Sonuçların istatistiksel anlamlılığı p<0,05 düzeyinde değerlendirilmiştir. SONUÇLAR Total kalça artroplastisi uygulanan 18 hastada 0. gün (ameliyat öncesi), 1. gün, 7.gün, 15. gün ve 30. günlerde kan örnekleri alınarak serum TGF-ß1 düzeyleri mikro ELISA yöntemiyle ölçüldü. (Tablo 2) Yüzey değiştirme protezi yapılan ve total kalça protezi yapılan grupların 0. Gün, 1. Gün, 7. Gün, 15. Gün, 30. Gün TGF ß1 düzeyi ortalamaları arasında istatistiksel olarak anlamlı fark gözlenmemiştir (p>0,05). Yüzey değiştirme grubunun 0. Gün, 1. Gün, 7. Gün, 15. Gün, 30. Gün TGF-ß1 ortalamaları arasında istatistiksel olarak anlamlı değişiklik gözlenmiştir (p=0,005). Bu grupta 15. gün TGF ß1 düzeyi ortalama değerleri 1. ve 7. gün değerlerinden istatistiksel olarak anlamlı derecede yüksek bulunmuş (p<0,05), diğer günler arasında istatistiksel farklılık gözlenmemiştir (p>0,05). Total kalça protezi grubunun 0. Gün, 1. Gün, 7. Gün, 15. Gün, 30. Gün TGF-ß1 düzeyi ortalamaları arasında istatistiksel olarak anlamlı değişiklik gözlenmemiştir (p=0,109). Günlere göre her iki grupta serum TGF-ß1 değerleri karşılaştırıldığında 1. ve 7. Gün Değerlerine göre 15. Gün değerlerinde anlamlı bir artış gözlenmiştir (P<0.05). Hastaların 30. Gün kontrollerinde çekilen grafilerinde heterotopik ossifikasyon ve aseptik gevşemeye ait bulgular tespit edilmemiştir. TARTIŞMA TGF-ß nın kemik metabolizması ve tamirdeki rolü konusundaki genel kanı, lokal TGF-ß uygulamasının kemik büyümesini artırabileceğini desteklemektedir 1,2. Nielsen ve arkadaşları, pin ile fikse fare tibia kırığı modeline lokal TGF-ß uyguladılar. Yüksek doz TGFß (40 ng) uygulanan grupta kallus çapının arttığını gösterdiler 3. Lind ve arkadaşları, tavşan tibialarında 158

3 kırık oluşturarak bunları TGF-ß ile işlem görmüş ve görmemiş plaklarla tespit ettiler. TGF-ß ile işlem görmüş grupta kallus hacminde ve bükülme gücünde belirgin derecede artış tespit edildi 4,5. Joyce ve arkadaşları, fare kırık kallusunun doku kültürlerinde eksojen olarak eklenmiş TGF-ß nın etkilerini araştırdılar. TGF-ß eklenmesinin hücre proliferasyonunu uyardığı ve kıkırdak spesifik ekspresyonunu erken kırık kallusunda (7.gün) inhibe ederken, daha sonra geç kallusta (13.gün) uyardığını ortaya koydular 6,7,8. Kaygusuz ve arkadaşları, naproksen sodyum, G-CSF ve bu ikisinin birlikte verilmesinin tibia kırıklı farelerde serum TGF-ß1 seviyesi ve kırık iyileşmesi üzerine etkilerini histopatolojik olarak incelemiş; naproksen sodyumun negatif etkisinin serum TGF-ß1 seviyesini düşürmesine bağlı olabileceğini bildirmiş; dahası bu negatif etkinin G-CSF kullanımıyla inhibe edilebileceğini göstermiştir 9. TGF-ß ile kemik büyümesinin artırılması, bir köpek modelinde araştırıldı. Araştırmada bir grup köpeğin humerus proksimal parçalarına, hidroksiapatit ve trikalsiyum fosfat ile kaplanmış implant, bir diğer gruba da hidroksiapatit, trikalsiyum fosfat ve TGF-ß ile kaplanmış implant uygulandı. TGF-ß1 uygulanan implantlar da düşük ve yüksek dozlarda ( µg) olmak üzere iki gruba ayrıldı. Dört hafta sonunda, düşük doz TGF-ß uygulanan grupta kemik büyüme miktarı, titanyum-fiber metal kaplı implant olan kontrol grubuna göre üç kat yüksek bulundu. Yüksek doz TGF-ß1 kaplanmış implant ile elde edilen kemik büyüme miktarı, düşük doz uygulanan TGF-ß1 e oranla daha azdı. Bu verilere göre, kesin olmamakla beraber TGF-ß1yanıtının doza bağımlı olduğu ve düşük dozlarda daha etkili bir kemik büyümesi oluştuğu saptandı. Yüksek dozlarda TGF-ß1 in mineralizasyonu inhibe ettiği, bu etkisini de osteokalsini inhibe ederek yaptığı düşünülmektedir 1. Yapılan çalışmalarda lokal uygulanan TGF-ß nın kemik olusumunu arttırıcı etkısı gösterilmiştir Çalışmamızda sistemik olarak serum TGF-ß düzeyleri araştırıldı ve 1 aylık takiplerde anlamlı bir fark bulunmadı. Suutre ve ark. Yaptığı çalışmada kalça protezi sonrası heterotopik ossifikasyonlar(ho) değerlendirilmiş ve olgunlaşmış HO larda TGF-ß düzeylerinin olgunlaşmamış HO göre 3 kat daha fazla olduğu tespit edilmiş(10). Toom ve ark yaptığı çalışmada da HO da kemikleşen bölgelerde BMP-2, TGF-beta2, ve TGF-beta3 tespit etmişlerdir 11. Takip sürelerimizin kısa olması nedeniyle hastalarda HO tespit etmedik ama uzun süreli takipleri olan serilerde serum TGF-ß değerleri ve HO arasındaki ilişki araştırılabilir. Shanbhag ve ark yaptığı çalışma sonucunda gevşeme tespit edilen protezlerin revizyon ameliyatlarında protez çevresi yumuşak dokular alınmış ve incelemelerinde TGF-ß nın gevşemeden lokal olarak sorumlu olmadığını düşünmektedirler ama sistemik inflamasyonda TGF-ß nın etkin olabileceğini düşünmektedirler 12. Kolundziç ve ark yaptığı çalışmada kalça protezi aseptik gevşemelerinde IL-6 ve TGF-ß etkin olabileceğini belirtmektedirler 13. Cennı ve ark yaptığı çalışmada TGF-ß değerleri aseptik gevşemesi olan kalça protezli hastalarda stabil kalça protezi olan hastalara göre daha düşük seviyelerde tespit edilmiş 14. Serimizin takip süresinin kısa olması ve erken dönem aseptik gevşeme görülmemiş olması nedeniyle uzun dönemli takipler sonrası gevşeme olan olgularda TGFß nın sistemik etkileri için çalışmalara ihtiyaç vardır. Araştırmamızdan elde edilen sonuçlara göre, total kalça ve yüzey değiştirme protezi uygulamalarında serum TGF-ß düzeylerinin istatistiksel olarak anlamlı bir değişim gösterilmemiştir. Fakat endojen serum TGF-ß düzeylerinde bu değişimin gözlenmemesi, kalça protezi uygulamalarında kemik yapının protezin içine ve üstüne büyüme üzerinde TGF-ß nın etkisi olmadığı anlamına gelmemektedir. TGF-ß nın kalça protezi uygulamalarında içe ve üstüne büyüme üzerine olan etkilerini gösterebilmek için farklı araştırma modellerine ihtiyaç vardır. 159

4 Tablo 1. Total kalça artroplastisi ve total yüzey artroplastisi endikasyonlarının hasta sayısına göre dağılım tablosu Total Kalça Protezi Yüzey De i tirme Protezi Etyoloji Hasta Sayısı Etyoloji Hasta Sayısı Primer Koksartroz 5 Primer Koksartroz 5 Avasküler Nekroz 2 Avasküler Nekroz 2 Kalça Displazisi 2 Kalça Displazisi 1 Post Travmatik Artroz 1 Tablo 2. Günlere göre hastaların serum TGF-ß1 düzeylerinin ölçüm değerleri (pg/ml) 1. Hasta* 2. Hasta* 3. Hasta* 4. Hasta* 5. Hasta 6. Hasta 7. Hasta 8. Hasta* 9. Hasta* 10. Hasta 11. Hasta 12. Hasta 13. Hasta 14. Hasta* 15. Hasta* 16. Hasta* 17. Hasta 18. Hasta 0. Gün 1. Gün 7. Gün 15. Gün 30.Gün 331,99 254,59 19,00 335,66 316,54 325,37 127,34 311,40 356,25 462,50 148,44 269,59 240,81 417,65 392,70 354,41 299,42 363,24 471,69 392,70 264,73 234,73 397,43 437,87 409,56 400,00 381,99 188,92 293,92 312,13 480,88 324,63 573,53 600,00 498,90 294,32 289,46 327,94 92, ,12 439,34 382,35 415,44 468,01 478,31 309,93 281,45 461,76 278,92 600,00 392,65 330,51 323,90 403,68 452,89 436,03 314,34 270,00 537,13 502,78 438,24 401,10 350,74 518,01 554,90 497,43 304,78 235,14 452,94 387,05 249,32 429,78 190,95 501,10 392,70 276,89 337,50 213,65 563,60 392,70 170,27 310,29 229,86 432,44 383,90 492,28 470,59 449,26 427,87 399,90 * Yüzey değiştirme artroplastisi uygulanan hastalar 160

5 1. Lind M, Overgaard S, Ongpipattanakul P, Nguyen T, Bünger C, Soballe K. Transforming growth factor-beta 1 stimulates bone ongrowth to weight-loaded tricalcium phosphate coated implants: an experimental study in dogs, J Bone Joint Surg. 78(Br) 1996;3: O Kane S, Ferguson MW. Transforming growth factor ßs and wound healing. Int J Biochem Cell Biol : 63 78, 3. François RJ, Neure L, Sieper J, Braun J. Immunohistological examination of open sacroiliac biopsies of patients with ankylosing spondylitis: detection of tumour necrosis factor alpha in two patients with early disease and transforming growth factor beta in three more advanced cases. Ann Rheum Dis : , 4. Lind M, Growth factor stimulation of bone healing. Effects on osteoblasts, osteomies and implants fixation. Acta Orthop Scand Suppl : 2-37, 5. Nielsen HM, Andreassen TT, Ledet T, Oxlund H. Local injection of TGF-ßeta increases the strength of tibial fractures KAYNAKLAR in the rat. Acta Orthop Scand : 37-41, 6. Jingushi S, Scully SP, Joyce ME, Sugioka Y, Bolender ME. Transforming growth factor-beta 1 and fibroblast growth factors in rat growth plate. J Orthop Res : 761-8, 7. Joyce ME, Jingushi S, Scully SP, Bolender ME. Role of growth factors in fracture healing. Prog Clin Biol Res : , 8. Joyce ME, Roberts AB, Sporn MB, Bolender ME. Transforming growth factorbeta and the initiation of chondrogenesis and osteogenesis in the rat femur. J Cell Biol : , 9. Kaygusuz MA, Turan CC, Aydın NE, Temel I, Fırat S, Bulut T et al. The effects of G-CSF and naproxen sodium on the serum TGF-ßeta1 level and fracture healing in rat tibias. Life Sci. 2006; 80: Suutre S, Toom A, Arend A,Selstam G. Bone tissue content of TGF-beta2 changes with time in human heterotopic ossification after total hip arthroplasty. Growth Factors. 2009;27: Toom A, Arend A, Gunnarsson D, Ulfsparre R, Suutre S, Haviko T, Selstam G. Bone formation zones in heterotopic ossifications: histologic findings and İncreased expression of bone morphogenetic protein 2 and transforming growth factors beta2 and beta3. Calcif Tissue Int. 2007;80: Shanbhag AS, Kaufman AM, Hayata K, Rubash HE. Assessing osteolysis with use of high-throughput protein chips. J Bone Joint Surg Am. 2007;89: Kolundzić R, Orlić D, Trkulja V, Pavelić K, Troselj KG. Single nucleotide polymorphisms in the interleukin-6 gene promoter, tumor necrosis factor-alpha gene promoter, and transforming growth factor-beta1 gene signal sequence as predictors of time to onset of aseptic loosening after total hip arthroplasty: preliminary study. J Orthop Sci. 2006; 11: Cenni E, Savarino L, Antonioli D, Pellacani A, Giunti A, Baldini N. Plasma levels of platelet-derived growth factor BB and transforming growth factor in patients with failed hip prostheses. Acta Orthop. 2005; 76: