The aim of this study is to investigate the effects of locally applied semaphorin 3A on new bone formation in an experimental rat model. 5mm cortical bone defects were created in the calvaria of 40 Wistar male rats and the rats were separated into three groups: empty defect (control) group, collagen matrix group, collagen matrix+semaphorin 3A group (0.5 mg/kg). The animals were sacrificed after four and eight weeks. The harvested bone blocks were analyzed and new bone formation was assessed by micro-computed tomography, histology histomorphometry and transmission electron microscope (TEM). Immunohistochemical analysis of RANK, RANKL, OPG, Runx2, Osterix, beta-catenin and ATF4 was performed. In the micro-computed tomography and histologic analysis, increased bone formation was observed in collagen+semaphorin 3A group. In the histomorphometic analysis, control group had significantly less bone formation compared to collagen and collagen+semaphorin 3A groups and collagen group had significantly less bone formation compared to collagen+semaphorin 3A group both at 4 and 8 weeks. Immunohistochemical analysis showed semaphorin 3A inhibited RANKL expression and increased the expressions of osteoblastic bone markers, especially at 4 weeks. In the TEM analysis, collagen+semaphorin 3A group had increased proliferation and bone formation rate at 4 weeks, whereas bone quantity and maturation were increased at 8 weeks. In conclusion, locally applied semaphorin 3A increases callus formation rate at 4 weeks and the amount of new bone at 8 weeks. Semaphorin 3A prevents bone resorption by inhibiting osteoclasts and increases bone formation by inducing osteoblasts. Semaphorin 3A has positive effects on bone regeneration.

Bu çalışmanın amacı, lokal olarak uygulanan semaphorin 3A adlı molekülün yeni kemik oluşumu üzerindeki etkilerinin sıçan kalvarya modeli üzerinde incelenmesidir.Çalışmada 40 adet erkek Wistar sıçanın kalvaryumları üzerinde 5mm çapında kortikal kemik defekti oluşturulup, sıçanlar rastgele 3 tedavi grubuna ayrılmıştır: Boş defekt, kollagen taşıyıcı matriks, kollagen taşıyıcı matrikse emdirilmiş semaphorin 3A (0,5 mg/kg). Sıçanların yarısı dört, kalan yarısı sekiz hafta sonra sakrifiye edilerek, çıkartılan kemik blokları incelenmiştir. Yeni kemik oluşumu mikrotomografik, histolojik, histomorfometrik yöntemlerle ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) analizi ile değerlendirilmiş; immunhistokimyasal analiz ile RANK, RANKL, OPG, Runx2, Osterix, beta-katenin ve ATF4 ekspresyonu incelenmiştir. Mikrotomografik ve histolojik incelemede, kollagen+semaphorin 3A grubunda diğer gruplara kıyasla kemikleşme miktarında artış görüldü. Histomorfometrik incelemede kontrol grubunun kemikleşme yüzdesi, kollagen ve kollagen+semaphorin 3A gruplarından 4. ve 8. haftalarda istatistiksel olarak anlamlı derecede düşük bulundu. Kollagen grubunun kemikleşme yüzdesi kollagen+semaphorin 3A grubundan 4. ve 8. haftalarda istatistiksel olarak anlamlı derecede düşük bulundu. Immunhistokimyasal incelemede semaphorin 3A'nın RANKL inhibisyonu yaptığı ve osteoblastik belirteçlerin ekspresyonunu özellikle 4. haftada belirgin miktarda arttırdığı tespit edildi. TEM incelemesinde kollagen+semaphorin 3A grubunda 4. haftada kemik oluşum hızı ve proliferasyonda, 8. haftada kemik miktarı ve olgunluğunda artış belirlendi. Sonuç olarak lokal uygulanan semaphorin 3A, kemik defekti bölgesinde 4. haftada kemik yapım hızını ve kallus oluşumunu, 8. haftada kemikleşme miktarını arttırmaktadır. Semaphorin 3A osteoklastları inhibe edip kemik yıkımını engellemekte, osteoblastları indükleyerek yeni kemik yapımını arttırmaktadır. Semaphorin 3A'nın kemik defektlerinin onarımında olumlu katkı yaptığı gözlenmiştir.