TGF-1 biomarker level evaluation on fracture healing in a murine model with a bone defect after stromal vascular fraction application

Aim Bone defect is a challenge even for experienced orthopaedic surgeons and it is a significant cause of morbidity in patients and a source of high economic burden in health care. A severe bone defect is a condition whereby the bone tissue cannot undergo natural healing despite surgical stabilization and requires further surgical intervention. Stromal vascular fraction (SVF) is a heterogeneous cell population derived from adipose tissue that results from minimal manipulation of the adipose tissue itself. TGF is essential in maintaining and expanding mesenchymal stem cells or progenitors of osteoblasts. Furthermore, TGF-β signalling also triggers osteoprogenitor cell proliferation, early differentiation, and maintenance of osteoblasts in the bone healing process. The aim of this study was to determine the effect of administering SVF on bone defects’ healing process assessed based on the TGF- β1. Methods This was an animal study involving twelve Wistar strain Rattus norvegicus. They were divided into three groups: negative group (normal rats), positive group (rats with bone defect without SVF application), and SVF group (rats with bone defect with SVF application). After 30 days, the rats were sacrificed, the TGF- β1 biomarker was evaluated (quantified using ELISA). Results TGF- β1 biomarker expressions were higher in the group with SVF application than in the group without SVF application. All comparisons of the SVF group and positive control group showed significant differences (p=0,000), respectively. Conclusion Giving SVF application could aid the healing process in a murine model with bone defect, marked by an increased level of TGF- β1

Pengaruh Pemberian Stromal Vascular Fraction (SVF) dan Scaffold pada Penyembuhan Fraktur dengan Defek Tulang Melalui Pemeriksaan Biomarker Osteocalcin (OC), Transforming Growth Factor- β1 (TGF-β1) & Bone Morphogenetic Protein-2 (BMP-2) Pada Tikus Model

LATAR BELAKANG: Fraktur dengan defek tulang adalah suatu kondisi dimana jaringan tulang tidak dapat menjalani proses penyembuhan alami, yang disebabkan oleh trauma berat yang menyebabkan kehilangan jaringan yang signifikan, tumor, atau iradiasi. Fraktur dengan defek tulang merupakan tantangan bahkan bagi ahli bedah ortopedi berpengalaman. Rekayasa jaringan tulang (BTE) adalah salah satu metode yang ditempuh untuk mengatasi masalah ini. Contoh BTE termasuk penerapan Stromal Vascular Fraction (SVF) dengan dikombinasikan dengan Scaffold. Beberapa penelitian telah menjelaskan efek baik dari SVF atau scaffold pada penyembuhan fraktur dengan defek tulang. Sepengetahuan penulis, belum ada studi yang mengevaluasi kombinasi dari dua elemen ini. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi pengaruh penerapan kombinasi SVF-scaffold terhadap penyembuhan defek tulang yang diukur dengan biomarker penyembuhan tulang osteocalcin, TGF-β1 dan BMP-2 . METODE: Penelitian ini adalah penelitian pada hewan tikus yang melibatkan 36 strain Wistar Rattus Norvegivus. Mereka dibagi menjadi 9 kelompok: kelompok K-Neg (tikus normal), kelompok K-Pos (tikus dengan defek tulang tanpa aplikasi SVF dan scaffold), kelompok K-P1 (aplikasi SVF), kelompok K-P2 (scaffold hidroksiapatit (HA) ), grup K-P3 (scaffold HA-CaSO4 nanocrystalline), grup K-P4 (scaffold bovine-HA), grup K-P5 (kombinasi SVF- scaffold HA), grup K-P6 (kombinasi SVF- scaffold nanocrystalline HA-CaSO4) , dan grup K-P7 (kombinasi SVF- scaffold bovine-HA). Setelah 30 hari, tikus dikorbankan, kemudian jaringan kalus (area penyembuhan fraktur) diperiksa menggunakan ELISA. Biomarker yang dievaluasi adalah: Osteocalcin (OC), Transforming Growth Factor-β1 (TGF-β1) dan Bone Morphogenetic Factor-2 (BMP-2). Semua biomarker dikuantifikasi menggunakan ELISA. HASIL: Semua ekspresi biomarker (OC, TGF- 1 dan BMP-2) mengalami peningkatan dan lebih tinggi kadarnya pada kelompok yang menggunakan SVF dan aplikasi scaffold dibandingkan kelompok yang hanya menggunakan SVF atau scaffold atau yang tidak menggunakan SVF dan scaffold sama sekali dan tertinggi pada kelompok K-P7 yang menggunakan SVF dan scaffold bovine-HA. Semua perbandingan scaffold SVF dan scaffold ddengan kelompok kontrol positif menunjukkan perbedaan yang signifikan (p<0,05). KESIMPULAN: Kombinasi pemberian SVF-scaffold dapat membantu proses penyembuhan fraktur dengan defek tulang pada model tikus, yang ditandai dengan peningkatan kadar osteocalcin, TGF-β1 dan BMP-2