Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2023.

Bibliography: pages 121-141.

The aim of this study was to investigate the osteogenic potentiality of human dental pulp stem
cells’ (hDPSCs’) secretome implanted in rabbit critical-sized tibial bone defects through dynamic
parameter (primary outcome); which is mineral apposition rate (MAR) as well as static parameters
(secondary outcomes) represented in histomorphometric analysis of the newly formed bone area
percentage and gene expression detection for osteocalcin using quantitative real time polymerase chain
reaction (qRT-PCR).
Methodology: 51 male rabbits weighing 2.5 to 3.5 kilograms received two critical-sized tibial defects
(one defect for each tibia) and were randomly assigned into three equal groups: 1- Group I (spontaneously
healing group): the tibial defects were left to heal spontaneously. 2- Group II (collagen scaffold group):
the defects received collagen scaffold as a positive control group. 3- Group III (hDPSCs’ secretome
group): the defects received collagen scaffold loaded with hDPSCs’ secretome. For measuring the
primary outcome, nine rabbits received subcutaneous injections of oxytetracycline and calcein green at
14 and 28 days postoperatively and they were euthanized after six weeks. The obtained bone specimens
vii
were examined by fluorescent microscope to calculate MAR. While the remaining animals were used for
measuring the secondary outcomes in which; half of the animals were euthanized after three weeks and
the other half after six weeks. At each time interval, half of the bone specimens were examined
histologically by light microscope followed by histomorphometrical analysis to measure bone area
percentage while the other half was used to obtain gene expression analysis for osteocalcin using qRT-
PCR.
Results: hDPSCs’ group showed superior results and significant improvement of bone healing as
compared to the other two groups throughout the experiment. MAR was greater in hDPSCs’ group
compared to the other two groups (P < 0.05). Histomorphometric analysis revealed significant increase
in bone area percentage in group 3 compared to the other two groups (P < 0.05) in both durations.
Moreover, qRT-PCR results supported our abovementioned results as they revealed higher than normal
levels of osteocalcin in hDPSCs’ group at three weeks and six weeks in comparison to the other two
groups that showed lower levels of expression at both time intervals. (P <0.05)
Conclusion: Collagen scaffold alone showed better healing effect compared to negative control group.
Yet, its regenerative effect was not significant and should be combined with other substances capable of
regenerating bone efficiently. The present study concluded that critical-sized tibial bone defects could be
treated with hDPSCs’ secretome loaded on collagen scaffold

هدفت هذه التجربة تقييم لقدرة سيكريتوم الخلايا الجذعيه من لب السنه على تكوين أنسجة عظميه في العيوب الحرجه في قصبة
عظم الساق الأرانب النيوزيلاندية . و ذلك عن طريق قياس معدل الظهور المعدني و الفحص الهيستولوجي والهيستومورفومتري بالاضافه
الي qRT-PCR لتحديد نسب osteocalcin .
تم اجراء التجربة الحالية علي ٥١ من ذكور الأرانب النيوزيلاندية ذوي أوزان تتراوح بين اثتين و نصف الي ثلاثة و نصف
كيلوجرام و تم عمل ثقب واحد في القصبة الواحدة ثم تم توزيعهم عشوائيا الي ثلاثة مجموعات :
المجموعة الاولي )مجموعة المراقبة( ) مجموعه الالتئام التلقائي(: تم تركها غير معالجة لتلتئم تلقائيا لتكون مصدر مراقبة .
المجموعة الثانية )مجموعة سقالة الكولاجين(: الثقوب تم ملئها بسقالة الكولاجين.
المجموعة الثالثة )مجموعة سيكريتوم الخلايا الجذعيه من لب السنه(: الثقوب تم ملئها بسقالة الكولاجين محمله ب سيكريتوم
الخلايا الجذعيه من لب السنه .
تسعه ارانب: )١٨ عيب ( ، استعملوا من اجل الحصيله الاولي: معدل الظهور المعدني ، تم حقنهم في الوريد ب
oxytetracycline ثم calcein green عند ثاني و رابع اسبوع بالتوالي ثم تم ذبحهم عند 6 اسابيع.
بينما باقي الارانب تم استخدامهم من اجل النتائج الثانويه حيث تم ذبح نصفهم عند ثلاثه اسابيع و النصف الاخر عند سته اسابيع.
تم تشريح عينات العظام عند كل فاصل زمني و تمت معالجتها و فحصها هيستولوجيا وهيستومورفومتريا بالاضافه الي qRT-PCR
لتحديد نسب osteocalcin . اظهر تحليل الفلوروكروم ان اعلي متوسط قياسات لمعدل الظهور المعدني كان في المجموعة الثالثة مجموعة
سيكريتوم الخلايا الجذعيه من لب السنه كما اظهرت زيادة ذات دلالة احصائية في متوسط نسبة مساحة العظام بالمقارنة بمجموعة سقاله الكولاجين و
مجموعة المراقبة (p<0.05) .
النتائج الهيستولوجية اظهرت تحسن اكبر في المجموعه الثالثه مقارنه بالمجموعه الاولي و الثانيه. الفحص الهيستومورفومتري
لنسبه العظم الذي تكون حديثا في الثلاث مجموعات في الفترتين الثلاث و الست أسابيع وضح ان اعلي نسبة مساحة عظام تم تسجيلها في
المجموعة الثالثة )مجموعة سيكريتوم الخلايا الجذعيه من لب السنه( كما اظهرت زيادة ذات دلالة احصائية في متوسط نسبة مساحة
العظام بالمقارنة بمجموعة سقاله الكولاجين و مجموعة المراقب ة (p<0.05) . بمقارنه كل مجموعه بنفسها عند ثلاث و ست اسابيع، ظهر
ان هناك زيادة ذات دلالة احصائية في متوسط نسبة مساحة العظام بعد ست اسابيع مقارنه بالثلاث اسابيع في المجموعه الاولي و الثالثه
بينما كانت الزياده في المجموعه الثانيه بدون دلاله احصائيه .
قدم qRT-PCR دعم جيد في البحث الحالي لكل من النتائج الهيستولوجية و الهيستومورفومترية و معدل الظهور المعدني حيث
اظهرت زياده في معدلات ال osteocalcin عند سته اسابيع مقارنه بالمعدلات عند ثلاثه اسابيع في جميع المجموعات. فيما ظهرت
اعلي معدلات في مجموعة سيكريتوم الخلايا الجذعيه من لب السنه سواء عند ثلاث او ست اسابيع كما اظهرت زيادة ذات دلالة احصائية
في متوسط نسبة مساحة العظام بالمقارنة بمجموعة سقاله الكولاجين و مجموعة المراقبة (P<0.05) .

Issued also as CD

Text in English and abstract in Arabic & English.