Assessment of the Efficacy of Potassium Titanyl Phosphate Laser, Intralesional Vitamin D, and Intralesional Dupilumab in a Rabbit Ear Hypertrophic Scar Model

Abstract

Amaç: Hipertrofik skar oluşumu, yara iyileşme sürecindeki karmaşık biyolojik mekanizmaların düzensiz işleyişi sonucu gelişen, hem estetik hem de fonksiyonel problemlere yol açabilen bir durumdur. Günümüzde kullanılan tedavi yöntemleri sıklıkla yetersiz kalmakta ya da önemli yan etkiler taşımaktadır. Bu çalışma, hipertrofik skar tedavisinde daha önce kontrollü hayvan deneysel çalışmalarında etkinliği gösterilmemiş olan intralezyonel dupilumab, vitamin D3 ve KTP lazer uygulamalarının, klasik tedavi ajanı triamsinolon asetonid (TA) ile karşılaştırmalı olarak histopatolojik ve moleküler düzeydeki etkilerini değerlendirmeyi amaçlamaktadır. Gereç ve Yöntem: Bu çalışmada, hipertrofik skar oluşumunu taklit etmek amacıyla literatürde yaygın kabul görmüş tavşan kulağı modeli kullanılmış ve model, güvenli modern cerrahi yöntemlerle başarılı şekilde oluşturulmuştur. Hayvanlar rastgele altı gruba ayrılmıştır: sham,kontrol, intralezyonel triamsinolon asetonid (TA), intralezyonel dupilumab, intralezyonel vitamin D3 ve KTP lazer. Uygulamalar, skar dokusu üzerine doğrudan etki edecek şekilde, tek başına ve standart dozlarda uygulanmıştır. Dört haftalık izlem sonunda elde edilen doku örnekleri, ayrıntılı değerlendirme amacıyla histopatolojik olarak Scar Elevation Index (SEI), fibrozis derecesi, kollajen yoğunluğu ve kapiller yoğunluk açısından incelenmiştir. Moleküler düzeyde ise skar biyolojisinin farklı yönlerini temsil eden TGF-β, PDGF, VEGF, EGF, FGF, CTGF, IL-17, MMP-2, MMP-9, kollajen tip I-III, fibronektin ve vimentin gibi çok sayıda biyobelirteç, gen ekspresyon analizleriyle detaylı olarak değerlendirilmiştir. Bu yönüyle çalışma, hem modelleme tekniği hem de kapsamlı değerlendirme parametreleri açısından literatürdeki benzerlerinden ayrılmaktadır. Bulgular: Sham grubunda tüm histolojik ve moleküler parametreler fizyolojik sınırlarda seyretmiş, normal doku yapısını yansıtmıştır. Kontrol grubunda ise hipertrofik skar ile uyumlu olarak SEI, fibrozis, kollajen yoğunluğu ve kapiller sayıda anlamlı artış gözlenmiş; inflamatuar ve proliferatif biyobelirteçlerde belirgin yükseliş, MMP-2 ve MMP-9 düzeylerinde ise düşüş saptanmıştır (p<0.001). TA ve dupilumab gruplarında, histolojik ve moleküler düzeyde anlamlı iyileşme elde edilmiş; dupilumab, TA ile benzer düzeyde etkinlik göstererek TGF-β, PDGF, VEGF, EGF, FGF, CTGF, fibronektin, vimentin ve kollajen tip I-III gibi pek çok belirteçte anlamlı azalma sağlamıştır (p<0.001). Ayrıca, Dupilumab grubunda VEGF düzeyi ile kapiller sayısı arasında anlamlı pozitif korelasyon saptanmıştır, bu da moleküler baskılanmanın histolojik düzeye yansıdığını göstermektedir. Vitamin D grubu, özellikle TGF-β, IL-17, EGF, PDGF, FGF, vimentin, kollajen tip III gibi inflamatuar ve remodeling süreçlerine ait biyobelirteçlerde anlamlı azalma (p<0.001) göstermiş; MMP-2 düzeyinde en belirgin artışı oluşturarak (p<0.001) ECM dengesine katkı sunmuştur. KTP lazer grubu, vasküler regresyonu desteklemiş; SEI ve kapiller sayıda anlamlı azalma (p<0.05) sağlamış; ayrıca VEGF, FGF, IL-17, fibronektin, MMP-2 ve kollajen tip I düzeylerinde anlamlı değişiklikler oluşturmuştur (p<0.001). Dupilumab, MMP'ler ve IL-17 dışındaki tüm parametrelerde TA ile karşılaştırılabilir düzeyde etkili bulunmuştur (p<0.001). Çalışma, her bir tedavi modalitesinin skar dokusu üzerinde farklı biyolojik mekanizmalar üzerinden anlamlı etkiler oluşturduğunu ortaya koymuştur. Sonuç: Bu kontrollü deneysel hayvan modelinde, intralezyonel dupilumab, vitamin D ve KTP lazer uygulamalarının hipertrofik skar tedavisinde etkin olabileceği gösterilmiştir. Dupilumab, TA kadar etkili olup potansiyel bir alternatif ajan olarak değerlendirilmiştir. Vitamin D düşük maliyetli ve güvenli bir seçenek olarak öne çıkarken, KTP lazer vasküler regresyon ve ECM remodeling üzerinde anlamlı etkiler göstermiştir. Çalışma, daha önce kontrollü hayvan deneylerinde etkinliği gösterilmemiş bu ajanların HS tedavisinde kullanılabilirliğini ortaya koyarak literatüre özgün bir katkı sunmaktadır. Anahtar Kelimeler: Hipertrofik skar, yara iyileşmesi, skar remodelizasyonu, intralezyonel tedavi, dupilumab, vitamin D3, KTP lazer, triamsinolon asetonid, fibrozis, moleküler biyobelirteçler, TGF-β, PDGF, VEGF, EGF, FGF, CTGF, IL-17, MMP-2, MMP-9, kollajen tip I, kollajen tip III, kollajen a1, kollajen a3, fibronektin, vimentin, ECM (ekstrasellüler matriks), SEI (Scar Elevation Index), histopatolojik değerlendirme, kapiller yoğunluk, tavşan kulağı modeli, deneysel hayvan çalışması, anjiogenez, anti-inflamatuar tedavi, kollajen sentezi, fibroblast aktivitesi, proliferatif faz, remodeling fazı, non-steroid tedavi alternatifleri, biyolojik ajanlar, lazer tedavisi, keloid, skar modifikasyonu.

Objective: Hypertrophic scar (HS) formation is a condition that arises from the dysregulation of complex biological mechanisms involved in wound healing, leading to both aesthetic and functional complications. Current treatment methods are often insufficient or associated with significant side effects. This study aims to evaluate the histopathological and molecular effects of intralesional dupilumab, vitamin D3, and KTP laser—agents whose efficacy has not been previously demonstrated in controlled experimental animal models—in comparison with the classical treatment agent, triamcinolone acetonide (TA), for the management of HS. Materials and Methods: In this study, the well-established rabbit ear model was employed to simulate hypertrophic scar formation, and the model was successfully created using safe and modern surgical techniques. Animals were randomly assigned to six groups: sham, control, intralesional triamcinolone acetonide (TA), intralesional dupilumab, intralesional vitamin D3, and KTP laser. Treatments were administered at standard doses, directly targeting the scar tissue. After a four-week follow-up, tissue samples were collected for detailed analysis. Histopathological evaluation included Scar Elevation Index (SEI), fibrosis grade, collagen density, and capillary count. At the molecular level, a comprehensive panel of biomarkers representing various aspects of scar biology—TGF-β, PDGF, VEGF, EGF, FGF, CTGF, IL-17, MMP-2, MMP-9, collagen types I and III, fibronectin, and vimentin—were assessed via gene expression analysis. This study distinguishes itself from previous literature by its modeling technique and extensive evaluation parameters. Results: All histological and molecular parameters in the sham group remained within physiological limits, reflecting normal tissue structure. In the control group, consistent with hypertrophic scarring, significant increases were observed in SEI, fibrosis, collagen density, and capillary count, with marked elevations in inflammatory and proliferative biomarkers, and decreased levels of MMP-2 and MMP-9 (p<0.001). The TA and dupilumab groups demonstrated significant improvements at both histological and molecular levels. Dupilumab showed comparable efficacy to TA, inducing significant reductions in TGF-β, PDGF, VEGF, EGF, FGF, CTGF, fibronectin, vimentin, and collagen types I and III (p<0.001). Additionally, a significant positive correlation was found between VEGF levels and capillary count in the dupilumab group, indicating that molecular suppression was reflected histologically. The vitamin D group showed significant decreases in inflammatory and remodeling-associated markers such as TGF-β, IL-17, EGF, PDGF, FGF, vimentin, and collagen type III (p<0.001), and demonstrated the most pronounced increase in MMP-2 levels (p<0.001), contributing to ECM balance. The KTP laser group supported vascular regression, resulting in significant decreases in SEI and capillary count (p<0.05), and induced significant changes in VEGF, FGF, IL-17, fibronectin, MMP-2, and collagen type I (p<0.001). Dupilumab was found to be as effective as TA in all parameters except for MMPs and IL-17 (p<0.001). The study demonstrated that each treatment modality exerted significant effects on scar tissue through distinct biological mechanisms. Conclusion: This controlled experimental animal model demonstrated the potential efficacy of intralesional dupilumab, vitamin D3, and KTP laser in the treatment of hypertrophic scars. Dupilumab was found to be as effective as TA and may serve as a promising alternative therapeutic agent. Vitamin D3 emerged as a safe and cost-effective option, while KTP laser showed significant impact on vascular regression and ECM remodeling. This study provides a novel contribution to the literature by demonstrating the utility of these agents—whose efficacy had not been previously explored in controlled animal models—for the treatment of HS. Keywords: Hypertrophic scar, wound healing, scar remodeling, intralesional therapy, dupilumab, vitamin D3, KTP laser, triamcinolone acetonide, fibrosis, molecular biomarkers, TGF-β, PDGF, VEGF, EGF, FGF, CTGF, IL-17, MMP-2, MMP-9, collagen type I, collagen type III, collagen a1, collagen a3, fibronectin, vimentin, ECM (extracellular matrix), SEI (Scar Elevation Index), histopathological evaluation, capillary density, rabbit ear model, experimental animal study, angiogenesis, anti-inflammatory therapy, collagen synthesis, fibroblast activity, proliferative phase, remodeling phase, non-steroidal treatment alternatives, biological agents, laser therapy, keloid, scar modulation.