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문제 정의
- 기계적인 등가 모델식을 개발하기 위하여 본 연구에서는 흰쥐의 대퇴골을 실린더 형으로 보고 뼈의 장축에 대해 중간지점에서 수직인 축에 대한 관성모멘트를 계산하였다. 이중에너지 방사선 골밀도 측정[7] (Dual Energy X-ray Absorptionmeter: Hologic France, Massy, France)를 이용하여 측정한 골밀도와 길이, 무게를 이용하여 단면적을 계산하고 이를 이용하여 대퇴골의 장축에 대해 중간지점에서 수직으로 자른 단면의 반경⑺을 계산하였다.
- 본 연구에서는 성장기 난소 절제된 흰쥐에게 이소플라본을 투여하여 난소 절제된 흰쥐와 비교함으로 써 이소플라본의 영향을 비교하고자 하였다. 쥐 대퇴골의 무게, 길이, 골밀도(BMD) 및 벤딩시험을 통하 여 이소플라본이 난소 제거된 흰쥐의 골밀도와 성장에 미치는 영향을 측정하기 위한 목적으로 난소 절 제된 흰쥐와 난소 절제된 뒤 이소플라본을 먹인 쥐간에 생체중을 비교하였으며, 대퇴골의 무게, 길이, 골밀도 및 파괴력을 알아보았다.
제안 방법
- : Seoul Livestock)으로 마취한 후 양쪽 난소를 절제하는 수술(ovariectomy : OVX) 을 하였으며, 나머지 한 군(9마리)은 마취를 한 후 난소 절제 수술 중 절개한 후 난소를 절제하지 않고 봉합하였다{Sham: SH). 난소 절제한 4군의 쥐들 중 1군은 AIN-76M 식이를 제공하였으며 나머지 3군은 각각 genistein과 daidzein을 10mg/kg b.w., 17p-estradiol을 10 ug/kg b.w., 으로 AIN-76M 식이에 혼합하여 8 주간 제공하였다. 실험에 사용된 genistein과 daidzein 은 각각 BioSpectrum(Yongin, Korea)과 Pacific.
- 대퇴골을 적출하는 즉시 뼈에 부착되어 있는 근육, 지방, 인대 등을 깨끗이 제거하여 무게와 길이를 측정하고 분석 전까지 냉동보관(-75°C)하였다. 대퇴골의 골밀도(Bone Mineral Density, BMD) 측정은 이중에너지 방사선 골밀도 측정기(Dual Energy X-ray Absorptionmeter: Hologic France, Massy, France) 로 소동물 분석기를 이용하여 Total femoral BMD (T-BMD), Diaphyseal-BMD(D-BMD) 와 Metaphyseal-BMD (M-BMD)를 측정하였다(Pastoureau et al.
- 대퇴골을 적출하는 즉시 뼈에 부착되어 있는 근육, 지방, 인대 등을 깨끗이 제거하여 무게와 길이를 측정하고 분석 전까지 냉동보관(-75°C)하였다. 대퇴골의 골밀도(Bone Mineral Density, BMD) 측정은 이중에너지 방사선 골밀도 측정기(Dual Energy X-ray Absorptionmeter: Hologic France, Massy, France) 로 소동물 분석기를 이용하여 Total femoral BMD (T-BMD), Diaphyseal-BMD(D-BMD) 와 Metaphyseal-BMD (M-BMD)를 측정하였다(Pastoureau et al., 1995).
- 대퇴골을 실온에서 녹인 후 실험이 진행되는 동안 건조되지 않도록 식염수에 담가두었다. 대퇴골의 길 이 (Mitutoyo Absolute digimatic, Model CD-15CP, Japan) 를 잰 후 중앙부위의 위치를 표시한 다음 Texture Analyzer(TAXT2i, Godaiming, U.K.)을 이용하여 three- point loading 방법으로 crosshead speed(5 mm/min)의 조건으로 뼈가 부숴지기 직전의 파괴력(breaking force, N)을 측정하였다. 뼈에 가해지는 하중(load)이 증가함에 따라 일그러짐이 비례적으로 증가하여 직선의 그래프가 나타나는데 그 기울기가 stiffhess(N/mm)이다 (Turner and Burr, 1989).
- ) 을 사용하였다. 실험식이는 분말형태로 만들었으며 실험기간 주에는 냉장 보관하여 쥐에게 제공하였다.
- 실험에 사용된 식이조성은 흰쥐 성장에 필요한 영양소를 모두 포함한 정제식 이(soy protein free semi purified diet)로 하였고, 기본적으로 AIN-76 pattern (Reeves et al., 1993)을 따라서 조제하였다. 실험식이 의 원료로 정제된 카제인(casein: Screma, France), 옥 수수 전분(대상(주)), 옥수수기름(신동방(주)), 비타민 혼합물(AIN-76 Vitamin Mix: Dyets Inc.
- 실험용 동물들은 스테인레스 철제 우리에서 분리 사육하였으며, 사육실의 환경은 온도 22±2°C, 상대 습도 65±5%, 12시간 조명주기(AM 6:00~PM 6:00)의 조건하에서 계속적으로 사육하여 사용하였다. 식 수는 완전 자유급식 형태로 제공하였고, 대사 cage와 사육에 필요한 모든 기구는 무기질의 오염을 방지하 기 위해 0.
- 암컷 흰쥐의 경우 이유한 3주에서 성적성숙이 시작되는 6주에 급격한 아동기 성장이 주로 발생하고 (Thomas et al., 1988), 난소절제 수술을 견딜 수 있는 시점이 약 4주령인 점을 고려하여 본 실험에서 25일 령의 암컷 흰쥐(Wistar female rate: (주)샘타코) 45마리를 약 3일간 정상식이로 적응시킨 후 9마리씩 5군으로 난괴법 (randomized complete block design)을 이용해 군을 분류하였다. 이 중 4군(36마리)은 ketamin hy- drochloride(50 mg/kg b.
- , 1988), 난소절제 수술을 견딜 수 있는 시점이 약 4주령인 점을 고려하여 본 실험에서 25일 령의 암컷 흰쥐(Wistar female rate: (주)샘타코) 45마리를 약 3일간 정상식이로 적응시킨 후 9마리씩 5군으로 난괴법 (randomized complete block design)을 이용해 군을 분류하였다. 이 중 4군(36마리)은 ketamin hy- drochloride(50 mg/kg b.w.: Seoul Livestock)으로 마취한 후 양쪽 난소를 절제하는 수술(ovariectomy : OVX) 을 하였으며, 나머지 한 군(9마리)은 마취를 한 후 난소 절제 수술 중 절개한 후 난소를 절제하지 않고 봉합하였다{Sham: SH). 난소 절제한 4군의 쥐들 중 1군은 AIN-76M 식이를 제공하였으며 나머지 3군은 각각 genistein과 daidzein을 10mg/kg b.
- 기계적인 등가 모델식을 개발하기 위하여 본 연구에서는 흰쥐의 대퇴골을 실린더 형으로 보고 뼈의 장축에 대해 중간지점에서 수직인 축에 대한 관성모멘트를 계산하였다. 이중에너지 방사선 골밀도 측정[7] (Dual Energy X-ray Absorptionmeter: Hologic France, Massy, France)를 이용하여 측정한 골밀도와 길이, 무게를 이용하여 단면적을 계산하고 이를 이용하여 대퇴골의 장축에 대해 중간지점에서 수직으로 자른 단면의 반경⑺을 계산하였다. 관성모멘트는 다음과 같이 계산하였다.
- 본 연구에서는 성장기 난소 절제된 흰쥐에게 이소플라본을 투여하여 난소 절제된 흰쥐와 비교함으로 써 이소플라본의 영향을 비교하고자 하였다. 쥐 대퇴골의 무게, 길이, 골밀도(BMD) 및 벤딩시험을 통하 여 이소플라본이 난소 제거된 흰쥐의 골밀도와 성장에 미치는 영향을 측정하기 위한 목적으로 난소 절 제된 흰쥐와 난소 절제된 뒤 이소플라본을 먹인 쥐간에 생체중을 비교하였으며, 대퇴골의 무게, 길이, 골밀도 및 파괴력을 알아보았다.
대상 데이터
- Co. Inc. (Yongin, Korea)에서 제공받아 사용하였으며, 순 도는 genisteino] 90.1%, daidzein이 88.0%였다.
- , 1993)을 따라서 조제하였다. 실험식이 의 원료로 정제된 카제인(casein: Screma, France), 옥 수수 전분(대상(주)), 옥수수기름(신동방(주)), 비타민 혼합물(AIN-76 Vitamin Mix: Dyets Inc., U.S.A.)과 무 기질 혼합물(AIN-76 Mineral Mix: Dyets Inc., U.S.A.) 을 사용하였다. 실험식이는 분말형태로 만들었으며 실험기간 주에는 냉장 보관하여 쥐에게 제공하였다.
- , 으로 AIN-76M 식이에 혼합하여 8 주간 제공하였다. 실험에 사용된 genistein과 daidzein 은 각각 BioSpectrum(Yongin, Korea)과 Pacific. Co.
데이터처리
- a,b Values with different letters are significantly different among groups at p< 0.05 by Duncan's multiple range test.
- 실험결과는 평균과 표준편차로 나타냈었으며, SPSS (Statistical Package for Social Science 11.0, SPSS Inc.,U.S.A.) 프로그램을 이용하였다. 실험군 사이의 유의성은 one-way ANOVA를 사용하여 통계적 차이를 검정하였으며 각 군간의 유의성은 던칸의 다중법을 이용하여 분석하였다(Duncan, 1957).
- ) 프로그램을 이용하였다. 실험군 사이의 유의성은 one-way ANOVA를 사용하여 통계적 차이를 검정하였으며 각 군간의 유의성은 던칸의 다중법을 이용하여 분석하였다(Duncan, 1957).
성능/효과
- 그러나 난소 절제 후 genistein을 제공한 군(OVX + G), 난소 절제 후 daidzein를 제공한(OVX + D), 난소 절제 후 17。- estradiol을 제공한 군(OVX + ES)에서는 난소 절제한군(0VX)에 비하여 체중이 10 〜 31g 적게 나타났다. 가시적으로 체중이 감소하는 현상이 나타났지만 통계적인 유의 분석 결과로는 유의성이 없는 것으로 나타났다 (P< 0.05).
- 그러나, 대퇴골의 조직 형태학적 분석에서는 SH 군은 성장판(growth plate)내 증식 층(proliferation zone) 부위에서 정상적인 뼈 성장이 이루어진데 반해, 난소 절제군(OVX)에서는 증식 층 부위의 연골 세포들이 불규칙하게 층을 이루고 있으며 연골 세포방(lacunae) 이 수축되어 있어 뼈 성장에 이상이 관찰되었다. 그러나, 난소 절제 후 genistein, daidzein과 17B-estradiol 제공군에서는 난소 절제군(OVX)에 비하여 연골세포 방이 비대해지고 연골층 세포가 늘어나는 경향이 관찰되어 난소 절제로 인한 비정상적인 뼈 성장이 회복되고 있음을 알 수 있었다.
- SH군은 성장판(growth plate)내 증식층(proliferation zone) 부위에서 정상적인 뼈 성장이 이루어진데 반해, 난소 절제군에서는 증식 층 부위의 연골 세포들이 불규칙하게 층을 이루고 있으며 연골 세포방(lacunae)이 수축되어 있어 뼈 성장에 이상이 관찰되었다. 그러나, 난소 절제 후 genistein, daidzein과 17P-estradiol 제공군에서는 난소 절제군(OVX)에 비하여 연골세포 방이 비대해지고 연골층 세포가 늘어나는 경향이 관찰되어 난소 절제로 인한 비정상적인 뼈 성장이 회복되고 있음을 보였다.
- 난소 절제 후 8주 동안의 체중 증가량은 Fig. 3에서 나타난 것처럼 Sham(SH)군에 비해 난소 절제군(OVX)이 평균 80g 정도 높게 나타났다. 그러나 난소 절제 후 genistein을 제공한 군(OVX + G), 난소 절제 후 daidzein를 제공한(OVX + D), 난소 절제 후 17。- estradiol을 제공한 군(OVX + ES)에서는 난소 절제한군(0VX)에 비하여 체중이 10 〜 31g 적게 나타났다.
- 대퇴골의 T-BMD(Total BMD)는 SH군과 비교하여 난소 절제군(OVX)의 골밀도가 평균 6 mg/cm2 높게 나타났다. 그러나 이러한 차이는 통계적인 유의성을 보이지 않았다.
- 대퇴골의 길이는 난소 절제군이 약 1mm 정도 짧았으며 나머지 군들의 대퇴골 길이 차이는 0.63mm 이내로 나타났다.
- 대퇴골의 breaking fbrce와 stiffiiess는 SH 군과 난소 절제군(OVX) 사이에서 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 또한 난소 절제 후 genistein, daid zein 과 17P-estradiol 제공군과 난소 절제군(OVX)와의 관계에서도 통계적인 유의차를 보이지 않았다. 대퇴골의 stiffiiess, breaking force 및 전단에너지 역시 통계적인 유의차를 보이지 않았다.
- 실험에 사용된 5개의 군 간의 체중 증가량은 genis- tein, daidzein과 17Q-estradiol 제공군과 난소절제(OVX) 군 사이에서 통계적 유의성이 없었으며, 대퇴골의 무게, 길이, breaking force 및 stiffiness도 통계적인 유의성이 없는 것으로 나타났다.
- 이 결과는 흰쥐의 대퇴골의 실린더모델이 의미가 있으며, 앞으로의 전단응력실험 결과를 모델에 적용하여 흰쥐 대퇴골의 생체역학적인 특성을 찾을 수 있음을 보여주었다.
- 대퇴골의 무게와 길이는 Table 2와 같다. 체중 100g 당 대퇴골의 무게는 SH 군에 비해 난소 절제군에서 평균 169mg 정도 가벼웠으며, 난소 절제군(0VX)은 난소 절제 후 genistein, daidzein과 17(3- estradiol 제공군과 비교하였을 때 2 〜 74 mg 정도 대퇴골의 무게가 적게 나타났다.
후속연구
- 실린더 모델이 흰쥐 대퇴골의 파괴를 예측할 수 있는 의미있는 모델임을 보여주었고, 앞으로의 전단 응력실험 결과를 모델에 적용하여 흰쥐 대퇴골의 생체역학적인 특성을 찾을 수 있음을 보여주었다. 생물체를 대상으로 한 실험에서 생체역학적인 물성 측정이 생리적인 분석과 더불어 중요하고 필요함을 알 수 있었다.
- 이러한 결과는 실험에 사용된 쥐가 성장기이며 이소플라본의 제공방법이 식이였기 때문인 것으로 판단되며, 이소플라본을 경구로 투여하거나 주사하는 방법을 사용할 경우 이소플라본에 의한 유의성을 확인할 수 있을 것으로 판단된다.
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