[논문]파골세포의 골 흡수에 미치는 녹용의 억제효과

김윤경; 최윤홍; 송정훈; 장성조; 김현정; 이창훈; 안선호; 이지은; 김정중; 최민규

파골세포의 골 흡수에 미치는 녹용의 억제효과
Inhibitory Effect of Deer Antler on Osteoclastic Bone Resorption 원문보기

동의생리병리학회지 = Journal of physiology & pathology in Korean Medicine, v.23 no.6, 2009년, pp.1299 - 1304

Abstract ▼ AI-Helper

We have previously shown that water extract of deer antler (WEDA) inhibited RANKL-mediated osteoclast differentiation from bone marrow macrophages by suppressing c-Fos and NFATc1 expression. Thus, we examined the effect of WEDA in inflammation-induced bone loss in vivo. Here we found that WEDA inhibited osteoblast-supported osteoclast differentiation induced by lipopolysaccharide (LPS). However, WEDA did not suppress the expression of receptor activator of NF-${\kappa}B$ ligand (RANKL) in response to LPS in osteoblasts. WEDA also inhibited the bone resorptive activity of mature osteoclasts. To examine the effect of WEDA on bone loss, when LPS injected subcutaneously in mice, bone loss was greatly increased, but WEDA treatment inhibited LPS-mediated bone loss. Taken together, we conclude that WEDA inhibited osteoclast differentiation and bone resorption in vitro and in vivo. Thus WEDA may be useful in the treatment of bone-related disorders.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

. 그러나 생체 내에서 파골세포의 분화와 골 흡수에 녹용의 효과를 검증하기 위해 생체 내에서 파골세포의 분화에 중요한 역할을 하는 조골세포와 파골세포의 분화에 녹용의 효과를 규명하고자 하였다. 조골세포와 골수세포를 공배양하고 파골세포의 분화를 유도하여 골 흡수를 촉진하는 LPS와 녹용 추출물을 처리 하였다.
다음으로 파골세포의 골 흡수에 녹용 추출물의 효과를 연구하였다. 골수세포와 조골세포의 공배양으로 얻은 성숙 파골세포를 hydroxyapatite plate에 첨가하고 녹용 추출물을 농도별로 처리하였다.
녹용은 면역 질환 치료제로 사용되고 관절염 치료에 좋은 효과를 나타낸다고 보고되었다²³⁾. 따라서 본 연구에서 저자는 생체 내 골 질환 모델에서 녹용의 효과를 검증하고자 하였다. 생체 내 파골세포는 조골세포에서 발현하는 RANKL과 염증 부위의 T 세포에서 발현 되는 RANKL에 의해 파골세포 형성이 유도되어 골 흡수가 증가된다.
비록 녹용 추출물은 조골세포에서 발현되는 RANKL에 의한 파골세포 분화에 억제 효과가 나타났지만 생체 내 골의 손실에 대한 녹용 추출물의 효과는 알 수 없었다. 따라서 저자는 LPS를 투여한 생쥐에서 녹용추출물의 효과를 검증하였다. 녹용 추출물은 LPS에 의해 유도되는 골 손실을 억제하였다(Fig.
본 연구에서 생체 내 골 손실에 미치는 녹용의 효과를 검증하고자 하였다.
생체 내 파골세포는 조골세포에서 발현하는 RANKL과 염증 부위의 T 세포에서 발현 되는 RANKL에 의해 파골세포 형성이 유도되어 골 흡수가 증가된다. 저자는 강력한 염증 유도제인 lipopolysaccharide (LPS)를 이용하여 조골세포에 의존적인 파골세포 분화에 미치는 녹용의 효과를 규명하고자 하였으며 골 질환 생쥐 모델에서 녹용의 효과를 검증하고자 하였다.

제안 방법

/well) 48-well plate에 첨가하고 ascorbic acid (50 μg/ml)와 β-glycerophosphate (10 mM)를 처리하고 녹용 추출물을 투여하여 7일간 배양하였다. 7일간 배양 후 alkaline phosphatase (ALP) 용액으로 염색하고 파란색으로 염색된 세포를 조골세포로 간주하였다.
RANKL sense, 5'-CAGGTTTGCAGGACTCGAC-3' ; RANKL antisense 5'-AGCAGGGAAGGGTTGGACA-3 '; GAPDH sense, 5'-ACCACAGTCCATGCCATCAC-3' ; GAPDH antisense, 5'-TCCACCACCCTGTTGCTGTA-3' ; PCR 후, PCR 산물은 1% agarose gel에서 전기영동하고 Et-Br로 염색하여 U.V.상에서 관찰했다.
다음으로 파골세포의 골 흡수에 녹용 추출물의 효과를 연구하였다. 골수세포와 조골세포의 공배양으로 얻은 성숙 파골세포를 hydroxyapatite plate에 첨가하고 녹용 추출물을 농도별로 처리하였다. 대조군에서는 파골세포에 의해 hydroxyapatite가 흡수되었지만 녹용 추출물을 처리한 실험군에서는 농도 증감에 따라 hydroxyapatite 흡수가 억제되는 것을 확인하였다(Fig.
녹용 추출물이 생체 내에서 골 파괴를 억제하는 효과를 관찰하였다. 골은 골의 흡수와 형성에 의해서 양질의 골이 유지되는데 녹용 추출물이 조골세포의 분화에는 어떤 효과를 나타내는지 확인하였다. 조골세포는 ascorbic acid와 β-glycerophosphate를 첨가하고 녹용 추출물을 처리하였다.
녹용 추출물을 전처리한 실험군과 대조군 조골세포에 LPS를 각각 1일과 2일 처리하였다. 실험에 사용한 세포는 TRIzol(Invitrogen) 용액으로 용해하여 제조사의 방법에 따라 RNA를 분리했다.
녹용 추출물이 골수세포에서 파골세포로의 분화와 골 흡수를 억제하였기 때문에 생쥐를 이용하여 생체 내 골 흡수에 녹용추출물의 효과를 검증하였다. LPS는 강력한 염증 인자로 생체 내 검증하였다.
녹용 추출물이 생체 내에서 골 파괴를 억제하는 효과를 관찰하였다. 골은 골의 흡수와 형성에 의해서 양질의 골이 유지되는데 녹용 추출물이 조골세포의 분화에는 어떤 효과를 나타내는지 확인하였다.
. 녹용 추출물이 조골세포에 의한 파골세포의 분화를 억제하였기 때문에 조골세포에 의한 RANKL발현에 녹용 추출물의 효과를 검증하였다. 조골세포에 녹용 추출물을 처리하고 LPS를 처리하였다.
LP촉진하여 골 흡수를 유도한다. 따라서 LPS를 생쥐에 투여하고 녹용 추출물을 투여한 생쥐에서 골 흡수였다젮도를 확인하였다. LPS는 골 흡수를 촉진하였지만 녹용 추출물을 같이 투여한 생쥐에서는 골 흡수가 억제되는 것을 확인할 수 있다(Fig.
골수세포를 얻기 위해 ICR 5주령 생쥐의 대퇴골과 경골을 분리하고 골 속질 공간을 1cc 주사기로 수세하여 골수세포를 얻었다. 또한 생후 1일령 생쥐의 두개골을 적출하고 0.1% collagenase와 0.2% dispase를 이용하여 두개골에서 조골세포를 추출하였다. 조골세포 (2 X 10⁴/well)와 골수세포 (2 X 10⁵/well)는 48-well plate에 첨가하고 LPS와 녹용 추출물을 투여하여 6일간 배양 하였다.
먼저 조골세포와 골수세포를 공배양하고 LPS를 처리하여 파골세포의 분화에 녹용 추출물의 효과를 확인하였다. 녹용 추출물은 LPS를 투여한 파골세포의 분화를 억제하였다.
골 흡수에 녹용의 효과를 관찰하기 위해 녹용 추출물을 농도별로 처리하고 24시간 배양하였다. 배양 후 세포는 제거하고 골 흡수 정도를 분석하였다.
ICR 6주령 생쥐는 마취하고 녹용 추출물(1 mg/생쥐)과 LPS(30 μg/생쥐)를 머리에 피하 주사하였다. 생쥐는 SPF(specifie pathogen free)조건에서 5일간 생육하였다. 5일 후 생쥐는 경추 탈골법으로 희생하고 두개골을 얻었다.
2% dispase를 이용하여 두개골에서 조골세포를 추출하였다. 조골세포 (2 X 10⁴/well)와 골수세포 (2 X 10⁵/well)는 48-well plate에 첨가하고 LPS와 녹용 추출물을 투여하여 6일간 배양 하였다. 6일 배양 후, 배양한 세포는 TRAP 용액으로 염색하고 붉은색으로 염색된 세포를 파골세포로 간주하였다.
조골세포는 ascorbic acid와 β-glycerophosphate를 첨가하고 녹용 추출물을 처리하였다.
녹용 추출물이 조골세포에 의한 파골세포의 분화를 억제하였기 때문에 조골세포에 의한 RANKL발현에 녹용 추출물의 효과를 검증하였다. 조골세포에 녹용 추출물을 처리하고 LPS를 처리하였다. LPS는 조골세포에서 RANKL의 발현을 촉진하였고 녹용 추출물을 전처리한 실험군 에서도 LPS는 RANKL의 발현을 촉진하였다(Fig.
그러나 생체 내에서 파골세포의 분화와 골 흡수에 녹용의 효과를 검증하기 위해 생체 내에서 파골세포의 분화에 중요한 역할을 하는 조골세포와 파골세포의 분화에 녹용의 효과를 규명하고자 하였다. 조골세포와 골수세포를 공배양하고 파골세포의 분화를 유도하여 골 흡수를 촉진하는 LPS와 녹용 추출물을 처리 하였다. 녹용 추출물 10 μg/ml로 처리한 실험군에서는 억제 효과가 없었지만 녹용 추출물 농도의 증가에 따라 파골세포의 수가 유의하게 억제되었다(Fig.

대상 데이터

A)사에서 구입하였다. Hydroxyapatite-coated plate는 오스코텍(천안, 한국)사의 제품을 사용하였다.
. VitD3, PGE2, LPS, TRAP 용액은 Sigma Aldrich(St. Louis, MO, U.S.A)사에서 구입하였다. Hydroxyapatite-coated plate는 오스코텍(천안, 한국)사의 제품을 사용하였다.
골수세포를 얻기 위해 ICR 5주령 생쥐의 대퇴골과 경골을 분리하고 골 속질 공간을 1cc 주사기로 수세하여 골수세포를 얻었다. 또한 생후 1일령 생쥐의 두개골을 적출하고 0.
녹용(옴니허브, 한국)은 예전에 발표한 논문에서와 같이 추출하여 시료를 얻었다¹⁹⁾. VitD3, PGE2, LPS, TRAP 용액은 Sigma Aldrich(St.
녹용 추출물을 전처리한 실험군과 대조군 조골세포에 LPS를 각각 1일과 2일 처리하였다. 실험에 사용한 세포는 TRIzol(Invitrogen) 용액으로 용해하여 제조사의 방법에 따라 RNA를 분리했다. 분리한 RNA 1 µg은 oligo dT primer, dNTP, buffer, dithiothreitol, RNase inhibitor와 Superscript II reverse transcriptase를 이용해 cDNA를 합성했다.

데이터처리

정량적인 결과는 평균값과 표준편차로 표시하였다. 통계적인 차이는 Student's t-test를 이용하여 분석하였고 p 값이 0.
통계적인 차이는 Student's t-test를 이용하여 분석하였고 p 값이 0.05이하인 경우 통계적으로 유의한 것으로 간주하여 별표(*)로 표시하였다.

성능/효과

조골세포는 ascorbic acid와 β-glycerophosphate를 첨가하고 녹용 추출물을 처리하였다. 7일 후 ALP 염색으로 조골세포의 분화를 관찰하였지만 녹용 추출물은 조골세포의 분화에 효과가 없었다(Fig. 5). 이 결과로 녹용 추출물은 파골세포의 분화와 기능에만 관여한다는 것을 알 수 있다.
또한 녹용 추출물은 파골세포의 골 흡수를 억제하였다. LPS를 생쥐에 투여했을 때 골 손실이 나타났지만 녹용 추출물을 같이 투여한 생쥐에서는 골 손실이 억제되었으며 조골세포의 분화에는 효과가 없었다.
녹용 추출물 10 μg/ml로 처리한 실험군에서는 억제 효과가 없었지만 녹용 추출물 농도의 증가에 따라 파골세포의 수가 유의하게 억제되었다(Fig. 1A).
골수세포와 조골세포의 공배양으로 얻은 성숙 파골세포를 hydroxyapatite plate에 첨가하고 녹용 추출물을 농도별로 처리하였다. 대조군에서는 파골세포에 의해 hydroxyapatite가 흡수되었지만 녹용 추출물을 처리한 실험군에서는 농도 증감에 따라 hydroxyapatite 흡수가 억제되는 것을 확인하였다(Fig. 3). 이 결과는 녹용 추출물이 파골세포의 형성뿐만 아니라 골 흡수도 억제한다고 할 수 있다.
골 손실의 억제는 파골세포의 형성 및 활성의 증가로 발생되지만 최근 조골세포의 활성을 유도하여 골 손실을 억제하는 연구가 보고되고 있다²⁶⁾. 따라서 저자는 조골세포의 분화에 대한 녹용 추출물의 효과를 연구하였지만 조골세포의 분화에 녹용 추출물은 효과가 없었다(Fig. 5). 이들의 결과로 녹용 추출물은 조골세포의 골 형성에는 효과 없이 파골세포의 골 흡수를 억제하여 생체 내 골 손실을 억제한다고 할 수 있다.
. 본 연구에서 녹용 추출물은 조골세포에 의해 유도되는 파골세포 분화를 억제하였다(Fig. 1). LPS는 강력한 염증 유도 인자로 수용체인 Toll-like receptor 4와 결합하여 myeloid differentiation protein 88 (MyD88)을 활성화 시키고 여러 신호 전달물질의 활성화 유도로 조골세포에서 RANKL의 발현을 촉진하여 파골세포의 분화를 유도한다고 보고되었다^8,24).
이들의 결과로 골에 파골세포의 부착이 중요하다 할 수 있다. 본 연구에서 녹용추출물은 분화와 골 흡수를 억제한다는 것을 확인하였다(Fig. 1, 3). 비록 파골세포의 부착과 H+, cathepsin K, TRAP의 분비에 대한 녹용 추출물의 효과를 검증하지 못하였지만 녹용 추출물은 골수세포에서 파골세포의 분화를 억제할 뿐만 아니라 골을 흡수하는 성숙 파골세포의 기능도 억제한다고 할 수 있다.
5). 이 결과로 녹용 추출물은 파골세포의 분화와 기능에만 관여한다는 것을 알 수 있다.
1B). 이 결과로 녹용추출물이 조골세포에 의해 촉진되는 파골세포의 분화를 억제한다고 할 수 있다.
5). 이들의 결과로 녹용 추출물은 조골세포의 골 형성에는 효과 없이 파골세포의 골 흡수를 억제하여 생체 내 골 손실을 억제한다고 할 수 있다.
저자는 녹용 추출물은 RANKL에 의해 유도되는 전사인자 c-Fos와 NFATc1의 발현을 억제하여 파골세포 분화를 억제한다고 보고하였다¹⁹⁾. 이들의 결과로 녹용 추출물은 파골세포의 분화를 조절하는 조골세포에는 영향 없이 골수세포에서 파골세포로의 분화에 직접적으로 관여 한다고 할 수 있다.

후속연구

결론으로 녹용 추출물은 조골세포의 기능에는 관여하지 않고 파골세포에 직접적으로 관여하여 골다공증과 같은 질환에 녹용이 치료제로 이용될 수 있으리라 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	파골세포는 어떤 세포인가?	파골세포는 조혈모세포에서 유래된 세포로 골을 흡수하는 유일한 세포이며 단핵구/대식세포 계열의 세포가 융합되어 파골세포로 분화된다5). 단핵구/대식세포는 파골세포의 전구세포로 receptor activator of NF-κB (RANK) 수용체를 발현하고 조골세포에서 발현하는 RANK ligand (RANKL)와 macrophage-colony stimulating factor (M-CSF)의 자극에 의해서 분화된다1,6).
	생체 내 골 손실에 미치는 녹용의 효과를 검증하고자한 연구 는?	먼저 조골세포와 골수세포를 공배양하고 LPS를 처리하여 파골세포의 분화에 녹용 추출물의 효과를 확인하였다. 녹용 추출물은 LPS를 투여한 파골세포의 분화를 억제하였다. 그러나 LPS에 의한 RANKL 발현 억제에는 효과가 없었다. 이 결과는 녹용 추출물이 파골세포의 분화에 직접적으로 관여한다고 할 수 있다. 또한 녹용 추출물은 파골세포의 골 흡수를 억제하였다. LPS를 생쥐에 투여했을 때 골 손실이 나타났지만 녹용 추출물을 같이 투여한 생쥐에서는 골 손실이 억제되었으며 조골세포의 분화에는 효과가 없었다. 결론으로 녹용 추출물은 조골세포의 기능에는 관여하지 않고 파골세포에 직접적으로 관여하여 골다공증과 같은 질환에 녹용이 치료제로 이용될 수 있으리라 기대한다.
	골 항상성은 무엇과 무엇의 균형에 의해 유지되는가?	골 항상성(Bone homeostasis)은 골 형성과 골 흡수 사이의 균형에 의해 유지된다1). 이러한 균형은 폐경기 여성들의 에스트로젠 결핍과 만성 염증에 의해 쉽게 파괴되는데 골다공증과 류마티스 관절염과 같은 골 손실은 골을 형성하는 조골세포(osteoblast)의 골 형성 억제 보다는 파골세포(osteoclast)의 과도한 활성에 의해 유도된다2,3).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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