[논문]우슬(牛膝) 등 복합 추출물의 monosodium iodoacetate로 유발한 흰쥐 골관절염에 대한 효과

김명규; 서일복; 임강현; 정태진; 김진석

doi:10.6116/kjh.2017.32.1.83.

Abstract ▼ AI-Helper

Objectives : The present study was designed to determine the effects of mixture of Achyranthis Japonicae Radix, Scutellariae Radix, and Acanthopanacis Cortex on monosodium iodoacetate (MIA)-induced osteoarthritis in rats. The mixture was composed of Achyranthis Japonicae Radix, Scutellariae Radix, a...

Objectives : The present study was designed to determine the effects of mixture of Achyranthis Japonicae Radix, Scutellariae Radix, and Acanthopanacis Cortex on monosodium iodoacetate (MIA)-induced osteoarthritis in rats. The mixture was composed of Achyranthis Japonicae Radix, Scutellariae Radix, and Acanthopanacis Cortex extracts. Methods : Arthritis was induced by injection of MIA into knee joints of rats. At the end of experiment, gross examination on the articular structures of knee joints were performed. Proteoglycan (PG) contents in articular cartilages were analysed as well. Tumor necrosis $factor-{\alpha}$($TNF-{\alpha}$) and $interleukin-1{\beta}$ ($IL-1{\beta}$) contents in synovial fluids were measured by ELISA method and matrix metalloproteinase 2 (MMP2), MMP9, and tissue inhibitors of metalloproteinase 1 (TIMP1) mRNA were measured by a realtime PCR. Results : The surfaces of the articular cartilage were observed. The severity of osteoarthritis in the treated group were alleviated compared with control group. PG contents in articular cartilages of the treated group were increased compared with control group. $IL-1{\beta}$ contents in synovial fluids of the treated group were significantly decreased compared with control group. MMP2 and MMP9 mRNA contents in articular cartilages were significantly decreased compared with control group and TIMP1 mRNA contents were increased compared with control group. Conclusions : On the basis of these results, we concluded that Achyranthis Japonicae Radix-containing mixture treatment has anti-arthritic effects on the MIA-induced osteoarthritis in rats. And the effects were related with the reduction of $IL-1{\beta}$ in synovial membranes and the consequent reduction of MMP2 and MMP9 expressions.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

7 세포에 대한 우수한 항염증 효능을 확인하였다⁶⁾. 이에 본 논문에서는 monosodium iodoacetate (MIA)로 유발 된 골관절염 초기 모델에 ASA를 투여하여 체중 변화, 슬관절 내부의 조직변화, 관절연골의 proteoglycan (PG) 함유율 변화, 활액 내 tumor necrosis factor-α(TNF-α), interleukin-1β(IL-1β) 함량 변화, 및 관절 연골의 matrix metalloproteinase (MMP)2, MMP9, tissue inhibitors of metalloproteinase (TIMP)1 mRNA 변화를 측정하여 골관절염 동물모델에 대한 ASA의 효과를 확인하고자 하였다.

제안 방법

본 논문에서는 한의학적 효능과 항염증 효능을 근거로 하여 도출된 ASA의 골관절염에 대한 유효성을 확인하고자 흰쥐의 슬관절강 내로 MIA를 주입하여 골관절염을 유발한 후 ASA를 경구투여하여 슬관절의 연골 상태를 관찰하고, 관절연골내 PG 함유율과 활액내 TNF-α, IL-1β의 함량 및 MMP2, MMP9, TIMP1 발현을 측정하였다.
1 ㎖을 주사하여 골관절염을 유발시키면서 21일간 1일 1회 추출물 (20, 100, 및 500 ㎎/㎏)을 경구투여 하였다. 양성대조군은 양쪽 슬관절강 내에 각각 MIA 용액 0.1 ㎖을 주사하여 골관절염을 유발시키면서 21일간 1일 1회 celecoxib (10 ㎎/㎏)를 경구투여 하였다.
실험동물을 실험환경에 일주일간 적응 시킨 후 체중을 측정하여 각 군당 체중이 고르게 8마리씩을 배정하였다. 정상군 (Sham group)은 양쪽 슬관절강 내에 각각 주사용 생리식염수 0.1 ㎖을 주사하고 21일간 1일 1회 증류수를 경구투여 하였다. 대조군 (Control group)은 양쪽 슬관절강 내에 각각 MIA 용액 0.1 ㎖을 주사하여 골관절염을 유발시키면서 21일간 1일 1회 증류수를 경구투여 하였다. ASA 처치군 (Treated group)은 양쪽 슬관절강 내에 각각 MIA 용액 0.

대상 데이터

ASA는 후스타일 (한국)에서 제조한 추출물 (牛膝:黃芩:五加皮 = 1:1:1, 70% 에탄올 추출)을 제공받아 사용하였으며, 냉장 보관한 시료를 사용 당일 아침에 증류수에 각각 20 ㎎/㎏, 100 ㎎/㎏, 500 ㎎/㎏의 용량으로 투여하기 위해 각각 4 ㎎/㎖, 20 ㎎/㎖ 100 ㎎/㎖로 용해한 후, 실험동물 체중 당 5 ㎖/㎏의 양으로 경구투여하였다. 양성대조군으로 사용한 celecoxib (Sigma, USA)는 10 ㎎/㎏ 용량으로 투여하기 위해 올리브유에 10 ㎎/㎖ 농도로 현탁시킨 후, 실험동물 체중 당 1 ㎖/㎏의 양으로 경구투여하였다.
체중 250 ~ 300 g 내외의 수컷 Sprague-Dawley계 흰쥐 (샘타코, 한국)를 구입하여 세명대학교 청정동물사육실 (온도 23±1 ℃, 습도 55±5 %, 12시간 주기 명암)내에서 1주일 간 실험실 환경에 적응시키고, 실험에 사용하였다. 실험기간동안 사료 (제일제당, 한국)와 음수는 자유 섭취케 하였다.

데이터처리

1 ㎖을 주사하여 골관절염을 유발시키면서 21일간 1일 1회 증류수를 경구투여 하였다. ASA 처치군 (Treated group)은 양쪽 슬관절강 내에 각각 MIA 용액 0.1 ㎖을 주사하여 골관절염을 유발시키면서 21일간 1일 1회 추출물 (20, 100, 및 500 ㎎/㎏)을 경구투여 하였다. 양성대조군은 양쪽 슬관절강 내에 각각 MIA 용액 0.
측정항목의 유의성 분석은 통계 프로그램 (GraphPad Prizm 6, USA)을 이용하여 일원분산분석 (one-way ANOVA)과 사후분석 (Dunnett's post hoc test)을 실시하여 검증하였으며, 유의성은 p<0.05 수준에서 판단하였고, 모든 측정치는 mean ± S.E.M.으로 표시 하였다.

성능/효과

1. 牛膝 등 복합 추출물은 MIA로 유발한 골관절염 모델에서 관절 연골 손상을 보호하였으며, PG함량 손실을 통계적으로 유의하게 억제하였다.
2. 牛膝 등 복합 추출물은 MIA로 유발한 골관절염 모델에서 활액 내 IL-1β의 발현 증가를 통계적으로 유의하게 억제하였다.
3. 牛膝 등 복합 추출물은 MIA로 유발한 골관절염 모델에서 관절 연골 내 MMP2 및 MMP9의 발현증가를 억제하였고 TIMP1의 발현을 증가시켰다.

후속연구

본 연구 결과로 미루어 보아, 본 ASA 약물은 MIA로 유발한 골관절염 모델에서 관절연골 보호효과를 보였으며, 이는 IL-1β의 발현 억제를 통해 MMP2 및 MMP9의 발현증가를 억제하고 TIMP1의 발현 감소를 회복시키는 기전으로 골관절염 치료효과를 보인 것으로 생각되며, 본 연구결과는 한약 복합물의 효능에 대한 현대과학적 유효성을 밝히는 일에 근거자료로 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	현재까지 골관절염의 치료목적은 무엇이었는가?	현재까지 골관절염의 치료목적은 관절의 구조적 손상을 억제 또는 회복시키는 방향이 아니고 증상완화에 초점을 맞추어 통증을 줄이고, 질병의 진행을 지연, 관절의 기능과 삶의 질을 유지시키는데 목적이 있었다. 그러나, 최근 골관절염의 병인에 대한 연구가 진행되어 짐에 따라 병의 진행을 차단하거나 지연시키고, 연골 손상을 회복시킬 수 있는 새로운 치료법들을 찾기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다4).
	골관절염은 어떤 특성을 가진 질환인가?	골관절염은 여러 가지 원인에 의해 관절 손상이 유발된 이후, 국소 관절에 점진적인 관절연골의 소실 및 그와 관련된 2차적인 변화와 증상을 동반하는 질환으로1), 관절 간격 감소, 연골 변화, 통증, 관절변형 및 기능의 악화를 초래한다2).
	경골 근위단 관절연골내의 PG 변성을 확인하기 위하여 박절편된 표본을 Safranin O 염색하여 관찰한 결과는 어떠했는가?	Safranine O 염색하여 관찰한 정상군의 관절연골은 진한 짙은 분홍색으로 전층이 염색되어 PG 함유량이 풍부한 상태로 관찰되었다. 대조군의 관절연골층 중앙부위는 형태를 유지하고 있었으나 safranine O 염색에 매우 옅게 염색되거나 또는 전혀 염색되지 않았다. 약물 투여군은 모든 농도에서 대조군에 비해서 염색된 범위 및 강도가 증가되어 있었다 (Figure 3). 칼라영상분석기를 통해서 측정된 각 군에서의 safranine O 염색정도를 관절연골내 PG 함유율로 평가하였다.

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