보고서 정보
주관연구기관 |
연세대학교 Yonsei University |
연구책임자 |
유윤정
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2003-05 |
과제시작연도 |
2002 |
주관부처 |
보건복지부 |
사업 관리 기관 |
한국보건산업진흥원 Korea Health Industry Development Institute |
등록번호 |
TRKO200400000135 |
과제고유번호 |
1460002298 |
사업명 |
보건의료기술개발사업 |
DB 구축일자 |
2013-04-18
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키워드 |
쑥.파골세포.Arternisia asiatica.osteoclast.Porphyromonas gingivalis.Treponema denticola.Treponema socranskii.
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초록
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목적 : 치주염은 치태내 세균에 의하여 치아지지조직인 치조골이 파괴되는 염증성질환으로서 치아상실의 주된 원인이다. 원인인 치태 세균을 제거하고 염증조직을 제거하는 경우에도 치조골의 완전한 재생에는 한계가 있어 치주면 예방의 중요성이 강조되었다. 치조골파괴는 치태내 세균에 의한 골형성 억제 및 과도한 골흡수에 의하여 야기된다. 파골세포 (osteoclast)는 골을 흡수하는 tartrate resistant acid phosphatase (TRAP) 양성 다핵세포이며 파골세포의 분화는 파골세포분화 유도인자인 osteoclast dif
목적 : 치주염은 치태내 세균에 의하여 치아지지조직인 치조골이 파괴되는 염증성질환으로서 치아상실의 주된 원인이다. 원인인 치태 세균을 제거하고 염증조직을 제거하는 경우에도 치조골의 완전한 재생에는 한계가 있어 치주면 예방의 중요성이 강조되었다. 치조골파괴는 치태내 세균에 의한 골형성 억제 및 과도한 골흡수에 의하여 야기된다. 파골세포 (osteoclast)는 골을 흡수하는 tartrate resistant acid phosphatase (TRAP) 양성 다핵세포이며 파골세포의 분화는 파골세포분화 유도인자인 osteoclast differentiation factor (ODF) 의존 경로 및 비 의존 경로에 의하여 유도된다. ODF는 조골세포 (osteoblast)로부터 생성되며 prostaglandin E₂ (PGE₂), interleukin (IL)-1β, IL-6 및 tumor necrosis factor (TNF)-α는 조골세포의 ODF발현을 증가시킨다. 쑥 (Artemisia asiatica)은 오래 전부터 민간요법에 이용되어 왔으며 항균, 항염, 항암 및 항산화 작용이 보고 되었으나 뼈에 대한 작용 및 치주염 예방에 대한 효능은 알려져 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 1) 치주염의 원인균인 Porphyromonas gingivalis, Treponema denticola 및 Treponema socranskii의 파골세포형성 유도기작 및 2) 쑥의 이들 세균에 의한 파골세포형성 억제기작을 분석하여 골흡수 예방 및 억제제로서 쑥의 활용 가능성을 평가하였다.
방법: P. gingivalis, T. denticola 및 T socranskii를 배양한 후 초음파로 분쇄하여 실험에 사용하였으며 쑥은 에탄올로 추출하여 사용하였다. 파골세포형성능은 마우스 두개골로부터 분리한 조골세포 및 파골세포 전구세포를 함유한 골수세포를 4일간 같이 배양하는 혼합배양법으로 확인하였으며 형성된 파골세포의 수는 파골세포분화표식인자인 TRAP 염색을 하여 확인하였다. 마우수 두개골로부터 분리한 조골세포의 ODF, PGE₂, IL-1β, TNF-α 및 IL-6의 발현은 중합효소연쇄반응법 (reverse transcriptase-polymerase chain reaction, RT-PCR) 또는 면역효소흡착법 (enzyme linked immunosorbent assay, ELISA)으로 평가하였다. 균분쇄액 및 쑥추출물의 세포독성능은 MTT방법으로 평가하였다.
연구결과: 혼합배양에서 쑥추출물은 100 μg/ml에서, P. gingivalis, T. denticola 및 T. socranskii는 각각 1 μg/ml, 50 μg/ml 및 50 μg/ml에서 세포독성을 나타내었다. P. gingivalis는 0.01-0.1 μg/ml, T. denticola 및 T. socranskii는 1-10 μg/ml에서 TRAP 양성 다핵세포의 형성을 유도하였다. 각 세균분쇄액은 조골세포의 ODF, IL-1β 및 TNF-α mRNA의 발현 그리고 PGE₂의 생성을 증가시켰으며 IL-6 mRNA의 발현에는 영향을 주지 않았다.
혼합배양에서 ODF의 억제제인 osteoprotegerin (OPG)는 각 세균에 의한 파골세포형성을 완전히 억제하였으며, PGE₂ 합성억제 인자인 indomethacin, 그리고 IL-1β 및 TNF-α의 억제물질인 anti-IL-1β antibody (Ab) 및 anti-TNF-α Ab는 각 세균분쇄액에 의한 파골세포형성을 일부 감소시켰다. 또한 indomethacin, anti-IL-1β Ab 및 anti-TNF-α Ab는 각 세균분쇄액에 의한 조골세포의 ODF 발현을 저하시켰다. 쑥추출물은 25-50 μg/ml에서 P. gingivalis (0.1 μg/ml), T, denticola (1 μg/ml) 및 T. socranskii (1 μg/ml)에 의한 파골세포형성을 억제하였다. 또한 쑥추출물 (50 μg/ml)은 각 세균에 의한 조골세포의 ODF, IL-1β 및 TNF-α mRNA 발현 및 PGE₂ 생성을 억제하였다.
결론: 이들 연구결과는 P. gingivalis, T. denticola 및 T. socranskii에 의한 파골세포형성이 ODF 의존 경로에 의하며 유도되며 각 세균에 의한 조골세포의 ODF 발현에 PGE₂, IL-1β 및 TNF-α 가 관여함을 시사한다. 또한 쑥추출물은 조골세포의 ODF, PGE₂, IL-1β 및 TNF-α의 발현을 저하시켜 세균에 의한 파골세포의 문화를 억제하였다. 이는 쑥 추출물이 골흡수 억제제로서 치주염 예방 및 치료제로서 활용될 수 있음을 시사한다 (Fig 1).
Abstract
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Purpose: Alveolar bone resorption followed by loss of teeth is clinically the most important issue in periodontitis. Bacteria harbored in periodontal pockets play a major part in bone destruction. Osteoclasts are multinucleated cells with bone-resorbing activity. Osteoclast formation is induced by o
Purpose: Alveolar bone resorption followed by loss of teeth is clinically the most important issue in periodontitis. Bacteria harbored in periodontal pockets play a major part in bone destruction. Osteoclasts are multinucleated cells with bone-resorbing activity. Osteoclast formation is induced by osteoclast differentiation factor (ODF)-dependent or -independent pathway. ODF is expressed by osteoblasts and ODF expression is increased by various factors including prostaglandin E₂ (PGE₂), interleukin (IL)-1β, IL-6, and tumor necrosis factor (TNF)-α. Artemisia asiatica (A. asiaticai) has been used in traditional oriental medicine. Previous studies revealed that A. asiarica has anti-inflammatory, anti-oxidative, cytoprotective, and anti-tumor effects, but its effects on bone tissue and periodontitis are not clarified. To elucidate the effect of A. asiatica on bone resorption induced by periodontopathogens such as Porphyromonas gingivalis, Treponema denticola, and Treponema socranskii, we observed 1) the mechanism of osteoclast formation induced by sonicates of P. gingivalis, T. denticola, and T. socranskii and 2) the inhibitory effect of ethanol extract of A. asiatica on osteoclast formation stimulated by sonicates of P. gingivalis, T. denticola, and T. socranskii.
Method: The osteoclast formation was determined in coculture system using mouse calvaria-derived osteoblasts and bone marrow cells. TRAP-positive multinucleated cells containing more than three unclei were counted as osteoclasts. The expression of ODF, IL-1β, TNF-α, IL-6, and PGE₂ in osteoblasts was determined by reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR) or enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Cytotoxic effect of A. asiatica and bacteria sonicates was estimated by MTT assay.
Results: In coculture, ethanol extract of A. asiatica showed cytotoxic effect at 100 μg/ml. Sonicates of P. gingivalis, T. denticola, and T. socranskii affected on viability of cells at 1μg/ml, 50 μg/ml, and 50 μg/ml, respectively. Sonicates of P. gingivalis (0.01-0.1 μg/ml), T. denticola (0.1-10 μg/ml), and T. socranskii (0.1-10 μg/ml) stimulated osteoclast formation in cocluture system. Each bacteria sonicate increased the mRNA expression of ODF, IL-1β, and TNF-α and did not affect on mRNA expression of IL-6 in osteoblasts. PGE₂ production of osteoblasts was enhanced by each bacteria sonicate. Osteoprotegerin (OPG, an inhibitor of ODF) completely suppressed the osteoclast formation in cocluture system. Each bacteria sonicate increased the mRNA expression of ODF, IL-1β, and TNF-α and did not affect on mRNA expression of IL-6 in osteoblasts. PGE₂ production of osteoblasts was enhanced by each bacteria sonicate. Osteoprotegerin (OPG, an inhibitor of ODF) completely suppressed the osteoclast formation activity of each bacteria sonicate. Indomethacin (an inhibitor of PGE₂ synthesis), anti-IL-1β antibody (Ab), and anti-TNF-α Ab partially decreased the number of osteoclast induced by each bacteria sonicate. In addition, indomethacin, anti-IL-1β Ab, and anti-TNF-α Ab decreased the expression of ODF in osteoblasts stimulated by sonicates of P. gingivalis, T. denticola, and T. socranskii. Ethanol extracts of A. asiatica (25-50 μg/ml) suppressed the induction of osteoclast formation by sonicates of P. gingivalis (0.1 μg/ml), T. denticola (1 μg/ml), and T. socranskii (1 μg/ml). Ethanol extract of A. asiatica (50 μg/ml) decreased the mRNA expression of ODF, IL-1β, and TNF-α and the production of PGE₂ in osteoblasts.Conclusion: These results suggest that the increase of ODF expression in osteoblasts via PGE₂, IL-1β, and TNF-α plays an important role in osteoclast formation induced by P. gingivalis, T. denticola, and T. socranskii and that A. asiatica suppressed osteoclastogenesis via inhibition of ODF, PGE₂, IL-1β, and TNF-α expression stimulated by these bacteria. Taken together, these findings indicate that A. asiatica possesses potential inhibitory activity against bone resorption and may be used as preventive or treatment agents for periodontitis.
목차 Contents
- 표지 ...1
- 제출문 ...2
- 목차 ...3
- I. 연구개발결과 요약문 ...4
- 요약문 ...4
- Project Summary ...6
- II. 연구개발과제 연구결과...8
- 1 연구개발과제의 최종 연구개발 목표...8
- 2. 연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 결과...13
- 3. 연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론...25
- 4. 연구개발과제의 연구성과 및 목표달성도...27
- 5. 연구개발과제의 활용계획...29
- 6. 참고문헌...30
- 7. 첨부서류...33
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