The Effects of Mechanical Stress on Alkaline Phosphatase Activity of MC3T3-E1 Cells

기계적 자극이 MC3T3-EI 세포의 Alkaline Phosphatase Activity에 미치는 영향

Orthodontic force is a mechanical stress controlling both of tooth movement and skeletal growth. The mechanical stress stimulate bone cells that may exert some influence on bone remodeling. The purpose of this study was to evaluate the difference in cellular activity depending on mechanical stresses such as compressive and tensile force by determining the alkaline phosphatase(ALP) activity. A clonal osteogenic cell line MC3T3-E1 was seeded into a 24-well plate($2{\times}10^4/well$). At the confluent phase, a continuous compressive hydrostatic pressure($25g/cm^2$, $300g/cm^2$) and continuous tensile hydrostatic pressure($-25g/cm^2$, $-300g/cm^2$) were applied for 4, 6, 10, 14, 18, 20 days respectively by a diaphgragm pump. At the end of the stimulation period, cell layers were prepared for ALP activity assay. The ALP activity of the compressive group increased more than that of the tensile group at same force magnitude, whereas the cells responded to a similar pattern regardless of the type of mechanical stress The ALP activity of the compressive and tensile group turned into the level of the control group as the length of time increased. These results indicated that a mechanical stress may be more effective on cellular activity during active cellular proliferation and differentiation periods. The time to achieve maximum ALP activity was delayed as the mechanical stress increased in both the compressive and the tensile group. Accordingly, the magnitude of the stress rather than the type of mechanical stress may have more influence on cellular activity.

교정력은 치아이동과 악골성장을 조절하는 기계적 자극이며, 이러한 기계적 자극에 골세포가 반응하므로써 치조골과 악골의 개조가 일어난다. 이러한 기계적 자극은 크게 압축력과 인장력으로 대별된다. 따라서 본 연구는 인장력 및 압축력의 서로다른 기계적자극이 세포활성에 미치는 차이를 알아보기 위하여 조골세포주 MC3T3-E1 세포를 24well 배양접시에 well당 $2{\times}10^4$개의 세포를 넣어 배양한 후, 밀생상태가 되었을때 Diaphragm pump을 사용하여, $25g/cm^2$ 및 $300g/cm^2$의 압축력과 $-25g/cm^2$ 및 $-300g/cm^2$의 인장력을 지속적으로 가하였다. 배양한 후 각각 4일, 6일, 10일, 14일, 18일, 20일째에 ALP활성을 측정한 결과 같은 크기의 압력에서는 인장력에 비해 압축력을 가한 경우에서 ALP활성도가 증가되었으나, 세포는 기계적 자극의 양상 즉 압축력과 인장력을 구별하여 다르게 반응을 하지는 않는 것 같았다. 인장력과 압축력 모두에서 ALP활성도는 시간이 지남에 따라 대조군 수준으로 돌아왔다. 이는 기계적 자극은 세포의 증식과 분화가 왕성한 시기에 세포활성도에 더 크게 영향을 미치는 것으로 생각되며, 압축력과 인장력에 관계없이 기계적 자극의 양이 클수록 ALP활성도의 최고치 도달시간이 지연되어, 기계적 자극의 세기는 세포 활성도에 영향을 미칠 것으로 사료된다.