Properties of stretch-activated $K^+$ channels in an G292 osteoblast-like cell

G292 세포에서 세포막 신장으로 활성화되는 $K^+$통로의 특성

[$K^+$]-selective ion channels were studied in excised inside-out membrane patches from human osteoblast-like cells (G292). Three classes of $K^+$channels were present and could be distinguished on the basis of conductance. Conductances were $270\pm27\;pS,\;113\pm12\;pS,\;48\pm8\;pS$ according to their approximate conductances in symmetrical 140 mM KCl saline at holding potential of -80 mV It was found that the small conductance (48 pS) $K^+$channel activation was dependent on membrane voltage. In current-voltage relationship, small conductance $K^+$channel showed outward rectification, and it was activated by the positive potential inside the membrane. In recordings, single channel currents were activayed by a negative pressure outside the membrane. The membrane pressure increased $P_{open}$ of the $K^+$ channel in a pressure-dependent manner. In the excised-patch clamp recordings, G292 osteoblast-like cells have been shown to contain three types of $K^+$ channels. Only the small conductance (48 pS) $K^+$channel is sensitive to the membrane stretch. These findings suggest that a hyperpolarizing current, mediated in part by this channel, may be associated with early events during the mechanical loading of the osteoblast. In G292 osteoblast-like cells, $K^+$channel is sensitive to membrane tension, and may represent a unique adaptation of the bone cell membrane to mechanical stress.

본 연구에서는 인체 골종양에서 유래한 G292세포를 이용하여 압력으로 세포막을 신장(stretch)시켰을 때 $K^+$통로의 전기적 찰성 변화를 연구하였다. 배양된 세포에서 유골전극을 이용하여 세포막 내측이 유리전극의 외부로 향하도록 inside-out patch를 얻어 단일이온통로전류를 막전압고정법 (patch clamp recording)으로 기록하였다. G292세포의 세포막 내외에 140 mM KCl 용액이 있는 상태에서 유리전극내 전압을 -80 mV로 고정했을 때 전도성이 $270\pm27\;pS,\;113\pm12\;pS,\;48\pm8\;pS$인 3가지 종류의 $K^+$통로를 관찰하였다. 전도성이 낮은 48 pS의 $K^+$통로는 모든 세포막에서 관찰하였으며 270 pS 및 113 pS의 $K^+$ 통로는 일부 세포에서만 관찰하였다. 48 pS의 $K^+$통로는 세포막 외측에 음의 전압을 가하면 활성화되고 양의 전압을 가하면 활성화되지 않는 외향성 정류특성을 보였다. 세포막 외측에 음압을 가하면 48 pS의 $K^+$통로는 활성화되었으며 이온 통로가 열리는 확률($P_{open}$)이 가하는 압력에 비례하여 증가하였다. 이러한 결과는 G292세포주에 3가지 종류의 $K^+$통로가 존재하며 전도성이 낮은 48 pS의 $K^+$통로만이 세포막 신장에 의하여 직접적으로 활성화되는 특성을 보였다. 이러한 $K^+$ 통로의 활성화는 세포가 기계적 자극을 받아 세포막이 신장되면 세포막전압을 과분극시키며 조골세포에서 기계적 감수기로서의 기능을 수행하여 조골세포의 골개조에 관여할 것으로 추측된다.순에서는 수술 후 잉여 연조직에 의한 두께의 증가가 나타나고 상순에서는 구륜근에 의한 장력에 의해 상순의 두께가 감소하였다가 보정 기간 후 새로운 악골 위치로 적응하는 것으로 생각된다.다. 5. II급고무줄과 수직고무줄 적용 시를 비교해 보면 수직고무줄 장착시 전치부 치근막에 인장력이 더 넓게, 그 크기는 더 작게 나타났다. 반면에 구치부 치근막에 나타나는 응력의 분포와 크기는 별 차이를 보이지 않았다. 5. 전치부 치근막 인장부위에서 인장력은 견치에서 제일 컸다.상적 제1대구치간 치열궁 폭경의 예측이 1 mm의 오차한계 이내로 예측된 경우는 Cha 들의 예측식이 $40\%$ 로 가장 높으며, Pont와 Schmuth의 예측식은 각각 $29\%$와 $13\%$ 이었다. 이상의 결과는 상악 절치의 근원심 폭경의 합으로부터 이상적 제1소구치간 치열궁 폭경 및 제1대구치간 치열궁 폭경을 예측하는 것은 임상적 신뢰성이 낮을 것임을 시사한다.교정력을 효과적으로 전체 치열로 전달할 수 있는 독특한 기계적 특성을 지니고 있는 것으로 생각된다..7. 구순 반흔 제거수술시기로는 4-6세군 ($27.5\%$), 6-8세군 ($19.6\%$), 2-4세군 ($13.7\%$)이 $60\%$이상을 차지하여 초등학교 취학 전에 구순의 반흔을 제거하려 함을 알 수 있었다. 8. 비변형 교정수술시기로는 0-2세군 ($7.1\%$), 2-4세군 ($14.3\%$), 4-6세군 ($21.4\%$), 6-8세군 ($14.3\%$)으로 초등학교 취학이전이 $57.1\%$로서 최근의 조기 치료경향을 반영하는 것으로 보인다.