Abstract
Anti-bone resorption properties of the Korean herbal medicine, CEDR, which is comprised 5 herbs of [Drynariae Rhizoma, Loranthi Ramus, Cibotii Rhizoma, Amydae carapax, Psoraleae semen], were investigated. Mouse calvarial osteoblast cells were isolated and cultured. Mouse osteoblasts, which were stimulated by PTH, $1,25(OH)_2D_3$, $TNF-\alpha$ and IL-1 as bone resorption agents, showed increased collagenolysis by producing the active gelatinase. IL-1 in stimulating bone resorption was examined using fetal mouse long bone organ culture. IL-1 stimulated bone resorption and produced marked resorption when present simultaneously. The results of in vitro cytotoxicities showed that CEDR extracts have no any cytotoxicities in concentrations of $1-60{\mu}g/ml$ and furthermore there is no any cytotoxicity even in concentration of $120{\mu}g/ml$ on mouse calvarial bone cells. CEDR extracts had protective activity against PTH (5 units/ml, or $IL-1{\alpha}$ (1 ng/ml) or $TNF-\alpha$ or $1,25(OH)_2D_3$ (20 ng/ml), $IL-1{\alpha}$ and $IL-1{\beta}-induced$ collagenolysis in the mouse calvarial cells. Pretreatment of the CEDR extracts for 1 h, which by itself had little effect on cell survival, did not enhance the collagenolysis, nor significantly reduced the collagenolysis by pretreatment. Furthermore, the medicinal extracts were shown to have the protective effects against collagenolysis induced by $IL-1{\alpha}$ and $IL-1{\beta}$. Pretreatment of the extracts for 1 h significantly reduced the collagenolysis. Interestingly, the CEDR extracts were shown to have the inhibiting effects against gelatinase enzyme and processing activity induced by the bone resorption agents of PTH, $1,25(OH)_2D_3$, $TNF-\alpha$, $IL-1{\beta}$ and $IL-1{\alpha}$ with strong protective effect in pretreatment with the extracts. CEDR extracts were shown to have the inhibiting effects against $IL-1{\alpha}-$ and $IL-1{\beta}-stimulated$ bone resorption and the effect of the pretreatment with a various concentrations of the medicinal extracts were significant. These results indicated that the CEDR extracts are highly stable and applicable to clinical uses in osteoporosis.
한방에서 건강골(建强骨)시키는 효능이 있는 5가지 약물(골쇄보(骨碎補), 상기생(桑寄生), 김모구척(金毛狗脊), 별갑(別甲), 법파고지(法破古紙))로 구성된 처방(CEDR로 약칭)으로 실험을 하였다. 생쥐의 calvarial osteoblast를 분리하고 배양한 후 실험을 행하였는데, 골 재흡수 인자인 PTH, $1,25(OH)_2D_3$, $TNF-\alpha$, IL-1에 자극받은 osteoblasts는 활동적인 gelatinase를 생산하므로서 collagen 용해를 증가시켰다. 암컷 생쥐의 long bone organ을 culture하여 골 재흡수를 자극하는 IL-1를 실험한 결과, IL-1은 골의 재흡수를 자극하였으며 동시에 존재해있을 때에는 뚜렷한 재흡수를 보였다. 더욱이, indomethacin과 dexamethasone이 $IL-1{\alpha}$의 투여량 증가에 대한 영향을 관찰하였을 때에는 indomethacin과 dexamethasone은 IL-1의 투여량에 대한 곡선 그래프를 오른쪽으로 이동시켰다. 시험관내에서 세포 독성에 대하여 관찰하였을 때, CEDR추출물은 $1-60{\mu}g/ml$의 농도에서 아무런 세포 독성이 나타나지 않았으며, 뿐만 아니라 생쥐의 두개골 세포에서는 $120{\mu}g/ml$ 농도에서 전혀 세포독성이 관찰되지 않았다. CEDR 추출물은 생쥐의 calvarial cells에서 PTH (5 units/ml), $IL-1{\alpha}$ (1 ng/ml), $TNF-\alpha$, $1,25(OH)_2D_3$ (20 ng/ml) 및 $IL-1{\alpha}$, $IL-1{\beta}$에 유도되는 collagen 용해를 보호하는 효과가 있었다. CEDR 추출물을 1시간동안 전처리하였을 때, 그 자체로는 세포 생존에 영향이 없었으며, collagen 용해를 증가시키지도 않았으며 전처치로 collagen 용해를 유의성있게 감소시키지도 않았다. 게다가, 추출물은 $IL-1{\alpha}$와 $IL-1{\beta}$에 의해 유도되는 collagen 용해를 방지하는 효과가 있었다. 1시간 동안 전처리로 한 결과, collagen 용해를 유의성있게 감소시켰다. 흥미로운 것은 CEDR 추출물이 gelatinase 활성과 PTH, $1,25(OH)_2D_3$, $TNF-\alpha$, $IL-1{\beta}$ 및 $IL-1{\alpha}$의 재흡수 인자에 유도되어 진행되는 활성을 억제하였으며, CEDR 전처리시에는 강력한 보호 효과를 나타내었다. CEDR 추출물은 $IL-1{\alpha}$와 $IL-1{\beta}$에 자극되는 골 재흡수를 억제하는 효과를 나타내였으며, 또한 농도를 다양하게 한 CEDR의 전처리시에는 유의성이 있었다. Indomethacin과 dexamethasone의 비 스테로이드성 항 염증 인자에 의한 IL-1에 자극받은 골 재흡수를 억제하는 정도와 현상은 CEDR 추출물을 생쥐의 두개골 배양 시스템에 적용시켜 얻은 결과와 유사하였다. 이러한 결과들로 보건데, CEDR 추출물은 임상적으로 골다공증의 치료에 매우 안정적으로 적용할 수 있음을 제시하고 있다.