The Effect of the IGF-I treated Gingival and Periodontal Ligament Fibroblast on Osteoblasts

IGF-I으로 처리한 치은 및 치주인대 섬유모세포가 골모세포에 미치는 영향

Insulin-like growth factor I (IGF-I) has the local tissue regulating actions. In bone, IGF-I increases the replication of osteoblastic lineage, probably preosteoblasts, and enhances osteoblastic collagen synthesis and matrix composition rates. The purpose of this study was to investigate the local regulatory effect of IGF-I on periodontium totally, both in an autocrine and paracrine manner. To examine the effect of IGF-I directly on osteoblast (OB) of test rats, and indirectlv on OB via periodontal ligament fibroblast (PDLF), and the effect of gingival fibroblast (GF) on OB via cellular paracrine manner for the understanding of humoral action of adjacent tissue, GF and PDLF were obtained from male Sprague-Dawley rats of six to eight weeks of age. OB was obtained iron frontal and parietal calvarial bone of Sprague-Dawley 21day-old-fetus. After each tell was Incubated 24 hours, for collecting conditioned medium, different concentrations of IGF-I (1,10,100 ng/ml,1ml/well) was adding in the GF, PDLF cells, and the supernatant from these cultures was put into the primary OB culture with $1{\times}10^4$cell/ml/well. The experimental group was divided into six groups control OB, IGF-I treated OB, OB culture with conditioned medium from PDLF, OB culture with conditioned medium from IGF-I treated PDLF, OB culture with conditioned medium from GF, OB culture with conditioned medium from IGF-I treated GF. After final IGF-I treatment, OB was Incubated for 24 hours, and alkaline phosphatase activity assay, BMP expression, cell proliferation measurement using MTT assay, total protein measurement, Collagen synthesis assay using western blot, and examination of bone nodule synthesis were done. Alkaline phosphatase expressions were increased in the group of PDLF-IGF-I supernatant treatment. Direct IGF-I treatment with concentrations of 100ng/m1 showed increased viable tell number measured by MTT assay. And IGF-I treatment did not increase total protein amount. The entire experimental group showed BMP2, 4 expression in western blot, and there was no significant difference between control and experimental groups. These results suggested that supernatant from PDLF effects on increasing cellular activities of OB regardless of IGF-I, and at high concentration, IGF-I increases OB tell proliferation.

이 연구의 목적은 IGF-I의 골모세포에 대한 직접적 작용효과와 IGF-I이 섬유모세포에 작용된 후 섬유모세포에서 유리된 인자를 포함한 조절 배양액이 골모세포에 어떤 영향을 미치는지에 대해 각각 치주인대 섬유모세포와 치은 섬유모세포를 이용하여 알아본 후, 치조골의 반응을 외적자극과의 사이에서 매개하는 치주인대의 주세포군인 섬유모세포를 통한 IGF-I의 골모세포에 대한 영향을 알아보는 것이다. 이를 위해 치주인대 섬유모세포와 치은 섬유모세포를 6-8주된 백서(Sprague-Dawley rat)에서 채집하고, 골모세포는 태생 21일된 동종백서에서 채집하여 기본배양을 한 후, 각 군을 6군으로 분리하여 $1{\times}10^4$/we11, (1ml/well)세포수로 분주한 골모세포 배양접시에 IGF-I을 1,10,100ng/m1로 각각 농도를 달리하여 그 효과를 알아보았다. 각각의 군은 대조군, IGF-I을 직접 투여한 골모세포 배양군, 치주인대 섬유모세포의 조절배양액을 이용한 골모세포 배양군, IGF-I으로 처리한 치주인대 섬유모세포의 조절배양액을 이용한 골모세포 배양군, 치은 섬유모세포의 조절배양액을 이용한 골모세포 배양군, IGF-I으로 처 리한 치은 섬유모세포의 조절배양액을 이용한 골모세포 배양군이다. 조절배양액은 배양 36시간후(IGF-I 처리후 12시 간 배양 포함) 채집하였고, 마지막으로 IGF-I 및 조절배양액으로 처리한 후에 추가 24시간 배양한 후, Alkaline phoaphatase 활성도, Western blot 을 이용한 BMP발현, MTT를 이용한 세포증식, BCA kit을 이용한 총단백질량 측정, Western blot을 이용한 교원질 합성 계측 및 골결절의 생성을 관찰하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 1 Alkaline phosphatase활성은 10, 100ng/m1의 IGF-I으로 처리한 군과 치주인대 섬유모세포의 조절배양액을 이용한 군, IGF-I으로 처리한 치주인대 섬유모세포의 조절배양액을 이용한 군에서 대조군보다 더 높게 나타났다. 10, 100ng/ml의 IGF-I으로 처리한 치주인대 섬유모세포의 조절배양액을 이용한 실험군에서 유의성 있게 높게 나타났다. 2. 100ng/m1농도의 IGF-I으로 직접 처리한 군에서 골모세포증식이 유의성 있게 증가하였다. 3. 총단백질량은 IGF-I투여와 상관없이 대조군, 실험군 모두 유사하였다. 4. 모든 실험군에서 BMP2,4가 발현되었고, 대조군과 유의한 차이는 없었다. 이상의 결과에서 IGF-I의 투여여부와는 상관없이 치주인대 섬유모세포가 유리하는 물질이 골모세포의 활성을 증가시키는 것으로 나타났으며, IGF-I은 고농도일때만 유의성있게 골모세포 활성을 촉진함을 알 수 있었다. 따라서 이 연구를 통하여 치주인대 섬유모세포가 골모세포활성을 촉진 시키는 작용을 가지고 있음이 확인되었다.