Effects of Caffeine and calcium on the activities of the mouse osteoblastic cells

카페인과 칼슘이 골모 세포의 활성에 미치는 영향

The purpose of this study was to evaluate the effects of caffeine and calcium on the activities of the osteoblastic cell from mouse calvaria. The author cultured osteoblastic cells obtained from the mouse calvaria and were divided into three groups : the caffeine-treated, the calcium-treated and the combine-treated group. In caffeine-treated group, the cell toxicity was measured by MTT assay at 1, 2 and 4 days after treatment of caffeine. In all groups, the densities of the mineralized bone nodules were measured by imaging analyzer after Von Kossa staining. The alkaline phosphotase (ALP) activities were measured at 2, 7, 14, 21 and 28 days and the interleukin-1 ${\beta}$ activities at 48 hours after treatment of caffeine and calcium. The measurements were statistically executed with ANOVA test and the results were as follows. 1. The cellular toxicity of the caffeine increased with the concentration of caffeine during the incubation period. 2. The maximum densities of mineralization were observed at 0.2 mM caffeine-treated group, 1.2 mM calcium-treated group, 0.1 mM caffeine and 1.8 mM calcium-treated group. 3. The activities of ALP were peaked at 14 days at calcium-treated group as no-treated. But, the activities of ALP increased with concentrations of caffeine at caffeine-treated group. At combine-treated group, the act of ALP were peaked at 24 days at 1.2 mM, 1.8 mM calcium-treated group, But decreased at 2.5 mM calcium-treated group. 4. The activites of the IL-1 ${\beta}$ were increased significantly at 0.2 mM caffeine-treated group, 1.8 mM calcium-treated group and 0.1 mM caffeine and 1.8 mM calcium-treated group. But, they were decreased at all groups of high concentration.

사회적, 경제적 여건의 향상으로 성인들의 교정치료에 대한 관심이 커지고 있지만 폐경기 여성에 있어서 골다공증의 증가는 교정치료에 제한이 되며, 골다공증과 카페인과의 관련 여부는 최근까지 논란이 되고 있다. 따라서 본 연구의 목적은 생후 1일된 마우스의 골모세포를 in Vitro상에서 카페인과 칼슘 및 이 둘을 혼합 처리하여 골모세포의 활성에 미치는 영향에 대해 알아보고자 하였다. 실험에 사용한 골모세포는 마우스의 두개관에서 얻었으며, 카페인 단독 처리, 칼슘 단독 처리, 카페인과 칼슘의 혼합처리를 시행하였다. 카페인 처리를 한 경우 1일, 2일, 4일째 세포 독성 정도를 570 nm ELISA로 분석을 시행하였고, 카페인, 칼슘 및 혼합 처리시 배양 후 28일째 Von Kossa staining 후 영상분석기에 의해 광화된 골결절의 밀도를 측정하였으며, 염기성 인산분해효소 활성도 변화를 배양 후 2일, 7일, 14일, 21일, 28일째 405 nm spectrophotometer로 측정하였고, IL-1 ${\beta}$의 활성도를 48시간 후 492 nm ELISA로 분석을 시행하였다. 얻어진 수치들은 ANOVA test로 통계 분석하였다. 1. 카페인에 대한 세포 독성은 카페인의 농도가 1.0 mM, 2.0 mM로 증가함에 따라, 2일, 4일로 배양 기간이 길어짐에 따라 유의하게 증가하였고, 세포수는 감소하였다. 2. 광화된 골결절의 밀도는 카페인을 단독 처리한 경 우 0.2 mM에서, 칼슘 단독 처리시에는 1.2 mM에서, 혼합 처리한 경우 0.1 mM 카페인과 1.8 mM 칼슘에서 가장 크게 나타났다. 3. 염기성 인산분해효소 활성도는 비처리시 칼슘과 같이 14일째 최대값을 보이는 반면, 카페인을 단독 처리한 경우 농도가 증가함에 따라 활성도가 증가하였다. 카페인과 칼슘 혼합 처리시에는 칼슘 농도가 1.2 mM, 1.8 mM인 경우 배양 14일에 염기성 인산분해효소의 활성도가 유의하게 증가하였으나, 2.5 mM인 경우 활성도가 감소하였다. 4. II-1 ${\beta}$의 활성도는 카페인을 단독 처리한 경우 0.2 mM, 1.0 mM에서, 칼슘 단독 처리시에는 1.8 mM에서, 혼합 처리시 0.1 mM 카페인과 1.8 mM 칼슘 혼합 처리한 경우 높게 나타났고, 고농도의 카페인, 칼슘 혼합 처리 시에는 낮게 나타났다 이러한 실험 결과를 통하여 칼슘이 1.2 mM, 1.8 mM 농도로 존재하는 경우 카페인에 의한 골모세포의 염기성 인산분해효소 활성과 IL-1 ${\beta}$의 활성 억제 효과가 어느 정도 회복되나, 2.5 mM 고농도의 칼슘은 억제된 활성을 회복시키지 못함을 확인하였다.