Effects of Eisenia bicyclis Extracts on the Proliferation and Activity of Osteoblasts and Osteoclasts

The effects of Eisenia bicyclis extracts on osteoblast differentiation and osteoclast formation were investigated. The proliferation of MC3T3-E1 osteoblastic cells was tested in an MTT assay. Treatment with E. bicyclis ethanol extract increased cell proliferation by approximately 128% at a concentration of 10 ${\mu}g/ml$. The ALP activities in the MC3T3-E1 cells was 179% higher when the E. bicyclis ethanol extract was processed at a concentration of 50 ${\mu}g/ml$. The proliferation of RAW 264.7 osteoclastic cells decreased significantly in response to treatment with the E. bicyclis extracts. Moreover, the proliferation of the RAW 264.7 osteoclastic cells treated with E. bicyclis hot water extract decreased by nearly 80%. In addition, the E. bicyclis extract reduced the number of tartrate-resistant acid phosphatase-positive (TRAP+) multinucleated cells from osteoclastic RAW 264.7 cells. These results indicate that E. bicyclis extracts have an anabolic effect on bone through the promotion of osteoclast differentiation and suggest that the extracts could be used in the treatment of common metabolic bone diseases.

대황 추출물이 조골세포와 파골세포의 성장과 활성에 미치는 영향

대황(Eisenia bicyclis)은 온대 태평양에 서식하며 우리나라에서는 울릉도 일대에서 주로 발견 되는 갈조류이다. 대황은 칼슘 함량이 가장 높고 요오드, 철, 마그네슘뿐만 아니라 많은 미네랄과 비타민을 포함하고 있다. 본 연구에서는 대황 추출물을 이용하여 세포 수준에서 대황의 골 형성에 미치는 영향을 검토하였다. MTT 분석법에 의한 조골세포 증식률에서는 대황 에탄올 추출물 10 ${\mu}g/ml$ 처리하였을 때 128%의 높은 활성을 나타내었다. 반면 열수추출물 첨가군에서는 에탄올 추출물에 비해 유의적으로 낮은 활성을 나타내었고, 첨가 농도가 증가할수록 감소되는 결과를 보였다. 대황 추출물의 농도에 따른 석회화 형성에 미치는 영향을 검토한 결과, 대황의 에탄올 추출물 1~100 ${\mu}g/ml$의 범위에서 시료를 처리 하지 않은 대조군에 비해 높은 골석회화 형성능을 나타내었다. 또한, 적색의 석회화 형성 부위를 현미경을 통해 관찰한 결과, 대황의 에탄올 추출물을 처리 하였을 때, 시료를 처리하지 않은 대조군 보다 붉은 색의 반점이 많이 형성된 것을 확인할 수 있었다. 한편, ALP 활성에서는 에탄올 추출물 50 ${\mu}g/ml$에서 179% 활성을 나타내었다. 파골세포인 RAW 264.7 세포를 이용하여 세포 증식률을 측정한 결과, 대황 열수추출물의 경우 1~200 ${\mu}g/ml$의 모든 농도에서 대조군과 비교하여 유의적으로 감소하여 파골세포의 증식억제 효과가 나타났다. 파골세포의 분화형태를 측정하고자 TRAP 효소 활성을 측정한 결과, 열수 및 에탄올 추출물의 10 ${\mu}g/ml$이상의 농도에서 대조군에 비해 감소하는 경향을 나타내었다. 대황 추출물의 첨가 농도가 증가함에 따라 파골세포의 증식이 감소된 결과와 마찬가지로 파골세포의 분화 지표인자인 TRAP활성 역시 농도가 증가함에 따라 감소함을 알 수 있었다. 이상의 결과, 대황 추출물이 조골세포의 증식, 분화유도와 석회화능을 촉진하고 파골세포의 증식 및 분화를 억제시킨다는 것을 알 수 있었다. 향후 대황 추출물 중의 활성성분들의 규명과 in vivo 연구가 병행된다면 조골세포의 증식과 파골세포의 억제에 관여할 수 있는 기능성 식품의 천연소재로 개발이 가능하리라 사료된다.