다능성 세포를 포함하는 골막은 골모세포와 연골세포로 분화될 수 있다. 그리고 배양된 골막유래세포는 골형성 능력을 가지고 있다. 이 연구의 목적은 골막유래 세포들과 골이식재 간의 상호작용을 평가하는 것이다. Sprague-Dawley 랫드의 두개골 골막에서 세포를 분리한 다음, 배양된 골막유래세포를 beta-tricalcium phosphate (${\beta}$-TCP)와 함께 임계결손부 크기의 두개결손부에 이식하였다. 모든 랫드는 골이식 수술 후 8주째에 희생되었으며, 골이식부의 골형성 능력은 일반방사선, micro CT 및 조직검사를 통해 평가되었다. ${\beta}$-TCP와 함께 이식된 골막유래세포는 골결손부에서 더욱 증가된 석회화작용을 나타내었으며, 골결손부 안쪽 및 가장자리에 골밀도 증가와 신생골이 형성되었다. 특히 골막유래세포는 ${\beta}$-TCP만 단독으로 이식하였을때보다 함께 이식 시 효과적으로 신생골을 형성하였다. 이러한 결과는 배양된 골막유래세포가 골결손부에서 골형성을 증진시킬 수 있는 가능성을 보였다.
Purpose: Bone morphogenetic protein (BMP) is a potent differentiating agent for cells of the osteoblastic lineage. It has been used in the oral cavity under a variety of indications and with different carriers. However, the optimal carrier for each indication is not known. This study evaluated the bone regenerative effect of rhBMP-2 delivered with different carrier systems. Materials and Methods: 8 mm critical-sized rat calvarial defects were used in 60 male Sprague-Dawley rats. The animals were divided into 6 groups containing 10 animals each. Two groups were controls that had no treatment and absorbable collagen membrane only. 4 groups were experimentals that contained rhBMP-2 only and applied with absorbable collagen sponge($Collatape^{(R)}$), $MBCP^{(R)}$, Bio-$Oss^{(R)}$ each. The histological and histometric parameters were used to evaluate the defects after 2- or 8-week healing period. The shape and total augmented area were stable in all groups over the healing time. Results: New bone formation was significantly greater in the rhBMP-2 with carrier group than control group. rhBMP-2/ACS was the highest in bone density but gained less new bone area than rhBMP-2/$MBCP^{(R)}$ and rhBMP-2/Bio-$Oss^{(R)}$. The bone density after 8 weeks was greater than that after 2 weeks in all groups. However, rhBMP-2 alone failed to show the statistically significant difference in new bone area and bone density compared to control group. Also $MBCP^{(R)}$ and Bio-$Oss^{(R)}$ particles remained after 8 weeks healing period. Conclusion: These results suggest that rhBMP-2 with carrier system is an excellent inductive agent for bone formation and we can use it as the predictable bone tissue engieering technique. Future study will likely focus on the kinetics of BMP release and development of carriers that is ideal for it.
본 연구의 목적은 랫드의 두개결손부 모델에서 돼지 해면질골을 지지체로 사용했을 때의 효과를 평가해보고자 하였다. 임계결손부의 형성은 30마리의 수컷 Sprague-Dawley 랫드에서 실시하였으며 동물들은 임계결손군(CD group, n=10), 베타 삼인산칼슘군(BT group, n=10) 및 돼지 해면질골군(PCB group, n=10)으로 나누었다. 각각의 결손부위는 피브린 글루와 혼합시킨 베타 삼인산칼슘 또는 돼지 해면질골로 채워졌으며 CD군은 결손부위에 이식재를 이식하지 않았다. 모든 랫드들은 골이식 수술 8주 후에 희생되었으며 희생 후 육안검사, 단순 방사선촬영, micro-CT 촬영 및 조직검사를 통해 골형성 정도를 평가하였다. 결과에서 골결손부의 치유는 CD군에서 가장 낮았으며 PCB군에서는 유의성 있는 새로운 골형성을 확인할 수 있었다. 또한 방사선촬영 결과, 조직학적 평가 및 micro CT 촬영 결과에서 골이식 시 돼지 해면질골이 베타 삼인산칼슘보다 새로운 골형성에 있어 더욱 효과적임을 관찰할 수 있었다.
본 연구에서는 hydroxyapatite/poly $\varepsilon$-caprolactone composite (HA/PCL) 지지체와 matrigel을 랫드의 두개골 결손부 모델에 함께 이식 시의 골형성 정도를 평가하였다. 두개골결손부는 Sprague Dawley rat (n = 18)에서 수술적으로 형성하였으며 실험군은 Matrigel과 함께 HA/PCL 지지체를 이식한 군(M-HA/PCL group, n = 6)과 HA/PCL 지지체단독이식군(HA/PCL group, n = 6)으로 나누었고 대조군(CD group, n = 6)에는 아무 것도 이식하지 않았다. 수술 4주 후, 골형성은 방사선촬영, micro CT 및 조직검사를 통해 평가되었다. 방사선상에서 CD군의 골형성은 관찰되지 않았으나 HA/PCL과 M-HA/PCL군에서는 관찰되었고 골과 유사한 방사선비투과성이 M-HA/PCL군에서 더 많이 관찰되었다. Micro CT 평가에서 골부피는 HA/PCL군보다 M-HA/PCL군에서 더 높았으나 두 군 사이의 유의적 차이는 관찰할 수 없었다. 그러나 골밀도에서는 HA/PCL군보다 M-HA/PCL군이 더 유의적으로 높음을 확인할 수 있었다(p < 0.05). 조직학적 검사에서는 CD군에서 새로운 골은 원래 존재하던 골로부터만 형성되었으며 두개골결손부 내의 골형성은 보이지 않았다. HA/PCL군에서 새로운 골형성은 원래 존재하던 골로부터만 유래되었으나 M-HA/PCL군은 가장 많은 골형성을 보여주었으며 새로운 골이 원래 존재하던 골과 HA/PCL지지체 주변에서도 관찰되었다. 이러한 결과로 미루어볼 때 HA/PCL 지지체와 matrigel을 함께 사용하는 것이 골의 임계결손부에서 골형성을 증대시키는 효과적인 방법이 될 수 있을 것으로 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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