• International Journal of Oral Biology
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• 제38권3호
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• pp.127-134
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• 2013

Xylitol is a sugar alcohol with a variety of functions including bactericidal and anticariogenic effects. However, the cellular mechanisms underlying the role of xylitol in bone metabolism are not yet clarified. In our present study, we exploited the physiological role of xylitol on osteoclast differentiation in a co-culture system of osteoblastic and RAW 264.7 cells. Xylitol treatment of these co-cultures reduced the number of tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP)-positive multinucleated cells induced by 10 nM $1{\alpha},25(OH)_2D_3$ in a dose-dependent manner. A cell viability test revealed no marked cellular damage by up to 100 mM of xylitol. Exposure of osteoblastic cells to xylitol decreased RANKL, but not OPG, mRNA expression in the presence of $10^{-8}M$ $1{\alpha},25(OH)_2D_3$ in a dose-dependent manner. Furthermore, bone resorption activity, assessed on bone slices in the coculture system, was found to be dramatically decreased with increasing xylitol concentrations. RANKL and OPG proteins were assayed by ELISA and the soluble RANKL (sRANKL) concentration was decreased with an increased xylitol concentration. In contrast, OPG was unaltered by any xylitol concentration in this assay. These results indicate that xylitol inhibits $1{\alpha},25(OH)_2D_3$-induced osteoclastogenesis by reducing the sRANKL/OPG expression ratio in osteoblastic cells.

• Molecules and Cells
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• 제39권4호
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• pp.316-321
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• 2016

The receptor activator of nuclear factor ${\kappa}B$ (RANK) and its ligand RANKL are key regulators of osteoclastogenesis and well-recognized targets in developing treatments for bone disorders associated with excessive bone resorption, such as osteoporosis. Our previous work on the structure of the RANK-RANKL complex revealed that Loop3 of RANK, specifically the non-canonical disulfide bond at the tip, performs a crucial role in specific recognition of RANKL. It also demonstrated that peptide mimics of Loop3 were capable of interfering with the function of RANKL in osteoclastogenesis. Here, we reported the structure-based design of a smaller peptide with enhanced inhibitory efficiency. The kinetic analysis and osteoclast differentiation assay showed that in addition to the sharp turn induced by the disulfide bond, two consecutive arginine residues were also important for binding to RANKL and inhibiting osteoclastogenesis. Docking and molecular dynamics simulations proposed the binding mode of the peptide to the RANKL trimer, showing that the arginine residues provide electrostatic interactions with RANKL and contribute to stabilizing the complex. These findings provided useful information for the rational design of therapeutics for bone diseases associated with RANK/RANKL function.

• 한국해양바이오학회지
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• 제12권2호
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• pp.75-80
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• 2020

In the present study, the estrogenic activity and anti-osteoclastogenic activity of the Myelophycus simplex extract were evaluated using T47D-Kbluc cells and bone marrow-derived macrophages (BMMs). As a result of the measurement of the estrogenic activity in the T47D-Kbluc cell line, the Myelophycus simplex extract showed increased estrogenic activity in a dose-dependent manner in association with its concentration. To confirm the regulatory effect of the Myelophycus simplex extract on the estrogen-responsive gene, the Myelophycus simplex extract showed a similar tendency to estradiol: the expression of estrogen receptor 1 (ESR1) was significantly decreased while the expression of estrogen receptor 2 (ESR2) was increased. Furthermore, the Myelophycus simplex extract exhibited an inhibitory effect on osteoclast differentiation. In conclusion, these Myelophycus simplex extracts might be regarded as candidates for further studies or the development of functional food products or medicine to prevent or avoid postmenopausal symptoms for women.

• 대한본초학회지
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• 제37권5호
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• pp.1-8
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• 2022

Objectives : This study aimed to investigate the synergistic effect of combining Cynanchi Wilfordii Radix extract with Humuli Lupuli Flos extract on estrogenic and anti-osteoclastogenic activity. Methods : Estrogenic effect of a mixture of Cynanchi Wilfordii Radix extract and Humuli Lupuli Flos extract (CWHL), Cynanchi Wilfordii Radix extract, Humuli Lupuli Flos extract, caudatin (an active ingredient of Cynanchi wilfordii Radix extract) and 8-prenylnaringenin (an active ingredient of Humuli Lupuli Flos extract) were examined by proliferation E-screen assay and expression of estrogen inducible gene, pS2 via Real Time-PCR (RT-PCR) in MCF-7 estrogen responsive cells. And their estrogenic activities were investigated how to modulate Estrogen receptor 𝛽 by binding affinity assay. Inhibitory effect of CWHL, Cynanchi Wilfordii Radix extract, Humuli Lupuli Flos extract, caudatin and 8-prenylnaringenin on RANKL-induced osteoclast differentiation were tested by TRAP (Tartrate-resistant acid phosphatase) staining in osteoclastogenic RAW 264.7 cells. Results : CWHL, Humuli Lupuli Flos extract and 8-prenylnaringenin accelerated the proliferation of MCF-7 and the expression of pS2 in MCF-7. CWHL, Cynanchi Wilfordii Radix extract, Humuli Lupuli Flos extract, caudatin and 8-prenylnaringenin bind to estrogen receptor 𝛽. CWHL, Cynanchi Wilfordii Radix extract, Humuli Lupuli Flos extract, caudatin and 8-prenylnaringenin inhibited RANKL-induced osteoclastogenesis in osteoclastogenic RAW 264.7. CWHL is more effective for all markers than Cynanchi Wilfordii Radix extract or Humuli Lupuli Flos extract alone. Conclusions : CWHL may a potential therapeutic agent for menopause and osteoporosis as a natural food resource. CWHL as a natural food source has therapeutic potential in cases of menopause and osteoporosis.

• 대한소아치과학회지
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• 제27권2호
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• pp.309-317
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• 2000

본 실험은 bisphosphonate가 조골세포 분화 및 파골세포 분화에 미치는 영향을 알아보고자, etidronate와 alendronate를 조골세포에 투여하여 조골세포 전사인자인 Cbfa1, 조골세포 표시 인자의 발현, 석회화된 골결절 형성을 평가하였다. Bisphosphonate가 조골세포의 석회화된 골결절 형성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 배양액에 $10^{-6},\;10^{-5},\;10^{-4}M$의 etidronate 및 $10^{-8},\;10^{-7},\;10^{-6}M$의 alendronate를 첨가하였으며, 배양 15일 후에 alizarin red로 염색하여 관찰하였다. 또 조골세포의 분화에 미치는 bisphosphonate의 영향을 평가하고자 백서 두개관에서 얻은 조골세포에 etidronate $10^{-6},\;10^{-5},\;10^{-4}M$ 및 alendronate $10^{-6}$ M을 투여하고 배양 8일 후 총RNA를 수집하였고, 전기영동 및 Northern blot hybridization하여 Cbfa1, alkaline phosphatase, type I collagen, osteopontin, osteocalcin의 발현을 조사하였다. 이상의 실험결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. Etidronate는 농도 의존적으로 골결절 석회화를 억제하였으나, alendronate는 골석회화를 억제하지 않았다. 2. Etidronate는 Cbfa1의 발현을 농도 의존적으로 억제하였으나, alendronate는 오히려 촉진하였다. 3. Etidronate는 type I collagen, osteocalcin 및 osteopontin의 발현을 농도 의존적으로 억제하였으나, alendronate는 오히려 증가시켰다. 4. Alkaline phosphatase의 발현은 사용된 etidronate와 alendronate에 의해 영향 받지 않았다. 이상의 결과에서 etidironate는 조골세포의 전사인자인 Cbfa1의 발현을 억제하며, 이에 의하여 조골세포의 분화표지인자인 type I collagen, osteopontin 및 osteocalcin의 합성이 억제되고, 결과적으로 석회화된 골결절의 형성을 억제하는 것으로 사료된다.

• International Journal of Oral Biology
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• 제36권1호
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• pp.37-42
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• 2011

The working mechanism of bisphosphonate on bone cells is unclear despite its powerful inhibitory activity on bone resorption. The differentiation and activation of osteoclasts are essential for bone resorption and are controlled by the stimulatory RANKL and inhibitory OPG molecules. Teeth exhibit a range of movement patterns during their eruption to establish their form and function, which inevitably accompanies peripheral bone resorption. Hence, the mandible, which contains the teeth during their eruption processes, is a good model for revealing the inhibitory mechanism of bisphosphonate upon bone resorption. In the present study, RANKL and OPG expression were examined immunohistochemically in the mandible of rats with developing teeth after alendronate administration (2.5 mg/kg). The preeruptive mandibular first molars at postnatal days 3 to 10 showed the developing stages from bell to crown. No morphological changes in tooth formation were observed after alendronate administration. The number of osteoclasts in the alveolar bone around the developing teeth decreased markedly at postnatal days 3, 7 and 10 compared with the control group. RANKL induced strong positive immunohistochemical reactions in the dental follicles and stromal cells around the mandibular first molar. In particular, many osteoclasts with strongly positive reactions to RANKL appeared above the developing mandibular first molars at postnatal days 3 and 10. Immunohistochemical reactions with RANKL after alendronate administration were weaker than the control groups. However, the immunohistochemical reactivity to OPG was stronger after alendronate administration, at postnatal days 3 and 10. These results suggest that alendronate may decrease bone resorption by regulating the RANKL/OPG pathway in the process of osteoclast formation, resulting in a delay in tooth eruption.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제18권4호
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• pp.197-212
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• 2014

Osteosarcoma (OS) is one of the most common malignant primary bone tumors and NF-${\kappa}B$ appears to play a causative role, but the mechanisms are poorly understood. OS is one of the pleomorphic, highly metastasized and invasive neoplasm which is capable to generate osteoid, osteoclast and osteoblast matrix. Its high incidence has been reported in adolescent and children. Cell signal cascade is the pivotal functional mechanism acquired during the differentiation, proliferation, growth and survival of the cells in neoplasm including OS. The major limitation to the success of chemotherapy in OS is the development of multidrug resistance (MDR). Answers to all such queries might come from the knock-in experiments in which the combined approach of miRNAs with NF-${\kappa}B$ pathway is put into use. Abnormal miRNAs can modulate several epigenetical switching as a hallmark of number of diseases via different cell signaling. Studies on miRNAs have opened up the new avenues for both the diagnosis and treatment of cancers including OS. Collectively, through the present study an attempt has been made to establish a new systematic approach for the investigation of microRNAs, bio-physiological factors and their target pairs with NF-${\kappa}B$ to ameliorate oncogenesis with the "bridge between miRNAs and NF-${\kappa}B$". The application of NF-${\kappa}B$ inhibitors in combination with miRNAs is expected to result in a more efficient killing of the cancer stem cells and a slower or less likely recurrence of cancer.

• 생명과학회지
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• 제32권2호
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• pp.167-174
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• 2022

현대사회에서 산화물질에 의한 스트레스가 증가함에 따라 항산화제에 대한 관심이 증가하고 있다. 그러나 합성 항산화제는 다량 섭취 시 유해하다는 연구 등에 기인하여 수요가 감소하고 있으며, 합성 항산화제를 대체하기 위하여 천연물에서 유래된 항산화 물질에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 세계 10대 장수 식품의 하나로 알려진 블루베리는 진달래과(Ericaceae) 산앵도나무속(Vaccinium)의 식물로 항산화를 비롯한 다양한 약리활성에 대한 연구가 수행되었다. 정금나무(Vaccinium oldhamii)는 블루베리와 같은 속에 속한 낙엽활엽관목으로 본 논문에서는 정금나무의 추출물과 정제물의 효능 분석을 실시한 연구들을 정리하였다. 정금나무 열매의 페놀류 화합물의 함량은 항산화 활성 및 항인플루엔자 활성과 비례하였으며, 총 폴리페놀 및 안토시아닌의 함량은 블루베리에 비해 높았다. 정금나무 열매 추출물은 항염증 활성을 나타내었으며 정금나무 가지 추출물은 항염증 활성과 염증반응에 의한 파골세포의 분화 및 골흡수를 억제하는 활성을 나타내었다. 정금나무 열매 추출물은 인간 급성 백혈병에 대한 항암 활성을, 정금나무 가지 추출물은 여러 인간 암세포주에서의 항암활성을 나타내었다. 정금나무는 블루베리에 비하여 페놀성 화합물 함량과 항산화 활성이 높고 다양한 생리활성을 나타내며, 국내에 자생하여 대량 재배를 위한 연구가 용이하고, 상업화 시 해외 사용료를 부담할 필요가 없는 등 블루베리의 대체작물로서의 가치를 충분히 가지고 있다고 판단된다.

• 생명과학회지
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• 제21권2호
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• pp.300-308
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• 2011

톳은 새로운 생리활성 물질을 생산할 수 있는 소재로 각광받고 있으며, mouse calvaria 유래의 MC3T3-E1 세포는 골세포의 세포 활성과 관련된 연구에서 유용하게 이용되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 MC3T3-E1 세포를 이용하여 톳 분획물이 세포 증식에 미치는 영향과 ALP 활성, 조골세포의 골 형성을 위한 필수 인자인 collagen 합성 및 조골세포의 표식인자인 골 석회화 형성능에 미치는 영향에 대해 검토하였다. 각 분획물의 수율은 aqueous 분획물이 47.4%로 가장 높은 수율을 나타내었으며 다음으로 butanol 분획물, methanol 분획물 순으로 나타났으며, hexane 분획물이 4.7%로 가장 낮은 수율을 나타내어 극성 성분의 함유량이 더 높은 것으로 확인되었다. 톳분획물의 농도(1, 10 50, 100 ${\mu}g$/ml)에 따른 조골세포 성장에 미치는 영향을 MTT assay로 분석한 결과, 모든 분획물에서 대조군과 비교하여 120% 정도의 증식률을 나타내었다. 이는 선행연구자에 의한 대두 에탄올 추출물 실험 결과인 최고 117%의 세포 증식률과 비슷한 조골세포 증식유도 결과임을 확인할 수 있었다. 톳 분획물이 ALP 활성에 미치는 영향을 조사한 결과, 톳 분획물 중 hexane 분획물과 butanol 분획물이 조골세포의 ALP 활성을 증가시켰으며, 특히 butanol 분획물은 120% 이상의 ALP 활성을 증가시켜 조골세포의 분화에 영향을 줄 가능성이 제시 되었다. 톳 분획물이 조골세포의 collagen 합성에 미치는 실험결과에서 모든 분획물에서 유의적인 collagen 합성능력을 나타내었다. 또한 조골세포의 골 석회화 형성에 미치는 영향은 methanol 분획물을 제외한 다른 분획물에서 유의적인 형성능을 보였으며, 특히 butanol 분획물을 100 ${\mu}g$/ml 첨가하였을 때는 281.25%, aqueous 분획물을 100 ${\mu}g$/ml 첨가하였을 때는 240.46%로 높은 골 석회화 형성능을 나타냈다. 따라서 톳 분획물이 조골세포의 증식, ALP 활성, collagen 합성 및 골 석회화 형성을 촉진하여 골 생성에 영향을 줄 수 있는 것이 확인되었으며, 구체적인 기작 연구와 in vivo 연구가 병행된다면 골다공증 예방과 관련된 기능성 식품의 천연소재로 개발이 가능하리라 사료된다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제40권4호
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• pp.525-530
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• 2011

아시아 지역 널리 자생하고 있는 소나무는 항암, 조골세포의 콜라겐 합성 등 다양한 연구결과가 보고된 바 있으나, 항산화 활성에 따른 파골세포의 증식 및 분화에 대한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 적송잎 추출물별 항산화 활성과 RAW 264.7 세포를 이용하여 적송잎 추출물이 파골세포의 증식과 TRAP 활성에 미치는 영향에 대해 검토하였다. 적송잎 추출물의 총 폴리페놀 함량을 측정한 결과, 열수에탄올 추출물이 140.54 mg/g으로 가장 높은 함량을 나타내었으며, 그 다음은 에탄올 추출물, 열수 추출물, 열수헥산 추출물, 헥산 추출물 순으로 나타났다. SOD 유사 활성을 검색한 결과, 열수, 에탄올 및 열수에탄올 추출물이 proanthocyanidin의 47.31%보다 높은 SOD 유사활성을 보였다. MTT assay에 의한 파골세포의 생존율을 측정한 결과, 에탄올 추출물 경우 $1{\mu}g$/mL의 농도에서 54.04%로 가장 낮은 생존율을 나타내었고 적송잎 헥산 추출물 또한 70% 이하의 생존율을 나타내어, 각 추출물 간의 생존 비율에 차이는 있으나 모든 적송잎 추출물에 있어 파골세포의 성장을 억제하는 결과가 나타났다. 적송잎 추출물의 파골세포 분화억제 효과를 알아보기 위해 TRAP staining 한 결과, 모든 추출물에서 대조군보다 낮은 TRAP 활성이 나타났다. 특히 열수 및 에탄올 추출물의 경우, $1{\mu}g$/mL의 낮은 농도에서 각각 67.8 및 66.3%로 파골세포 분화를 감소시켰으나, 헥산 추출물은 약 80%의 분화 감소율을 나타내었다. $100{\mu}g$/mL의 고농도 첨가군에서는 오히려 에탄올 추출물의 파골세포 분화 감소율이 낮게 나타나, 저농도에서의 효과가 우수한 것으로 나타났다. 따라서 항산화 활성을 가지는 적송잎 추출물이 파골세포의 증식과 분화를 억제하여 골흡수 억제에 효과를 준다는 것이 확인되었으며, 구체적인 기작 연구와 in vivo 연구가 병행된다면 노화 및 골다공증 예방과 관련된 기능성 천연소재로 개발이 가능하리라 사료된다.