• 제목/요약/키워드: RANKL

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골 대사 및 phytochemicals의 estrogen 효과 (Bone Metabolism and Estrogenic Effect of Phytochemicals)

  • 김보경;김미향
    • 생명과학회지
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    • 제28권7호
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    • pp.874-883
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    • 2018
  • 전 세계적인 인구 고령화 현상으로 인하여 골다공증은 주요한 질병으로 대두되고 있다. 골다공증은 뼈의 질량과 강도가 감소하여 골절의 위험이 증가하는 질환으로 조골세포의 골 형성 및 파골세포의 골 흡수의 불균형으로 인해 발생하는 질환이다. 조골세포에 의한 골 형성은 BMP, RUNX2, $Wnt/{\beta}-catenin$ 경로 등을 통하여 활성화 되며, 파골세포에 의한 골 흡수는 RANKL과 RANK의 결합에 의해서 시작된다. 폐경기 여성은 호르몬 불균형에 의해 여러 질병의 위험에 처해 있으며, 폐경기 여성의 약 30%에서 관찰되는 골다공증은 폐경기 여성에게서 발생되는 가장 흔한 대사성 질환이기도 하다. Estrogen이 부족할 때 파골세포의 골 흡수가 촉진되므로, 특히 폐경 여성에서 골다공증의 발생위험이 증가하게 된다. 호르몬대체요법은 폐경기 증후군의 증상을 경감시키거나 치료하기 위해 널리 사용되어 왔으나, 호르몬 치료를 장기간 실시할 경우 유방암, 난소암, 자궁암 등의 부작용 위험성이 매우 높은 것으로 알려져 있다. 따라서 최근 들어 여러 부작용을 보완하기 위해 폐경기 증후군 증상에 대처할 수 있는 estrogen과 유사한 활성을 지닌 식물성 estrogen인 phytoestrogen에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 따라서, 본 총설에서는 조골세포 및 파골세포의 분화 기전에 대한 선행연구를 알아보고 골 대사에서의 estrogen의 역할 및 phytoestrogen과 관련한 연구들에 대해서도 살펴보았다.

부자(附子)와 오가피(五加皮) 물 추출물의 골수유래 지방세포와 파골세포 분화 억제 효과 (Inhibitory Effect of Water Extracts of Aconiti Lateralis Preparata Radix and Acanthopanacis Cortex on Differentiation of Bone Marrow-Derived Adipocytes and Osteoclasts)

  • 이경선;최은식;한상용;김윤경
    • 대한한의학방제학회지
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    • 제22권1호
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    • pp.151-165
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    • 2014
  • Objectives : The aim of this study was to evaluate the efficacy of Aconiti Lateralis Preparata Radix (AP) and Acanthopanacis Cortex (AT) extracts in bone-derived adipocyte OP9 cell, osteoclast and osteoblast-like MG63 cells. Methods : MTT assay was used to evaluate the cytotoxicity of AP and AT extracts on OP9, osteoclast and MG63 cells. OP9 cells were treated with AP and AT, and the alterations in fat storage in the cells were determined by the Oil red O. To explain effects of RANKL-induced osteoclast differentiation in bone marrow macrophages, we performed the TRAP staining. The protein level of CAAAT/enhancer binding protein alpha ($C/EBP{\alpha}$) and peroxisome proliferator-activated receptor ${\gamma}$ ($PPAR{\gamma}$) as a adipocyte differentiation marker, and adiponectin was examined using western blot in differentiated OP9 cells. Effects of related genes were confirmed by luciferase assay using reporter assay. Results : AP and AT was not toxic on OP9 and MG63 cells, but AT was a little cytotoxic to osteoclast at the dose of $100{\mu}g/m{\ell}$. They could inhibit differentiation of OP9 cells and osteoclast with results of oil red O staining and TRAP staining. By western blot, AP and AT decreased the expression of $PPAR{\gamma}$ and $C/EBP{\alpha}$ which is the key transcription factor in adipogenesis and adiponectin secretion. AT also inhibited the BMP-4 activity in luciferase assay. AP also inhibited BMP-4 and Wnt3a activity, stimulated ER-${\beta}$ activity but inhibited androgen receptor activity. Conclusions : These results show AP and AT can be useful in osteoporosis and obesity via inhibition of osteoclast and adipocyte differentiation.

대식세포가 β-tricalcium Phosphate 뼈이식제의 생분해에 미치는 영향 (Effects of Macrophage on Biodegradation of β-tricalcium Phosphate Bone Graft Substitute)

  • 김영희;;변인선;오익현;민영기;양훈모;이병택;송호연
    • 한국세라믹학회지
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    • 제45권10호
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    • pp.618-624
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    • 2008
  • Various calcium phosphate bioceramics are distinguished by their excellent biocompatibility and osteoconductivity. Especially, the exceptional biodegradability of $\beta$-TCP makes it a bone graft substitute of choice in many clinical applications. The activation of osteoclasts, differentiated from macrophage precursor cells, trigger a cell-mediated resorption mechanism that renders $\beta$-TCP biodegradable. Based on this evidence, we studied the biodegradation process of granular-type $\beta$-TCP bone graft substitute through in vitro and in vivo studies. Raw 264.7 cells treated with RANKL and M-CSF differentiated into osteoclasts with macrophage-like properties, as observed with TRAP stain. These osteoclasts were cultured with $\beta$-TCP nano powders synthesized by microwave-assisted process. We confirmed the phagocytosis of osteoclasts by observing $\beta$-TCP particles in their phagosomes via electron microscopy. No damage to the osteoclasts during phagocytosis was observed, nor did the $\beta$-TCP powders show any sign of cytotoxicity. We also observed the histological changes in subcutaneous tissues of rats implanted with granule-type $\beta$-TCP synthesized by fibrous monolithic process. The $\beta$-TCP bone graft substitute was well surrounded with fibrous tissue, and 4 months after implantation, 60% of its mass had been biodegraded. Also, histological findings via H&E stain showed a higher level of infiltration of lymphocytes as well as macrophages around the granule-type $\beta$-TCP. From the results, we have concluded that macrophages play an important role in the biodegradation process of $\beta$-TCP bone graft substitutes.

In vitro에서 polycalcium 복합조성물이 파골세포와 조골세포에 미치는 영향 (In vitro Activities of Polycalcium, a Mixture of Polycan and Calcium Lactate-Gluconate, on Osteoclasts and Osteoblasts)

  • 최재석;김주완;김기영;문승배;하유미;구세광;조광근;최인순
    • 생명과학회지
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    • 제21권8호
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    • pp.1199-1203
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    • 2011
  • 본 실험에서는 폴리칸(베타-글루칸)과 칼슘 락테이트 글루코네이트 1:9 (g/g) 복합 조성물인 Polycalcium의 시험관 내(in vitro) 골다공증에 대한 효과를 사람 유래 조골세포(human primary osteoblast)와 설치류 유래 파골 전구세포(raw264.7 cell)를 이용하여 평가하였다. Polycalcium이 조골세포에 미치는 영향을 확인한 결과, 10 mg/ml 농도의 polycalcium 처리군에서 무처리 대조군에 비해 유의성 있는 조골세포의 수적 증가가 각각 배양 3, 7 및 10일 후에 확인되었으며, 또한 10 mg/ml 농도의 polycalcium 처리군에서 무처리 대조군에 비해 유의성있는 ALP함량의 증가가 확인되었다. Polycalcium이 파골세포에 미치는 영향을 확인한 결과, 각각 $10^{-5}$, $10^{-3}$$10^{-1}$ mg/ml polycalcium 처리군에서 무처리 대조군에 비해 유의성 있는 파골세포의 수적 감소가 배양 4일 후에 확인되었다. 이 같은 결과를 바탕으로, polycalcium이 조골세포의 증식 촉진 효과와 함께 파골세포 형성 억제 효과가 있는 것으로 확인되었다.

Inhibitory Effects of Water Extracts of Eucommiae Cortex and Psoraleae Semen Alone and in Combination on Osteoclast Differentiation and Bone

  • Park, Jin Soo;Park, Ga Young;Choi, Han Gyul;Kim, Seong Joung;Kim, June Hyun;park, Min Cheol;Kim, Yun Kyung;Han, Sang Yong;Jo, Eun Heui
    • Journal of Acupuncture Research
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    • 제34권2호
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    • pp.1-18
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    • 2017
  • Objectives : The purpose of this study was to evaluate the effects of water extracts of Eucommiae cortex (EC), Psoraleae semen (PS), and their combination on receptor activator of nuclear factor-kappa-B ligand (RANKL)-induced osteoclast differentiation. Methods : We assayed the protein expression levels of nuclear factor of activated T-cells, cytoplasmic 1 (NFATc1), c-Fos, mitogen-activated protein kinases (MAPKs), and ${\beta}-actin$ in cell lysates using western blotting. Similarly, mRNA expression levels of NFATc1, c-Fos, tartrateresistant acid phosphate (TRAP), and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, spermatogeni (GAPDHS) from bone marrow macrophages (BMMs) were analyzed using reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR). Furthermore, we determined the anti-osteoporotic effects of the water extracts of EC, PS, and their combination in a lipopolysaccharide (LPS)-induced bone-loss mouse model. Results : The in vitro data revealed showed that the combination of EC and PS extract showed a more remarkable inhibition of osteoclast differentiation than each herb did alone. The combination downregulated the induction of c-Fos, NFATc1, and TRAP by suppressing the phosphorylation of p38 and c-Jun N-terminal kinases (JNKs) and inhibiting nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells ($NF-{\kappa}B$). Lastly, the in vivo data showed that PS reduced the LPS-induced bone erosion. Conclusion : The result of this study suggests that EC and PS could be potential therapeutic agents for bone loss diseases such as osteoporosis.

익지인(益智仁), 두충(杜沖), 백강잠(白殭蠶) 혼합추출물이 남성갱년기 증상 개선에 미치는 영향 (Effects of Fructus Amomi Amari, Eucommiae Cortex, Bombyx Batryticatus Extract on Improving Symptoms of Late-onset Hypogonadism)

  • 박선영;안상현;김호현
    • 동의생리병리학회지
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    • 제33권2호
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    • pp.89-101
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    • 2019
  • In recent times, the number of men with late-onset hypogonadism has increased, and interest on this topic has also increased. This study was conducted to investigate effects of the mixture extract of Fructus amomi Amari, Eucommiae cortex, Bombyx batryticatus on improve late-onset hypogonadism. The experimental subjects consisted of three groups: a control group consisting of 8-week-old male ICR mice that had undergone no treatment, an aging-elicited group (AE group) consisting of 50-week-old ICR male mice that had undergone no treatment, and a Mixed herbal extract treatment group (MT group) consisting of 50-week-old ICR male mice that had undergone the mixture extract of Fructus amomi Amari, Eucommiae cortex, Bombyx batryticatus treatment (0.1 g/kg/day) for 6 months. After the experiment, the mice from all the experimental groups were dissected, and they were analyzed through histochemical and immunohistochemical methods. The mixture extract of Fructus amomi Amari, Eucommiae cortex, Bombyx batryticatus reduces aging-induced cell damage and oxidative stress and increases the secretion of serotonin and B-endorphin in aged mice, and promotes spermatogenesis in seminiferous tubules and reduces apoptosis and oxidative stress, and increases androgen receptor, $17{\beta}-HSD$ and GnRH, increases the ratio of smooth muscle to collagen fibers in the corpus cavernosum, increases eNOS, decreases PDE-5 and oxidative stress in aged mice, so it improves depression, reproductive, sexual problems caused by Late-onset hypogonadism. the mixture extract of Fructus amomi Amari, Eucommiae cortex, Bombyx batryticatus inhibits the induction of osteoporosis by increasing decreased bone matrix distribution due to aging, increasing the activities of OPC and OPN, which are produced in osteoblasts, and decreasing RANKL, MMP-3 activity, increasing OPG activity. It also reduces muscle damage, oxidative stress, inflammation and apoptosis of muscle tissue, and increases Myo-D in the sartorius muscle of aged mice for improving muscle atrophy caused by by Late-onset hypogonadism.

황금 추출물이 조골세포와 파골세포의 활성에 미치는 영향 (Effects of Scutellaria radix Extract on Osteoblast Differentiation and Osteoclast Formation)

  • 신정민;박찬경;신은주;조태형;황인경
    • 한국식품과학회지
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    • 제40권6호
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    • pp.674-679
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    • 2008
  • 황금 추출물이 조골세포와 파골세포에 미치는 영향을 세포수준에서 관찰하고자 하였다. 조골세포에 미치는 영향을 관찰하기 위하여, mouse calvaria 유래의 MC3T3-E1 osteoblastic cells를 이용하여 세포 생존률, 염기성 인산분해효소 활성, 골석회화 형성능을 측정하였다. 또한 미분화된 파골세포 전구세포로부터 파골세포의 생성 및 활성에 미치는 영향을 관찰하기 위하여, murine macrophage 유래인 Raw 264.7 cells를 이용하여 M-CSF와 RANKL을 처리하여 파골세포의 분화를 유도하였고, TRAP에 양성인 다핵세포의 형성을 관찰하여 황금추출물이 파골세포의 형성에 미치는 영향을 알아보았다. 황금 추출물이 MC3T3-E1 세포의 증식에 미치는 영향을 MTT assay로 측정한 결과, MC3T3-E1 세포는 처리한 황금 추출물의 농도에 의존적으로 세포의 증식이 촉진되는 경향을 나타내었으며 특히 $1{\mu}g/mL$ 농도에서 130.4%의 증식 효과를 나타내었다. 또한 황금 추출물이 세포에 독성을 나타내지 않는 범위($0.01-1{\mu}g/mL$)에서 MC3T3-E1 세포의 ALP activity를 측정한 결과, 농도에 의존적으로 ALP activity가 증가하였으며 $1{\mu}g/mL$ 농도에서 152.0%의 ALP 활성 증가효과를 나타내었다. 황금 추출물의 최적 작용 농도 $1{\mu}g/mL$에서 골석회화 형성능을 측정한 결과, 배양 시간에 따라 계속 증가하여 배양 20일째는 대조군에 비해 223.3%의 석회화 형성능을 나타내었다. 황금 추출물의 파골세포 분화억제 효과를 알아보기 위해 황금 추출물이 세포에 독성을 나타내지 않는 범위($0.01-10{\mu}g/mL$)에서 TRAP staining한 결과, 황금 추출물은 $0.0{1\mu}g/mL$ 농도에서 대조군에 비해 파골세포 분화를 50% 이상 감소시켰으며 농도 의존적으로 TRAP 양성 세포가 감소함을 관찰하였다. 이상의 결과로 미루어 볼 때, 황금 추출물이 골다공증을 포함한 골질환 예방에 효과가 있을 것으로 사료된다.