Apoptotic death of articular chondrocytes has been implicated in the pathogenesis of osteoarthritis. Tartrate resistant acid phosphatase (TRAP) has been used for several years as a marker enzyme of bone-resorbing osteoclasts. This study investigated the activity of TRAP in media of apoptotic cell death-induced canine chondrocyte. We exposed canine chondrocyte to capsaicin and the results showed that capsaicin induced cell death in a dose dependent manner. And we measured TRAP activity in media of chondrocyte death induced by capsaicin treatment and the results capsaicin significantly increased the activity of TRAP in media for dose dependent. We also investigated whether the combination treatment with capsaicin and TRAIL enhance apoptotic cell death in canine chondrocyte. We exposed canine chondrocyte to capsaicin for 24 hrs at the indicated dose, and then treated with recombinant TRAIL protein for 24 hrs. TRAIL alone did not induce cell death after 24 hours, but the combined treatment of both induced more cell death compared with capsaicin alone in a dose dependent manner. Also, the combination treatment with capsaicin and TRAIL increased the activity of TRAP in culture media. These results suggest that TRAP can flow out into extracellular after chondrocyte damage, and TRAP may be a successful biomarker for detection of joint disease such as osteoarthritis.
본 연구에서는 마우스 골수유래 파골세포와 난소절제 동물모델을 이용하여 애엽 추출물이 골대사에 미치는 영향을 살펴보았다. 애엽 추출물이 파골세포의 분화 및 활성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 마우스 골수유래 전구세포에 M-CSF와 RANKL을 처리하여 파골세포로의 분화를 유도한 후, TRAP 염색법을 실시하고 TRAP 활성도를 측정하였다. 그 결과 애엽 추출물은 TRAP 양성 다핵세포의 형성과 TRAP 활성을 농도 의존적으로 감소시켰으며, 파골세포의 골흡수 또한 애엽 추출물의 최고농도($30\;{\mu}g/mL$) 처리 시약 90%까지 억제되는 것을 확인하였다. 난소절제 동물모델을 이용한 실험에서도 애엽 추출물이 난소절제에 따른 급격한 골밀도 감소를 막아준다는 사실을 확인할 수 있었다. 이상의 결과로 미루어 볼 때, 애엽 추출물이 에스트로겐 분비 감소로 인하여 급격한 골 손실이 나타나는 폐경기 여성의 골다공증 예방에 효과가 있을 것으로 사료된다.
Objectives: This study was conducted to evaluate the inhibitory effect of polygoni cuspidati radix (PCR) extract on osteoclast differentiation. Methods: MTT-assay was performed to estimate cytotoxicity of PCR extract in BMMs stimulated with RANKL. Tartrate resistant acid phosphatase (TRAP) staining, TRAP activity and RT-PCR were performed to know the inhibitory effect on osteoclast differentiation. actin ring formation were analysed to observe the effect of PCR extract. Results: PCR decreased the number of TRAP positive cells and TRAP activities in BMMs stimulated with RANKL and M-CSF. PCR restrained the formation of actin ring. PCR down regulated the induction of NFATc1, c-Fos, TRAP and OSCAR by RANKL. PCR inhibited NF-${\kappa}B$ activity by inducing degradation of $I{\kappa}B{\alpha}$. Conclusions: We suggest that PCR Extracts can be an effective therapeutic agent on osteoclast differentiation caused by diseases such as osteoporosis.
본 연구는 연산 오골계의 물 추출물을 이용하여 MG-63 조골세포와 RAW 264.7 파골세포의 분화에 미치는 영향을 분석하였다. 조골세포의 분화에 미치는 영향을 관찰하기 위해 ALP 활성 분석과 alizarin red 염색을 통해 골 석회화를 측정하였다. 그리고 RAW 264.7 파골세포의 분화 억제 활성을 확인하기 위해 TRAP 활성과 염색을 분석 측정하였다. 연산 오골계 물 추출물을 농도별($250-1,000{\mu}g/ml$)로 처리한 결과 조골세포와 파골세포에서 세포독성을 나타내지 않았다. ALP 활성은 3년산 암탉 육질이 133.8%, 3년산 수탉 육질은 129.6%로 육질이 껍질보다 조골세포 분화력이 높았다. 그리고 육질에서는 3년산이 1년산보다 ALP 활성이 높으나 껍질에서는 1년산이 3년산보다 조골세포 분화능력이 높았다. 성별 간 ALP 활성은 전체적으로 암탉이 수탉보다 높은 ALP 활성을 보였다. 또한, 골 석회화 능력은 3년산 암탉 육질이 연령과 성별을 통틀어 124.3%로 가장 뛰어났으며 TRAP 활성은 3년산 수탉 육질이 31.8%로 연령과 성별을 통틀어 억제 활성이 가장 뛰어났다. 연산 오골계 물 추출물은 조골세포 분화능력이 뛰어나 골의 석회화를 촉진하는 능력이 뛰어났으며 파골세포의 분화를 억제하여 골 흡수를 억제하는 능력이 뛰어났다. 이에 연산 오골계는 골 기능 강화와 골 관련 질환에 대한 예방과 치료에 효과가 있을 것으로 보인다.
본 연구에서는 아보카도가 골 형성에 미치는 영향을 검토하고자 아보카도 과육, 과피 및 씨로 나누어 각각 메탄올 추출물을 제조하여 osteoblastic MC3T3-E1 cells을 이용한 골 형성능과 마우스 골수 세포로부터 유래된 파골세포를 이용한 골 흡수능을 측정하였다. 아보카도 과육 추출물을 제외한 과피 및 씨 추출물은 조골세포의 증식 및 ALP 활성을 증가시켰으며, 파골세포에 대해서는 아보카도 과육 및 과피추출물에서 세포독성 없이 TRAP 활성을 억제하는 것을 확인하였다. 또한 아보카도 과피의 핵산 분획은 조골세포의 증식 및 ALP 활성을 크게 증가시켰으며, 아보카도 과피 에틸아세테이트 분획은 파골세포의 분화지표인 TRAP 활성을 크게 억제하였다. 따라서 아보카도 과피는 조골세포의 증식과 파골세포의 억제에 관여할 수 있는 우수한 소재로 향후 골다공증의 치료제로서의 개발 가능성을 가진 천연물 소재로 생각된다.
본 연구는 superoxide의 제거물질로 알려진 pyrroloquinoline quinone (PQQ)이 파골세포의 분화 및 성숙한 파골세포의 활성에 미치는 영향을 알아보고자 시행하였다. Superoxide를 인지하는 방법인 nitroblue tetrazolium (NBT) 염색방법을 이용하여 PQQ가 HD-11 세포가 생성한 superoxide를 제거하는지 확인하였다. 본 연구에서 이용된 HD-11세포는 닭 myelomonocytic 세포주로써 1,25-dihydroxyvitamin $D_3\;[1,25(OH)_2D_3]$ 처리시 tartrate-저항성 산성인산분해효소 (tartrate-resistant acid phosphatase, TRAP)의 활성을 나타내는 등 파골세포의 특성을 지니는 세포로 알려져 있다. HD-11세포에서 TRAP 활성을 확인하기 위하여 조직화학적 염색을 시행하였다. PQQ는 NBT의 환원을 감소시켰으며 1,25(OH)2D3에 의해 유도된 TRAP 활성을 억제하였다. 또한 PQQ가 닭 골수세포에서 TRAP 양성 다핵세포의 형성에 미치는 영향도 관찰한 결과 20 ${\mu}M$의 PQQ는 TRAP 양성 다핵세포의 형성을 현저히 억제하였다. 닭 파골세포를 상아질 절편에서 배양하면서 20 ${\mu}M$의 PQQ를 처치한 경우 파골세포에 의한 상아질 흡수가 현저히 억제되었다. 따라서 본 연구결과 PQQ가 superoxide의 제거물질로 작용하여 파골세포의 분화 및 활성도에 영향을 미칠 것으로 사료되며, 이는 생리적 혹은 병적 골흡수에 억제적인 작용을 할 물질로의 가능성을 시사한다.
천문동 에탄올 추출물은 조골세포의 증식을 농도 및 시간 의존적으로 유의성 있게 증가시켰으며 조골세포 분화유도 및 석회화에 관여하는 염기성 인산분해효소 활성을 효과적으로 촉진시켰다. 또한 TRAP 양성인 다핵 파골세포수 및 TRAP 활성도를 감소시켰다. 결과적으로 천문동 에탄올 추출물은 조골세포의 활성 증가 및 파골세포의 활성 억제 등뼈의 대사에 영향을 미치므로 뼈의 대사와 관련된 치료제 및 골다공증 예방 건강 보조식품으로서 개발 가능성이 있으며, 이와 관련된 작용기전 및 활성성분의 분리, 정제에 대한 연구가 더욱 필요할 것으로 사료된다.
목 적: 본 연구는 길경(Platycodon grandiflorum root)를 함유한 복합 한약재 추출물(ExMH-PGR)의 골다공증 예방 및 치료효과를 알아보기 위해 MC3T3-E1 조골세포주와 RAW 264.7 파골세포주를 이용하여 in vitro 수준에서 검증하였다. 방 법: 배양액에 다양한 농도의 ExMH-PGR를 첨가하여 MC3T3-E1 세포와 RAW 264.7 세포의 세포증식을 비교하였다. MC3T3-E1 세포에서 Alkaline phosphatase (ALP) 활성, 콜라겐 합성, 오스테올칼신 생성, 무기질 축적을 분석하였다. RAW 264.7 세포에서 Tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) 활성과 actin ring 형성 정도를 분석하였다. 결 과: ExMH-PGR는 $25{\mu}g/mL$ 농도까지 유의한 수준으로 ALP 활성, 콜라겐 합성, 그리고 오스테올칼신 형성을 증가시켰다. $50{\sim}200{\mu}g/mL$의 ExMH-PGR은 TRAP 활성과 actin ring 형성을 유의하게 억제했다. 결 론: ExMH-PGR은 조골세포의 활성을 촉진하고 파골세포의 활성을 억제하는 효과가 있어 골다공증 치료에 유용할 가능성이 있다.
본 연구는 방사선 육종 차조기와 백출 복합물의 조골세포 분화 활성 및 파골세포 형성 억제를 조사하였다. 차조기와 백출 복합물은 MG-63 세포에서 ALP 활성 및 arlizarin red 염색을 확인하였고 조골세포 형성의 영향은 RAW 264.7 세포에서 TRAP 활성과 TRAP 염색을 진행하였다. 세포 독성시험에서 차조기와 백출 복합물은 50 ㎍/㎖ 농도 이하에서 안전한 것으로 확인되었다. ALP 활성 및 골석회화 형성 능력은 대조군보다 활성이 낮았으나, 파골세포에서 TRAP 활성을 유의적으로 감소시켰으며, 효과적으로 TRAP(+) 다핵세포를 억제하였다. 따라서 차조기와 백출 복합물은 골 흡수 억제 활성을 향상시켜 뼈 관련 질환의 예방 및 치료에 효과적인 것으로 보여진다.
파골세포의 분화에 대한 시금치 추출물의 영향을 확인하고자 RANKL을 처리한 RAW264.7 세포에서 세포독성, TRAP(+) 다핵세포의 형성, 파골세포 분화 관련 유전자의 발현, 그리고 단백질 발현을 확인하였다. 물과 25, 50, 75 및 100% 에탄올 시금치 추출물의 세포독성을 측정한 결과 모든 추출물들이 $100{\mu}g/mL$ 이하의 농도에서 RAW264.7 세포에 독성을 유발하지 않았다. TRAP 염색을 통해 TRAP(+) 다핵세포의 수와 효소 활성을 측정한 결과 물 추출물을 제외한 모든 추출물이 대조군에 비해 분화 억제 및 효소 활성 저해 효과가 있었다. 특히 $100{\mu}g/mL$ 농도의 100% 에탄올 추출물은 RANKL만 처리한 대조군과 비교해 80%의 유의한 TRAP(+) 다핵세포 숫자 감소와 44%의 TRAP 효소 활성 저해율을 보였다. 시금치 에탄올 추출물은 RANKL에 의한 파골세포 분화의 지표가 되는 관련유전자인 NFAT, c-FOS, cathepsin K 및 TRAP의 발현을 억제하였다. 또한 단백질 수준에서 시금치 에탄올 추출물은 RANKL에 의해 증가된 NFATc1의 발현을 현저히 감소시키는 것으로 확인되었고, 또한 c-FOS의 활성화 형태인 인산화된 c-FOS의 발현뿐만 아니라 인산화되지 않은 비활성의 c-FOS 발현도 감소시켰다. 반면 파골세포의 분화에 직간접적인 영향을 미친다고 알려진 MAPK 중 ERK의 활성에는 거의 영향을 미치지 않는 것으로 보아 시금치 에탄올 추출물은 c-FOS의 활성, 비활성형 전체를 감소시킴으로 파골세포 분화를 감소시키는 것으로 확인되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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