치주인대세포는 시험관적 실험에서 광물화 결절형성을 유도할 수 있으므로 광물화 결절형성에 관여하는 유전자들을 특이하게 발현할 것으로 여겨진다. 이에 본 실험은 cDNA microarray를 이용한 동시 유전자분석을 시행하여 치주인대세포의 분화에 의한 광물화 결절형성시 나타나는 유전자의 특징적 발현 양상을 알아보고자 하였다. 교정치료를 목적으로 경북대학교병원에 내원한 환자의 제일소구치를 발치하여 통상적 방법으로 치주인대세포를 분리, 배양하였고, 3세대의 치주인대세포를 사용하여 실험을 시행하였다. 치주인대세포를 100mm 배양접시에 넣고 배양하여 매 2일 마다 배지를 교환해 주고, 10% FBS만을 투여한 대조군으로, ascorbic acid $(50\;{\mu}g/ml)$, ${\beta}-glycerophosphate$ (10 mM) 및 100 nM dexamethasone을 투여한 군을 실험군으로 하였다. 배양된 치주인대세포에 ascorbic acid, ${\beta}-glycerophosphate$, 그리고 dexamethasone을 투여한 실험군에서 21일째 광물화된 결정을 관찰할 수 있었으나 대조군에서는 관찰할 수 없었다. 3063개의 유전자를 분석한 결과 35개 유전자가 대조군에 비해 2배이상 발현이 증가하였고, 38개 유전자는 2배이상 발현이 감소하였다. 형태학적 검사에서 보여준 바와 같이 광물화 형성과정시 관여하는 JGF-2과 IGFBP2와 같은 유전자가 실험군에서 증가하였으며, 세포골격과 세포외기질 형성에 관여하는 proteogycan 1, fibulin-5, keratin 5, ${\beta}-actin$, ${\alpha}-smooth$ muscle actin, capping protein 등도 발현이 실험군에서 증가하였다. 한편 periostin and S100 calcium-binding protein A4는 대조군에서 오히려 높게 나타나므로 이는 배양된 치주인대세포가 그 자체의 표현형을 유지하고 있음을 보여 주고 있다. 그 외 apoptosis를 유발시키는데 관여하는 Dkk-1와 Nip3는 실험군에서 높게 발현되었고, apoptosis를 억제시키는데 관여하는 Btf와 TAX1BP1는 오히려 낮게 발현됨을 알 수 있으므로 이는 실험군에서 치주인대세포가 골아세포로의 분화되었음을 나타낸다.
뇌와 두개골의 조화로운 성장 발육은 성장 중인 두개골과 이 뼈들을 연결하는 두개봉합부들 그리고 발육중인 뇌사이의 일련의 상호작용에 의해 이루어진다. 두개봉합부의 조기융합으로 알려진 craniosynostosis는 이러한 상호균형적인 관계가 파괴될 때 야기될 수 있다. Bone morphogenetic protein의 하나인 Bmp2는 골 각각의 형태와 골격의 상대적인 비례성을 조절하는데 관여하고 있으며, Bmp의 하부 유전자로 알려져 있는 Msx2 homeobox 유전자의 돌연변이는 Boston-type craniosynostosis를 야기한다 이와 함께 Dlx5 homozygote mutant mouse의 표현형은 두개골 골화의 지연을 포함한 다양한 두개안면의 이상을 나타낸다. 이러한 사실들은 Bmp2, Msx2, Dlx5 유전자들이 두개봉합부의 형태발생과정에 중요하게 작용할 수 있음을 시사하고 있다. Mouse 두개봉합부의 초기형태발생과정에 위 유전자들의 기능을 알아보기 위해, 태생기 동안의 시상봉합부에서의 Bmp2, Msx2, Dlx5 유전자들의 발현양상을 in situ hybridization 방법을 이용하여 분석하였다. Bmp2 mRNA는 osteogenic front에서 강하게 발현되었으며, parietal bone의 골막에서도 관찰되었다. Msx2 mRNA는 시상봉합부의 미분화 간엽조직에서 강하게 발현되었으며, osteogenie front 및 dura mater에서도 관찰되었다. Dlx5 mRNA는 osteogenic front와 parietal bone에서 강하게 발현되었다. 두개봉합부에서의 Bmp signaling의 역할을 알아보기 위해 태생 15.5일 mouse의 두개골을 이용하여 in vitro 실험을 시행하였다. Bmp2-soaked beads를 osteogenic fronts에 올려놓고 48시간 기관배양한 결과 BSA 대조군에 비해 Bmp2 beads 주위 조직의 두께와 세포수가 증가하였으며 Msx2와 Dlx5 유전자들의 발현을 유도하였다. 그러나 FGF2 beads주위로는 이들 유전자들의 발현이 관찰되지 않았다. 이러한 결과들을 종합해 볼 때, Bmp2 유전자는 두개골 성장과 두개봉합부의 초기 형태발생을 조절하는데 중요한 역할을 담당하고 있으며, Bmp signaling은 Msx2, Dlx5 유전자들을 조절함으로써 두개골의 골화와 두개봉합부의 유지에 관여하고 있음을 제시해 주고 있다.
임플란트와 골 반응을 개선하기 위한 생화학적 표면 처리 방법으로 다양한 이온을 이용한 이온주입법에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구는 플라즈마 상태의 마그네슘 이온을 임플란트 표면에 주입하여 이온 피막을 형성하는 방법으로 표면 처리를 한 임플란트에 대한 MC3T3-E1 골모양 세포의 초기 반응을 평가해 보고자 하였다. 티타늄 디스크를 네 가지 군으로 표면처리를 달리하였다. A군은 연마만 하였고 B군은 연마 후 마그네슘 이온을 주입하였다. C군은 알루미늄 입자분사 하였고, D군은 알루미늄 입자분사 후 마그네슘 이온을 주입하였다. 조골세포의 반응을 세포 부착, 증식, 분화의 단계별로 평가하였다. 세포 부착을 평가하기 위해 MC3T3-E1 골모양 세포를 4시간, 24시간, 48시간 금속 표면에서 배양하여 주사현미경으로 관찰하였다. 세포분화도평가는 세포를 4일간 배양 후 알칼리성 인산분해효소 활성도 분석을 통해 시행하였다. 세포외기질의 세포내 발현은 RT-PCR을 통해 평가하였다. 이상의 실험에서 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 주사현미경 관찰시 시간의 흐름에 따라 세포 부착량은 증가하였으며, 마그네슘 이온을 주입한 시편에서 더 많은 양 세포 증식이 관찰되었으며 분화정도도 더 높은 것으로 관찰되었다. 2. RT-PCR 분석시 알루미늄 입자분사 후 마그네슘 이온을 주입한 시편에서 c-fos와 osteonectin의 발현이 증가된 소견을 보였다. 3. 알칼리성 인산분해효소 활성도 분석시 금속 표면처리 방법에 따른 차이는 발생하지 않았다. 이상의 결과를 종합하면 Mg 이온이 주입된 군의 세포가 Mg 이온이 주입되지 않은 군보다 초기의 세포반응이 더 우수하다는 것을 알 수 있다.
골다공증의 진행은 뼈질량 감소와 골절위험 증가를 야기한다. 골다공증은 노인 인구에서 흔하며, 최근 들어 급속한 고령화 사회로 인해 그 환자수도 동반하여 크게 증가하고 있다. 현재 처방되는 골다공증 치료제의 대부분은 파골세포 억제 효과에 기반하여 골흡수를 방지한다. 그러나 이러한 골다공증 치료제는 새로운 뼈형성을 증가시키지는 못하며 수반되는 여러 부작용도 보고되고 있다. 따라서 골다공증의 새로운 제어와 치료법 개발을 위해 성체줄기세포의 골세포 분화유도와 조골세포 활성을 도모하는 재생의학적 접근이 활발히 연구되고 있다. 스타틴(statin) 계열 약물은 혈중 콜레스테롤 강하제로 심혈관 질환에 흔히 처방되는 치료제이다. 흥미롭게도 최근 일련의 연구에서 이러한 스타틴이 조골세포 활성에 긍정적인 영향을 주어 뼈형성을 촉진한다는 보고가 발표되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 스타틴 약물이 인체 골막유래 성체줄기세포의 골세포 분화과정이나 조골세포 활성에 영향이 있는 지를 분석하였다. 현재 임상적으로 처방되는 총 7 종류의 스타틴 약물에 대해, 골막유래 성체줄기세포의 골세포 분화과정에서 조골세포 활성과 관련된 초기와 후기 표지자인 alkaline phosphatase의 활성과 칼슘 침착을 각각 분석하였다. 본 연구에서 일부 스타틴(pitavastatin과 pravastatin)은 약하지만 뼈형성을 증가시키는 효과가 있음을 알 수 있었다. 이러한 연구결과는 스타틴이 골막유래 줄기세포로부터 골세포로의 분화나 조골세포 활성을 조절할 수 있는 물질이 될 수 있으며, 이러한 약물이 골세포분화나 재생의학의 새로운 조절 물질로서 골다공증 치료에 응용될 수 있음을 제시한다.
본 연구는 방풍나물 에탄올 추출물을 이용하여 갱년기 유도 흰쥐의 혈중지질 수준의 향상, 항 혈소판 응집력에 미치는 효과를 검토하고자 하였다. 9주령 흰쥐를 각 군당 6마리씩 난소절제 모의 수술군, 난소절제군, 난소절제 후 방풍나물 추출물 50 mg/kg/day 및 200 mg/kg/day군의 4군으로 나누어 시술 후 6주간 추출물을 투여하며 사육하였다. 동물실험 결과 갱년기 유도로 인하여 증가된 혈청 중 중성지방 및 총콜레스테롤 함량은 방풍나물 추출물의 투여에 의해 저하되었다. 혈중 LDL-콜레스테롤 함량은 방풍나물 추출물 200 mg/kg/day 투여에 의해 난소절제 대조군(OVX-CON)에 비해 유의하게 감소하였다. 또한 방풍나물 추출물의 항 혈전능에 미치는 영향을 검토하기 위해, 난소절제로 인하여 혈 중 지질 함량이 증가한 상태에서 washed platelet을 분리하고 콜라겐으로 혈소판 응집을 유도하였다. 그 결과 방풍나물 추출물을 투여한 군이 OVX-CON군에 비해 혈소판 응집을 억제하는 것으로 나타났다. 응집율을 나타내는amplitude (%)는 OVX-CON군이 난소절제를 하지 않은 SHAM군과 비교하여 증가하였으나, 방풍나물 추출물 투여군인 OVX-LS50 및 OVX-LS200군 모두에서 유의적으로 감소하는 결과를 나타내었다. 비교하여 반응이 일어나기 시작하는 속도를 나타내는Slop은 SHAN군에 비해 난소절제로 인해 OVX-CON군이 증가하였으나, 방풍나물 추출물 투여군에서 OVX-CON군에 비해 유의적으로 감소하는 결과를 나타냈다. 응집시간을 나타내는 lag time (sec)은 난소절제에 의해 반응이 일어나는 시간이 짧아져, 혈소판 응집이 촉진되는 결과가 나타났다. 방풍 나물 추출물 투여한 경우, 200 mg/kg/day 투여군인 OVX-LS200군의 경우 OVX-CON군에 비해 lag time이 연장되어 혈소판 응집이 지연되는 결과가 나타났다. 난소절제 시(OVX-CON군) 에스트로겐 결핍으로 골 교체가 증가되어 SHAM군에 비해 혈청 중의 ALP 활성이 증가되었으나 유의성 있는 결과는 나타나지 않았다. 한편, 방풍나물 추출물 투여군에서는 난소절제로 인하여 그 활성이 증가된 OVX-CON군에 비해 활성이 감소하는 경향을 나타내었으며, 200 mg/kg/day 투여군의 경우 SHAM군보다 활성이 감소하여 난소 절제로 인한 골 손실 정도를 완화시켜준 것으로 추측된다. 연골의 경우 비 난소절제군인 SHAM군에 비해 난소절제군인 OVX-CON군의 collagen 함량이 감소하였으나, 방풍 에탄올 추출물을 투여함으로써 OVX-LS200 군에서 유의적으로 증가하였으며, 골 조직에서 또한 난소를 절제한 OVX-CON군이 난소를 절제하지 않은 SHAM군과 비교해 유의적으로 감소하는 결과가 나타났다. 한편, 난소를 절제한 후 방풍 추출물을 50 mg/kg/day 투여한 OVX-LS50군에서는 대조군에 비해 collagen 함량이 증가하는 경향이 나타났으며, 200 mg/kg/day 투여한 OVX-LS200군의 경우 유의적으로 증가하였다. 이상과 같이 방풍나물 추출물은 난소절제로 인하여 증가된 혈중 지질 조성 개선 및 에스트로겐 부족으로 인한 골 손실의 예방에 유익한 효과를 가질 것으로 기대된다.
정중구개봉합의 급속확장은 상악골의 악궁의 폭을 증가시키고, 전방이동을 용이하게하므로 전후방적인 악골의 부조화나 상악치열궁 협착 등을 치료하는데 널리 사용되고 있다. 이 연구는 정중구개봉합의 급속이개시 봉합부위에서 나타나는 골개조 과정 및 교원섬유의 변화를 관찰하고자 시행되었다. 생후 6-8개월된 유성견 4마리를 실험동물로 사용하여 인상을 채득한 후 주조된 급속정중이개장치에 Hyrax screw를 납착하여 장착시키고 1회에 $90^{\circ}$씩, 1일 2회전시켜 10일간 지속하였다. X-ray상에서 봉합의 이개를 확인한 후 이개직후, 15일, 30일 그리고 60일간의 보정기간을 거쳐 희생시키고 정중구개봉합부를 절취하여 봉합부위의 변화를 광학 및 주사전자현미경으로 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 정중구개봉합 확장 직후 양 봉합골단의 일부에서는 신생골 형성이 관찰되었으며, 양 골단 사이의 교원 섬유속이 중앙에서 늘어나 골간거리가 확장되었다. 2. 정중구개봉합 확장 15일 후, 봉합면에서는 많은 파골세포를 가진 골흡수면이 증가되었고 양 골단 사이에 서는 교원섬유속의 주행방향이 불규칙하고, 조섬유세포 수가 줄어든 반면 많은 염증세포가 침윤되어 있었다. 3. 정중구개봉합 확장 30일 후 양 봉합골단에서 많은 조골세포를 가진 신생골이 성장하여 해면골이 형성되었으며, 양골단 사이에서는 교원섬유속이 풍부해지고 조섬유세포 수가 증가되었다. 4. 정중구개봉합 확장 60일 후, 양봉합골단은 해면골이 치밀골로 대치되어 골간거리가 좁아졌지만 계속적인 골개조현상이 관찰되었고, 교원섬유속이 재생된 봉합면에 매입되었으며, 연결 중앙부에서는 서로 교차되고 있는 양상이 관찰되었다. 이상의 결과에 의하면 급속정중이개시 정중구개봉합 부위의 유주성 세포의 침윤상태가 유도되는 염증반응이 일어난 후 골개조현상이 일어났으며, 골개조 현상은 급속확장 2 개월 후에도 계속 진행되고 있었다.
The major goals of periodontal therapy is the functional regeneration of periodontal supporting structures already destructed by periodontal disease as well as the reduction of signs and symptoms of progressive periodontal disease. There have been many efforts to develop materials and therapeutic methods to promote periodontal wound healing. There have been increasing interest on the chitosan made by chitin. Chitin is second only to cellulose as the most abundant natural biopolymer. It is a structural component of the exoskeleton of invertebrates(e.g., shrimp, crabs, lobsters), of the cell wall of fungi, and of the cuticle of insects. Chitosan is a derivative of chitin made by deacetylation of side chains. Many experiments using chitosan in various animal models have proven its beneficial effects. The aim of this study is to evaluate the osteogenesis of chitosan on the calvarial critical size defect in Sprague Dawley rats. An 8 mm surgical defect was produced with a trephine bur in the area of the midsagittal suture. The rats were divided into two groups: Untreated control group versus experimental group with 50mg of soluble chitosan gel. The animals were sacrificed at 2, 4 and 8 weeks after surgical procedure. The specimens were examined by histologic, histomorphometric and radiodensitometric analyses. The results are as follows: 1. The length of newly formed bone in the defects was $102.91{\pm}25.46{\mu}m$, $219.46{\pm}97.81{\mu}m$ at the 2 weeks, $130.95{\pm}39.24{\mu}m$, $212.39{\pm}89.22{\mu}m$ at the 4 weeks, $181.53{\pm}76.35{\mu}m$ and $257.12{\pm}51.22{\mu}m$ at the 8 weeks in the control group and experimental group respectively. At all periods, the means of experimental group was greater than those of control group. But, there was no statistically significant difference between the two groups. 2. The area of newly formed bone in the defects was $2962.06{\pm}1284.48{\mu}m^2$, $5194.88{\pm}1247.88{\mu}m^2$ at the 2 weeks, $5103.25{\pm}1375.88{\mu}m^2$, $7751.43{\pm}2228.20{\mu}m^2$ at the 4 weeks and $8046.20{\pm}818.99{\mu}m^2$, $15578.57{\pm}5606.55{\mu}m^2$ at the 8 weeks in the control group and experimental group respectively. At all periods, the means of experimental group was greater than those of control group. The experimental group showed statistically significant difference to the control group at the 2 and 8 weeks. 3. The density of newly formed bone in the defects was $14.26{\pm}6.33%$, $27.91{\pm}6.65%$ at the 2 weeks, $20.06{\pm}9.07%$, $27.86{\pm}8.20%$ at the 4 weeks and $22.99{\pm}3.76%$, $32.17{\pm}6.38%$ at the 8 weeks in the control group and experimental group respectively. At all periods, the means of experimental group was greater than those of control group. The experimental group showed statistically significant difference to the control group at the 2 and 8 weeks. These results suggest that the use of chitosan on the calvarial defects in rats has significant effect on the regeneration of bone tissue in itself
The major goals of periodontal therapy are the functional regeneration of periodontal supporting structures already destructed by periodontal disease as well as the reduction of signs and symptoms of progressive periodontal disease. There have been many efforts to develop materials and therapeutic methods to promote periodontal wound healing. There have been increasing interest on the chitosan made by chtin. Chitosan is a derivative of chitin made by deacetylation of side chains. Chitosan has been widely studied as bone substitution and membrane material in periodontology. Many experiments using chitosan in various animal models have proven its beneficial effects. Tetracycline has been considered for use in the treatment of chronic periodontal disease and gingivitis. The aim of this study is to evlauate the osteogenesis of tetracycline blended chitosan membranes on the calvarial critical size defect in Sprague Dawley rats. An 8mm surgical defect was produced with a trephine bur in the area of the midsagittal suture. The rats were divided into five groups: Untreated control group versus four experimental group. Four types of membranes were made and comparative study was been done. Two types of non-woven membranes were made by immersing non-woven chitosan into either the tetracycline solution or chitosan-tetracycline solution. Other two types of sponge membranes were fabricated by immersing chitosan sponge into the tetracycline solution, and subsequent freeze-drying. The animals were sacrificed at 2 and 8 weeks after surgical procedure. The specimens were examined by histologic analyses. The results are as follows: 1. Clinically the use of tetracycline blended chitosan membrane showed great healing capacity. 2. The new bone formations of all the experimental group, non-woven and sponge type membranes were greater than those of control group. But, there was no significant difference between the experimental groups. 3. Resorption of chitosan membranes were not shown in any groups at 2 weeks and 8 weeks. These results suggest that the use of tetracycline blended chitosan membrane on the calvarial defects in rats has significant effect on the regeneration of bone tissue in itself. And it implicate that tetracycline blended chitosan membrane might be useful for guided tissue regeneration.
16세에서 26세 정도에서 총 무기질 함량이 99% 정도 형성된다는 자료를 토대로 골 형성에 중요한 20대 초반의 여대생들을 대상으로 골밀도에 영향을 미치는 식습관의 요인을 알아보고 차후에 생길지도 모르는 골다공증을 예방하기 위한 자료를 제공하고자 본 연구를 하였다. 20대의 여대생 100명을 대상으로 BMI에 따른 골밀도를 DEAX로 측정하였고, 본인이 직접 작성한 식습관 10개 항목과 골밀도 측정 결과를 Microsoft office Excel 2010을 이용하여 pearson상관분석과 다중회귀분석으로 분석하였다. 그 결과는 신장은 $161.08{\pm}4.70cm$, 체중은 $52.43{\pm}6.43kg$, BMI는 $20.22{\pm}2.48$로 나타났으며, 이들은 BMD와 유의한 상관관계를 가지고 있다(p<0.05). BMI에 따른 분류를 해보면 저체중이 20명, 정상체중 이상은 80명 이었으며, 정상체중 이상에서 BMD가 $0.20{\pm}0.41$로 높았다. 또한 동일한 성별에서 젊은 성인집단의 골밀도와 비교한 T-score의 평균은 $-0.04{\pm}0.99$, 같은 연령대의 골밀도와 비교한 Z-score의 평균은 $0.02{\pm}0.93$로 차이가 없었다(p<0.001). 골밀도에 영향을 미치는 식습관은 본 연구에 의하면 1일 3끼 식사, 1일 커피 1-3잔, 짜지 않은 음식섭취는 p<0.05로 유의한 관계를 나타내 가장 영향을 많이 미치고 있었으며, 그 외에 음주, 1달에 6-9회의 유제품 섭취도 p<0.05로 유의하지는 않지만 p=0.066, 0.054로 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 20대 여대생들이 중장년이 되었을 때 골 질환을 막기 위해서는 젊은 시절 골 형성이 잘 될 수 있도록 식습관을 바르게 가져야 할 것으로 사료된다.
전 세계적으로 노인 인구는 급증하는 추세이며 노인 척추 변형 환자에 대한 변형 교정 수술도 점점 증가하고 있다. 그러나 노인 환자들을 대상으로 척추 변형 교정 수술 시 합병증을 줄이기 위해 고려해야 할 사항들, 그리고 수술 후 좋은 임상적인 결과를 예측하기 위한 객관적인 인자들에 대해 아직 많은 논의가 되지 않았다. 노인 척추 변형 환자에서 수술 전 고려해야 될 사항으로 Cumulative Illness Rating Scale for Geriatrics 및 Charlson Comorbidity Index scores 등의 지표를 이용하여 내과적 동반 질환을 확인해야 한다. 이들 지표는 술 후 합병증의 발생률과 연관이 있으며 수술 전 내과적인 질환을 조절하여 이 지표 수치를 낮춘 이후 수술을 시행할 경우 합병증을 줄일 수 있다. 두 번째, 수술 전 골밀도 검사를 시행하여 골다공증의 정도를 확인해야 한다. 심한 골다공증이 동반된 노인 척추 변형 환자의 경우 기기술과 관련된 합병증을 줄이기 위한 여러 가지 수술적인 기법들이 알려져 있으며 수술 전 골형성 유도제를 사용하여 골밀도를 교정하는 방법도 시도해볼 수 있다. 세 번째, 전 신체 시상학 정렬을 고려해야 한다. 노인 척추 변형 환자에서 고관절, 슬관절 등의 하지 관절의 퇴행성 변화와 변형을 동반하고 있는 경우가 흔하며 또한 척추의 변형이 보상작용으로 하지 관절의 변형을 일으키기도 한다. 최근 전 신체 시상학 정렬이 이전 사용되었던 척추나 골반에 국한된 지표보다 임상적인 상태를 더 잘 예측할 수 있는 것으로 보고되어 변형 교정 수술 시 전 신체 시상학 정렬을 고려하여야 하겠다. 결론으로 노인 척추 변형 환자에서 변형 교정 수술을 시행할 경우 내과적인 동반 질환, 골다공증의 정도를 확인하여 합병증을 줄이기 위해 수술 전 미리 교정하는 것이 필요하다. 또한 교정 수술 시 골반이나 척추에 국한된 지표에 비하여 임상적인 상태를 더 잘 예측할 수 있는 전 신체 시상학 정렬을 고려해야 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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[부 칙]
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