• 제목/요약/키워드: tartrate-resistant acid phosphatase

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칡의 부위별 골다공증 치료효과 (Pueraria lobata Ohwi as an Osteoporosis Therapeutics)

  • 김정숙;하혜경;김혜진;이제현;송계용
    • 한국식품과학회지
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    • 제34권4호
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    • pp.710-718
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    • 2002
  • 콩과 식물인 갈근에는 genistein과 daidzein이 함유된 것으로 알려졌으므로 본 연구는 갈근(PR), 갈화(PF) 및 어린순인 갈용(PL)에 함유된 phytoestrogen의 함량을 HPLC법으로 정량 분석하였다. 동시에 phytoestrogen의 골다공증 치료제에 대한 효능 검색의 일환으로 조골세포의 증식작용(MTT법 및 ALP분석)과 피골세포의 활성(TRAP법)을 측정하였고 난소절제 흰쥐에 PR 1 g/kg/day(PR-1) 및 PR 5 g/kg/day(PR-5)을 9주 동안 투여한 후 혈액분석, 혈장 Alkaline phospatase(ALP), 칼슘, 무기성 인산염, 총콜레스테롤, LDL- 및 HDL-콜레스테롤을 측정하였고 적출된 경골 및 요추골의 소주골면적을 측정하였다. PR과 PF의 총 daidzein의 함량은 $10436{\pm}2144\;mg/kg$$1003{\pm}206\;mg/kg$이었고 genistein과 formononetin은 PR에만 존재하고 PF 및 PL에는 함유되어 있지 않았다. 인간 유사 조골 세포주인 Saos-2에 PR은 대조군의 158% 정도(5 mg/mL)의 세포증식효과와 ALP 활성을 증가시켰으나 전처리한 PR, PF 및 PL의 세포증식효과는 없었고 PL만이 ALP 활성을 증가시켰다. 파골세포의 증식억제실험에서 genistein의 $IC_{50}$$1.57{\times}10^{-4}\;mg/mL$ $(5.81{\times}10^{-7}\;M)$이었고, daidzein과 PR은 효과가 없었다. 난소절제 흰쥐에 대한 in vivo 실험에서 대조군이 sham군보다 난소적출 1주 후부터 체중의 증가가 급격하게 나타났으나 PR의 투여로 둔화되었다. PR 투약에 의한 자궁의 무게는 PR-5군은 대조군에 비해 증가되었고(p<0.05), PR-1군은 대조군과 유의성이 없었다. 혈장 ALP의 활성은 주령의 증가에 EK라 감소하는 경향을 보였고, HDL-콜레스테롤의 농도는 모든 군에서 주령에 따라 감소되었으나(p<0.01), PR-5군의 LDL-콜레스테롤의 농도는 대조군에 비해 감소되었다(p<0.01). 대조군에 비해 sham군의 경골 및 요추골의 면적은 증가되었고(p<0.01), PR 투여군(PR-1 및 PR-5)도 sham보다 적으나 대조군에 비해 소주골 면적이 증가되었다(각 p<0.01). 특히 고용량의 PR 투여는 PR의 골다공증 치료효과가 우수함을 증명하였으며(p<0.01), PL과 PF는 효능이 미비하나 PR은 골다공증의 예방 및 치료제로는 상당히 우수한 한약재임이 확인되었다.

Prostaglandin과 Dibutyryl cAMP가 조골세포의 활성과 파골세포 형성에 미치는 영향 (The Effects of Prostaglandin and Dibutyryl cAMP on Osteoblastic Cell Activity and Osteoclast Generation)

  • 목성규;유형근;신형식
    • Journal of Periodontal and Implant Science
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    • 제26권2호
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    • pp.448-468
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    • 1996
  • To maintain its functional integrity, bone is continuously remodelled by a process involving resorption by osteoeclasts and formation by osteoblasts, In order to respond to changes in the physical environment or to trauma with the relevant action, this process is strictly regulated by locally synthesized or systemic fators, Prostaglandin $E_2(PGE_2$) is perhaps one of the best studied factors, having been known to affect bone cell function for several decades.$PGE_2$ has both anabolic and catabolic activities. Excess of $PGE_2$ has been implicated in a number of pathological states associated with bone loss in a number of chronic inflammatory conditions such as periodontal disease and rheumatoid arthritis. $PGE_2$ and other arachidonic acid metabolites have been shown to be potent stimulators of osteoclastic bone resorption in organ culture. The anabolic effects of $PGE_2$ were first noticed when an increase in periosteal woven bone formation was seen after the infusion of $PGE_2$ into infants in order to prevent closure of the ductus arteriosus. The cellular basis for the catabolic actions of $PGE_2$ has been well characterized. $PGE_2$increases osteoclast recruitment in bone marrow cell cultures. Also $PGE_2$ has a direct action on osteoclast serving to inhibit activity and can also indirectly activate osteoclast via other cells in the vicinity, presumably osteoblast. The cellular mechanisms for the anabolic actions of $PGE_2$ are not nearly so well understood. The purpose of this paper was to study the effects of $PGE_2$ and dibutyl(DB)cAMP on osteoblastic clone MC3T3El cells and on the generation of osteoclasts from their precursor cells. The effect of $PGE_2$ and DBcAMP on the induction of alkaline phoaphatase(AlP) was investigated in osteoblastic clone MC3T3El cells cultured in medium containing 0.4% fetal bovine serum. $PGE_2$ and DBcAMP stimulated ALP activity and MTT assay in the cells in a dose-dependent manner at concentrations of lO-SOOng/ml. Cycloheximide, protein synthesis inhibitor, inhibited the stimulative effect of $PGE_2$ and DBcAMP on ALP activity in the cells. $PGE_2$also increased the intracellular cAMP content in a dose-dependent fashion with a maximal effect at 500ng/ml. The effect of $PGE_2$ on the generation of osteoclasts was investigated in a coculture system of mouse bone marrow cells with primary osteoblastic cells cultured in media containing 10% fetal bovine serum.After cultures, staining for tartrate-resistant acid phosphatase(TRAP)-marker enzyme of osteoclast was performed. The TRAP(+) multinucleated cells(MNCs), which have 3 or more nuclei, were counted. More TRAP(+) MNCs were formed in coculture system than in control group. $PGE_2(10^{-5}10^{-6}M)$ stimulated the formation of osteoclast cells from mouse bone marrow cells in culture. $PGE_2(10^{-6}M)$ stimulated the formation of osteoclast cells from mouse bone marrow cells in coculture of osteoblastic clone MC3T3E1 cells This results suggest that $PGE_2$ stimulates the differentiation of osteoblasts and generation of osteoclast, and are involved in bone formation, as well as in bone resorption.

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Interleukin-10 이 $interleukin-1{\beta}$로 유도되는 골흡수에 미치는 효과 (EFFECT OF INTERLEUKIM-10 ON THE BONE RESORPTION INDUCED BY INTERLEUKIN-1B)

  • 유윤정;강윤선;이승일
    • Journal of Periodontal and Implant Science
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    • 제24권2호
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    • pp.321-339
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    • 1994
  • The cytokines released by osteoblasts induce bone resorption via the differentiation of osteoclast precursors. In this process, $interleukin-1{\beta}$($IL-1{\beta}$)-induced bone resorption is mediated by granulocyte macrophage-colony stimulation factor(GM-CSF), interleukin-6 (IL-6), and tumor necrosis factor ${\alpha}$($TNF-{\alpha}$) released from osteoblasts. Since these cytokines (GM-CSF, IL-6, $TNF-{\alpha}$) are produced by not only osteoblasts but also monocytes, and interleukin-10(I1-10) inhibits the secretion of these cytokines from monocytes, it may be speculated that IL 10 could modulate the production of GM-CSF, IL-6, and $TNF-{\alpha}$ by osteoblasts, then control $IL-1{\beta}-induced$ bone resorption. Therefore, the aims of the present study were to examine the effects of IL-10 on bone resorption. The sixten or seventeen-day pregnant ICR mice were injected with $^{45}Ca$ and sacrificed one day after injection. Then fetal mouse calvaria prelabeled with $^{45}Ca$ were dissected out. In order to confirm the degree of bone resorption, mouse calvaria were treated with Lipopolysaccharide(LPS), $TNF-{\alpha}$, $IL-1{\alpha}$, IL-8, $IL-1{\beta}$, and $IL-1{\alpha}$, Then, IL-10 and $interferon-{\gamma}$ ($IFN-{\gamma}$) were added to calvarial medium, in an attempt to evaluate the effect of $IL-1{\beta}-induced$ bone resorption. In addition, osteoclasts formation in bone marrow cell cultures, and the concentration of IL-6, $TNF-{\alpha}$, and GM-CSF produced from mouse calvarial cells were investigated in response to $IL-1{\beta}$ alone and simultaneously adding f $IL-1{\beta}$ and IL-10. The degree of bone resorption was expressed as the ratio of $^{45}Ca$ release(the treated/the control). The osteoclasts in bone marrow cultures were indentified by tartrate resistant acid phosphatase(TRAP) stain and the concentration of the cytokines was quantified using enzyme linked immunosorbent method. As results of these studies, bone resorption was induced by LPS(1 ng/ml ; the ratio of $^{45}Ca$ release, $1.14{\pm}0.07$). Also $IL-1{\beta}$(1 ng/ml), $IL-1{\alpha}$(1 ng/ml), and $TNF-{\alpha}$(1 ng/ml) resulted in bone resorption(the rations of $^{45}Ca$ release, $1.61{\pm}0.26$, $1.77{\pm}0.03$, $1.20{\pm}0.15$ respectively), but IL-8 did not(the ratio of $^{45}Ca$ release, $0.93{\pm}0.21$). The ratios of $^{45}Ca$ release in response to IL-10(400 ng/ml) and $IFN-{\gamma}$(100 ng/ml) were $1.24{\pm}0.12$ and $1.08{\pm}0.04$ respectively, hence these cytokines inhibited $IL-1{\beta}$(1 ng/ml)-induced bone resorption(the ratio of $^{45}Ca$ release $1.65{\pm}0.24$). While $IL-1{\beta}$(1 ng/ml) increased the number of TRAP positive multinulcleated cells in bone marrow cultures($20{\pm}11$), simultaneously adding $IL-1{\beta}$(1 ng/ml) and IL-10(400 ng/ml) decreased the number of these cells($2{\pm}2$). Nevertheless, IL-10(400 ng/ml) did not affect the IL-6, GM-CSF, and $TNF-{\alpha}$ secretion from $IL-1{\beta}$(1 ng/ml)-activated mouse calvarial cells. From the above results, it may be suggested that IL-10 inhibites $IL-1{\beta}-induced$ osteoclast differntiation and bone resorption. However, the inhibitory effect of IL-10 on the osteoclast formation seems to be mediated not by the reduction of IL-6, GM-CSF, and $TNF-{\alpha}$ production, but by other mechanisms.

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갈색거저리 유충 에탄올 추출물이 RANKL에 의해 유도되는 파골세포 분화에 미치는 영향 (Inhibitory Effects of Tenebrio molitor Larvae Ethanol Extract on RANKL-Induced Osteoclast Differentiation)

  • 서민철;백민희;이화정;신용표;이준하;김인우;김미애;황재삼
    • 생명과학회지
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    • 제30권11호
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    • pp.983-989
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    • 2020
  • 파골세포에 의한 뼈의 재흡수와 조골세포에 의한 뼈 형성의 균형은 뼈 건강에 매우 중요한 요소이다. 따라서 이들의 불균형은 골다공증, 골연화증 및 골석화증과 같은 다양한 골 질환을 유발할 수 있다. 특히 파골세포의 기능이 비정상적으로 항진된 경우 골 파괴가 증가되어 골다공증이 야기되며 이런 현상은 류마티스 관절염 같은 염증성 질환의 골 소실과 밀접한 연관이 있다. 그러나 현재 사용중인 골 흡수 억제제는 장기간 사용시 부작용이 보고되고 있어 천연물 소재를 기반으로한 새로운 골 흡수 억제제 개발이 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 갈색거저리 유충 에탄올 추출물이 RANKL에 의해 유도되는 파골세포 분화에 미치는 영향을 확인하고 그 작용기작을 구명하고자 하였다. 갈색거저리 유충 에탄올 추출물이 파골세포 분화에 미치는 영향을 조사하기 위하여 RAW264.7 세포에 RANKL을 단독 처리 및 추출물과 함께 5일간 처리한 후 TRAP 활성을 비교하였다. 그 결과 RANKL에 의해 증가한 파골세포 분화는 갈색거저리 유충 추출물 2 mg/ml 농도까지 세포독성 없이 농도 의존적으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 갈색거저리 추출물이 TRAP, NFATc1 및 CtsK와 같은 파골세포 분화마커 유전자 및 단백질 발현량에 미치는 변화를 확인한 결과, RANKL 처리에 의해 현저히 증가한 이들 유전자가 갈색거저리 추출물에 의해 현저하게 감소하는 것을 확인하였다. 또한 갈색거저리 추출물의 파골세포 분화 억제작용기작을 확인한 결과 mitogen activated protein kinases (MAPKs)중 p38의 신호 전달 억제 기작을 통하여 파골세포 분화가 억제됨을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과로 보아 갈색거저리 유충 에탄올 추출물 및 그 생리활성 물질들은 골다공증과 같은 골 질환 치료 및 예방을 위한 잠재적 기능성 소재로 사용될 수 있음을 확인하였다.

적송잎 추출물이 항산화 활성 및 파골세포의 증식에 미치는 영향 (Effect of Pine (Pinus densiflora) Needle Extracts on Antioxidant Activity and Proliferation of Osteoclastic RAW 264.7 Cells)

  • 전민희;박미라;박용수;황현정;김성구;이상현;김미향
    • 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.

RANKL 유도된 파골세포 분화에 대한 풀무치 에탄올 추출물의 분화 억제 효과 (Inhibitory Effects of Locusta migratoria Ethanol Extracts on RANKL-induced Osteoclast Differentiation)

  • 백민희;서민철;이준하;이화정;김인우;김선영;김미애;;황재삼
    • 생명과학회지
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    • 제29권10호
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    • pp.1104-1110
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    • 2019
  • 최근 노령인구의 증가로 고령화 사회로 접어들면서 골다공증과 같은 골 대사 질환이 사회적 문제로 대두되고 있다. 파골세포는 골 흡수 역할을 하는 세포이며 골 흡수가 강하게 일어나는 경우 골다공증이 유발된다. 그러나 현재 사용 중인 골 흡수 억제제는 장기간 사용 시 부작용이 발생할 수 있어, 파골세포 분화 억제에 효과가 있는 새로운 소재 개발이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 풀무치 에탄올 추출물을 대상으로 RANKL에 의해 유도된 파골세포 분화에 대한 억제 효능 확인 및 그 기작을 구명하고자 하였다. RAW264.7 파골세포에서 풀무치 추출물의 독성 및 증식 효과를 확인하기 위하여 MTS assay를 진행하였고 $2,000{\mu}g/ml$ 농도까지 세포 독성은 확인되지 않았다. 풀무치 추출물이 파골세포의 분화에 미치는 영향을 확인하기 위해 3일 동안 RAW264.7 세포에 파골세포 분화 촉진제인 RANKL을 단독 처리 및 풀무치 추출물과 함께 처리한 후 TRAP 활성을 비교하였다. 그 결과 RANKL에 의해 증가한 파골세포 분화가 풀무치 추출물 처리에 의해 농도 의존적으로 감소하는 것을 확인하였다. 파골세포 분화와 관련된 유전자(TRAP, RANK, NFATc1 및 CK)의 발현량 변화를 확인한 결과, RANKL 처리 시에 증가한 유전자 발현량이 풀무치 추출물 처리에 의해 현저하게 감소하는 것을 확인하였고, NFATc1, c-Src와 같은 분화 관련 단백질 발현량 또한 풀무치 추출물 처리에 의해 감소하였다. 풀무치 에탄올 추출물은 $NF-{\kappa}B$, ERK 및 JNK 신호전달에 영향을 미쳐 그 결과로 파골세포 분화 억제 효과가 나타나는 것으로 판단된다. 이러한 결과로 보아 풀무치 에탄올 추출물은 골 흡수를 억제하는 역할을 함으로써 골다공증 예방 및 치료를 위한 새로운 기능성 소재로 사용 가능성이 있음을 확인하였다.