• Experimental and Molecular Medicine
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• 제50권12호
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• pp.12.1-12.14
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• 2018

Osteoporosis develops with high prevalence in both postmenopausal women and hypogonadal men. Osteoporosis results in significant morbidity, but no cure has been established. Mesenchymal stem cells (MSCs) critically contribute to bone homeostasis and possess potent immunomodulatory/anti-inflammatory capability. Here, we investigated the therapeutic efficacy of using an infusion of MSCs to treat sex hormone-deficient bone loss and its underlying mechanisms. In particular, we compared the impacts of MSC cytotherapy in the two genders with the aim of examining potential gender differences. Using the gonadectomy (GNX) model, we confirmed that the osteoporotic phenotypes were substantially consistent between female and male mice. Importantly, systemic MSC transplantation (MSCT) not only rescued trabecular bone loss in GNX mice but also restored cortical bone mass and bone quality. Unexpectedly, no differences were detected between the genders. Furthermore, MSCT demonstrated an equal efficiency in rectifying the bone remodeling balance in both genders of GNX animals, as proven by the comparable recovery of bone formation and parallel normalization of bone resorption. Mechanistically, using green fluorescent protein (GFP)-based cell-tracing, we demonstrated rapid engraftment but poor inhabitation of donor MSCs in the GNX recipient bone marrow of each gender. Alternatively, MSCT uniformly reduced the $CD3^+T$-cell population and suppressed the serum levels of inflammatory cytokines in reversing female and male GNX osteoporosis, which was attributed to the ability of the MSC to induce T-cell apoptosis. Immunosuppression in the microenvironment eventually led to functional recovery of endogenous MSCs, which resulted in restored osteogenesis and normalized behavior to modulate osteoclastogenesis. Collectively, these data revealed recipient sexually monomorphic responses to MSC therapy in gonadal steroid deficiency-induced osteoporosis via immunosuppression/anti-inflammation and resident stem cell recovery.

• Journal of Ginseng Research
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• 제39권1호
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• pp.46-53
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• 2015

Background: Glucocorticoids (GCs) are commonly used in many chemotherapeutic protocols and play an important role in the normal regulation of bone remodeling. However, the prolonged use of GCs results in osteoporosis, which is partially due to apoptosis of osteoblasts and osteocytes. In this study, effects of Korean Red Ginseng (KRG) on GC-treated murine osteoblastic MC3T3-E1 cells and a GC-induced osteoporosis mouse model were investigated. Methods: MC3T3-E1 cells were exposed to dexamethasone (Dex) with or without KRG and cell viability was measured by the 3-(4, 5-dimethylthiazol-2-yl)-2, 5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay. Realtime polymerase chain reaction was performed to evaluate the apoptotic gene expression; osteogenic gene expression and alkaline phosphatase (ALP) activity were also measured. Western blotting was performed to evaluate the mitogen-activated protein kinase (MAPK) proteins. A GC-induced osteoporosis animal model was used for in vivo study. Results and conclusion: The MTT assay revealed that Korean Red Ginseng (KRG) prevents loss of cell viability caused by Dex-induced apoptosis in MC3T3E1 cells. Real-time polymerase chain reaction data showed that groups treated with both Dex and KRG exhibited lower mRNA levels of caspase-3 and -9, whereas the mRNA levels of Bcl2, IAPs, and XIAP increased. Moreover, groups treated with both Dex and KRG demonstrated increased mRNA levels of ALP, RUNX2, and bone morphogenic proteins as well as increased ALP activity in MC3T3-E1 cells, compared to cells treated with Dex only. In addition, KRG increased protein kinase B (AKT) phosphorylation and decreased c-Jun N-terminal kinase (JNK) phosphorylation. Moreover, microcomputed tomography analysis of the femurs showed that GC implantation caused trabecular bone loss. However, a significant reduction of bone loss was observed in the KRG-treated group. These results suggest that the molecular mechanism of KRG in the GC-induced apoptosis may lead to the development of therapeutic strategies to prevent and/or delay osteoporosis.

• 한국식품영양과학회지
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• 제44권4호
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• pp.506-515
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• 2015

본 연구는 난소 적출 동물 모델을 이용하여 고흥산 석류 농축액 시험군과 함께 이란산 석류 농축액을 주성분으로 하는 시판 제품의 혈청 생화학적 지표, 골밀도 등 몇 가지 지표를 분석하여 갱년기 증상 개선 효과를 비교하였다. 고흥산 석류 농축액과 시판 제품은 난소 절제 동물 모델의 골밀도(bone mineral density, BMD) 및 percent bone volume(bone volume/tissue volume), bone surface density(bone surface/tissue volume)를 증가시켰으며, 특히 고용량의 고흥산 석류 농축액(PE3)은 통계적으로 유의하게 골밀도 및 골볼륨을 증가시켰다. 시판 제품을 투여한 군도 골밀도를 증가시키는 양상을 보였으나 통계적 유의성은 없어 고흥산 석류 농축액이 이란산 석류 제품보다 골밀도 등 뼈 건강에 관련한 갱년기 증상 개선에 더 효과적이라고 사료된다. 고흥산 석류 농축액은 난소 절제에 의한 체중 증가 및 복부/내장지방 축적을 개선하였으며, 농도 의존적으로 HDL-C(high density lipoprotein cholesterol)는 증가시키고 low density lipoprotein cholesterol은 감소시켰다. 또한 고농도 석류 농축액(PE3)의 HDL-C/total cholesterol이 통계적으로 유의하게 증가하여 고흥산 석류 농축액이 갱년기 여성의 비만 및 혈중지질을 개선할 수 있을 것으로 기대된다. 불안장애 실험에서는 고흥산 석류 농축액 투여로 인해 불안장애가 개선되는 경향을 보였으나 통계적 유의성이 없었고, 이란산 시판 제품 투여 시에는 대조군에 비해 유의하게 개선시키는 것으로 나타났다. 우울증 또한 시판 제품 투여군에서는 대조군에 비해 유의하게 개선 효과를 나타내었으나 고흥산 석류 농축액 투여군에서는 우울증 개선 효과가 확인되지 않았다. 이상과 같은 결과를 통해 고흥산 석류 농축액은 난소를 적출한 rat의 골 소실을 현저히 개선하고 복부/내장지방 및 혈중지질을 농도 의존적으로 개선하여 골다공증, 비만 및 심혈관 질환과 같은 갱년기 증상에 효과가 있음을 확인하였다. 그러나 고흥산 석류 농축액 투여군에서 대표적인 갱년기 증상인 우울증과 불안장애 개선에 유의성 있는 효과가 나타나지 않는 것은 동물실험 모델에서 사람에게 나타나는 다양한 갱년기 증상을 모두 평가하기에 한계가 있는 바, 향후 추가적인 연구를 통해 고흥산 석류 농축액이 갱년기 여성에게 나타나는 여러 가지 증상 중 특정 증상에 대해 선택적으로 효과를 나타내는지에 대해 임상시험을 통해 검증할 필요가 있겠다.

• 대한치과교정학회지
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• 제28권1호
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• pp.85-97
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• 1998

이 연구는 성장중인 유성견의 정중구개봉합 급속확대후 봉합부 골조직의 치유 및 골개조과정에 미치는 불화나트륨의 효과를 관찰하기 위하여 시행되었다. 생후 6개월된 유성견 18마리를 이용하여 10일간($180^{\circ}$ turn/day), 5mm의 정중구개봉합 급속확대를 시행하였고, 한군당6마리씩 배정하여 각각0, 15, 45일간 보정하였다. 각 6마리중3 마리는 실험군으로, 확대 시작일로부터 희생 직전까지 불화나트륨(1mg sodium fluoride(NaF)/Kg of body weight/day)을 경구 투여하였다. 불화나트륨을 투여하지 않은 나머지 3마리는 대조군으로 사용하였다. 혈청내 fluoride, calcium, phosphate 그리고 alkaline phosphatase 농도 변화에 대한 biochemical analysis를 시행하였고, 희생후 적출한 상악골은 비탈회 조직편을 제작한 후, $10{\mu}m$의 두께로 coronal section하여 Goldner's modified Masson trichrome법으로 염색하고 광학 현미경하에서 검경하였다. 확대 직후, 실험군과 대조군 토두에서 벌어진 봉합 간극은 염증 세포가 침윤된 fibrous connective tissue로 채워져 있었다. 신생골의 형성이 대조군에 비하여 실험군에서 현저하였으며 봉합부 양측 골단은 활성화된 조골세포와 신생골양조직으로 피개되어 있었다. 15일 보정군의 경우, 실험군에서는 계속적으로 봉합부 양 골단에서 골양조직과 활성화된 조골세포로 피복된 신생골 형성이 활발하였다. 그러나 대조군의 경우 신생골의 형성이 일부 관찰되었으나 실험군에 비하여 매우 저조하였다. 45일 보정군에서,대조군의 경우는 활성화된 조골세포를 거의 찾을 수 없었고, 봉합부 주위에서 다수의 파골세포가 관찰된 반면, 실험군에서는 계속적으로 조골세포의 활성이 유지되었고 골양조직의 형성도 활발하였다. 혈청내 alkaline phosphatase농도는 대조군의 경우 시간 경과에 따라 급속하게 저하된 반면, 실험군에서는 45일 보정군에서까지 계속적으로 확대 후에 높은 농도를 유지하였다. 이상의 결과에서, 불화나트륨은 정중구개봉합 급속확대 후 치유 과정에 있어서 조골세포의 활성과 골양조직의 형성을 보다 지속적으로 촉진시킴으로써 봉합부 골조직의 치유 및 재생과정에 유효한 효과가 있는 것으로 사료되었다.

• 대한골관절종양학회지
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• 제19권2호
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• pp.56-63
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• 2013

목적: 골 종양의 수술적 치료 후 발생한 골 결손에 대해 골 대체물의 하나인 탈무기화 골 기질(Demineralized Bone Matrix, Genesis$^{(R)}$)을 이용하여 치료하고 그 결과를 임상적 및 방사선학적으로 분석하여 보고하고자 한다. 대상 및 방법: 2012년 2월부터 2013년 5월까지 골 종양의 수술적 치료 후 발생한 골 결손에 대해 골 대체물의 하나인 탈무기화 골 기질(Demineralized Bone Matrix, Genesis$^{(R)}$)을 이용하여 치료하였다. 총 25예의 양성 골 종양 환자에서 시행하였으며, 남자 15명, 여자 10명이었고, 평균연령은 30.3세였다. 양성 골 종양의 종류별로 보면 고립성 골낭종이 9예, 비경화 섬유종 5예, 섬유성 이형성증 5예, 동맥류상골낭종 3예, 내연골종 3예였다. 부위별로 원위 대퇴골 5예, 근위 경골 4예, 근위 대퇴골 3예, 근위 상완골 3예, 수지골 3예, 원위 요골 2예, 골반골 2예, 종골 2예, 견갑골 1예였다. 자가골을 함께 사용한 경우가 6예, DBM 단독으로 사용한 경우가 19예였다. 추시 기간은 최단 6개월에서 최장 14개월로 평균 8.7개월이었다. 주기적인 추시에서 관찰된 단순 방사선 사진에서 DBM의 이식물의 흡수 정도와 골 생성 정도를 술 후 사진과 비교하여 백분율로 표시하여 관찰하였다. 흡수 정도는 단순 방사선 사진에서 관찰할 수 있는 DBM의 부피의 변화로 측정하였고, 골 생성 정도는 결손부의 골 소주의 생성 정도로 측정하였다. 결과: 총 25예 중 23예에서 골 유합(Bone union)을 관찰 할 수 있었다. 골 유합을 보인 23예는 술 후 평균 4.3개월에 98% 이상의 DBM 흡수율을 관찰할 수 있었고 술 후 평균 6.9개월에는 98% 이상의 골 생성을 관찰 할 수 있었다. 골 결손의 양이 적은 경우 골 형성이 빨랐다(p=0.036). 하지만 그 외 환자의 성별, 나이, 자가골의 첨가 여부 등은 이식물의 흡수율이나 골 생성에 통계학적 유의성은 없었으며, 모든 경우에서 최종 추시 상 특이한 합병증은 없었다. 결론: 양성 골 종양의 수술적 치료 후 발생한 골 결손의 치료제로서 탈무기화 골 기질은 유용할 것으로 생각되나, 장기간의 추시 관찰이 필요할 것으로 사료된다.

• 대한치과교정학회지
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• 제29권1호
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• pp.83-94
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• 1999

본 실험은 폐경기 골다공증 여성의 교정치료에서 일어날수 있는 하악골의 구조의 변화와 에스트로젠 투여 효과를 추정하기 위한 연구의 일환으로 난소를 적출한 군과 에스트로젠 투여 및 비투여군으로 분류하고 미세방사선사진으로 하악골을 촬영하여 이의 골 면적을 측정하고 조직 변화를 관찰하였다. 생후 4개월된 Sprauge-Dawley계 백서 50마리를 난소적출(OVE)군, 난소적출후 에스트로젠 투여 (OVE-EST)군, sham operation 시행후 에스트로젠 투여(EST)군으로 분류하여 각군을 수술후 5주, 6주, 7주째 희생시켜 하악골을 적출한 후 좌측 하악골은 비탈회표본으로 제작하여 미세방사선사진을 통해 해면골을 관찰하고 면적을 측정하였으며 우측 하악골은 탈회표본으로 제작하여 병리조직학적인 소견을 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 하악골의 전체골면적에 대한 피질골의 비율분석에서 OVE군, OVE-EST군, EST군 모두에서 통계적으로 유의한 변화가 없었다. 2. OVE군은 대조군에 비해 5, 6, 7주째로 갈수록 골수강의 비율이 증가하였는데(p<0.05),백서의 난소제거가 하악골에서도 골소주를 소실시켜 골수강을 확장시켰다. 3. OVE-EST군은 5주째는 골수강의 비율이 약간 증가되어 있었으나 점차 감소하여서 7주째에 유의하게 적었고 (p<0.05), EST군은 6주째부터 골수강의 비율이 현저히 감소되었는데(p<0.05),에스트로젠이 골수강의 크기를 감소시키는 효과가 있음을 알수 있었다. 4. 미세방사선사진과 병리조직학적 소견상 OVE군에서 골수강들의 크기가 확장되었고 파골세포들이 불규칙한 변연부에서 다수 관찰된 반면, OVE-EST군은 점점 치밀해지는 골소주들로 골수강이 작아지는 양상을 나타냈고, EST군에서는 풍부하고 치밀한 골소주들로 골수강들의 크기가 작아졌다.

• Maxillofacial Plastic and Reconstructive Surgery
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• 제27권5호
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• pp.403-414
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• 2005

The purpose of this study was to identify the effectiveness of the modified distraction osteogenesis (DO) method with the concept of overdistraction and compression stimulation which have been previously suggested by the authors in 2002 and to explore the optimal distraction-compression ratio and appropriate latency period for the compression force application during consolidation. The experimental specimens were assessed with radiography, histologic findings, and dual energy x-ray absorptiometry (DEXA) after the conventional DO method and the modified DO technique had been applied on rat mandibles. Total 60 rats were used for the study. In experimental group of 54 adult rats, mandibular osteotomies between the first and second molar areas were performed and customized external distractors were applied. The surgeries on 6 rats of control group also were done with same osteotomy technique and DO device application. Final amount of distraction was set-up as 2 mm on both groups. But, in a experimental group of 54 rats, distraction osteogenesis with a compression force were performed with the different distraction-compression ratio and variant latency periods for compression. The three ratio-subgroups were made as distraction 4 mm group with compression 2 mm, distraction 3 mm group with compression 1 mm, and distraction 2.5 mm group with compression 0.5 mm. In addition, The three subgroups with 3, 7, 11 days latency period prior compression were allocated on each ratio-subgroups. Total 9 subgroups consisted of 6 rats on each subgroup. In control group of 6 rats, conventional distraction technique were routinely performed. The rats of control groups were sacrificed on postoperative 3, 6 weeks after 2 mm distraction. The rats in the experimental groups also were sacrificed on the same euthanasia days of control groups to compare the wound healing. Final available specimens were 55 rats except 5 due to osteomyelitis, device dislodgement. Distraction-compression combined group on 6 weeks generally had showed increased bone mineral density than the same period group of conventional distraction technique on the DEXA study. More matured lamellar bone state and extended trabecular pattern in the combined group than those of control group were also observed in the histologic findings on 6 weeks. In the distraction-compression combined groups, the bone density of 2.5 mm distraction subgroups with 0.5 mm compression showed the highest value on the DEXA study among various force ratio groups. In the distraction-compression combined groups, the bone density of 3 day latency period subgroups showed the highest value on the DEXA study among various latency period groups for the compression application. From this study, we could deduce that 1/5 force ratio for the compression versus distraction, 3 day latency period prior compression application would be the most effective condition if modified distraction osteogenesis technique might be applicable. The modified DO method with a compression force may improve the quality of bone regenerate and shorten total treatment period in comparison with conventional DO technique clinically.

• 대한치과교정학회지
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• 제26권2호
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• pp.153-162
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• 1996

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.

• 한국식품영양과학회지
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• 제45권11호
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• pp.1544-1551
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• 2016

본 연구는 칼슘 생체이용률 시험에 수컷 랫드를 이용하여 고함량 폴리감마글루탐산 청국장이 기존 청국장보다 칼슘의 생체이용률을 증가시키는지 알아보고자 실시하였다. 고함량 폴리감마글루탐산(PGA) 청국장 및 기존 청국장을 투여하고 0.5, 1, 2, 3, 4, 5시간에 채혈하여 칼슘 함량을 측정한 결과, 고함량 PGA 청국장이 기존 청국장보다 투여 후 3~5시간에 칼슘 흡수율이 증가할 것으로 생각한다. 골다공증 시험에 난소를 적출하여 폐경을 유도한 후 PGA 함유량이 증가한 청국장을 12주간 경구투여 하여 골다공증에 미치는 효과를 연구하고자 하였다. 혈청 검사에서 오스테오칼신은 청국장 200 mg/kg 투여군에서 OVX 대조군보다 유의성 있는 감소가 관찰되었고, 프로게스테론은 청국장 200 mg/kg 투여군에서는 OVX 대조군보다 유의성 있는 증가가 관찰되어 청국장이 골다공증 개선에 효과가 있는 것으로 생각한다. 간장 조직액의 지질과산화물은 OVX 대조군보다 대조약 및 청국장 투여군에서 모두 감소 경향이 관찰되어 청국장 투여로 지질과산화물 생성을 감소시키는 것으로 기대된다. 대퇴골에 대한 조직병리학적 검사에서 대퇴골 원위부 골간단의 해면골 감소가 대조약은 OVX 대조군보다 유의성 있는 감소가 관찰되었으며, 청국장 200 mg/kg 투여군에서도 감소가 관찰되어 청국장이 해면골 감소를 억제시키는 것으로 생각한다. 이상의 결과는 고함량 PGA 청국장이 기존 청국장보다 투여 후 3~5시간에 칼슘 흡수율을 증가시킬 것으로 생각하고, 난소적출 후에 일어나는 골격 대사의 이상에도 청국장이 골 교체율 억제, 호르몬 변화, 항산화 및 해면골 감소 억제 등 유익하게 나타남으로써 임상상 폐경기에 나타나는 골다공증을 어느 정도 예방시킬 수 있음을 시사하며, 폐경 후 여성의 골대사에 유익한 효과를 줄 것으로 생각한다.

• 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 $10436{\pm}2144\;mg/kg$와 $1003{\pm}206\;mg/kg$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 $IC_{50}$는 $1.57{\times}10^{-4}\;mg/mL$ $(5.81{\times}10^{-7}\;M)$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.