Alendronate의 뼈모세포를 통한 뼈파괴세포 형성 억제 기전

• 영문명: Regulation of Osteoclasts via Osteoblasts by Alendronate
• 발행기관: 대한해부학회
• 저자명: 김현진(Hyunjin Kim) 김민석(Min-Seok Kim) 김태성(Tae-Sung Kim) 이은주(Eun Joo Lee) 박하옥(Ha-Ok Park) 김백윤(Baik-Yoon Kim) 김선헌(Sunhun Kim)
• 간행물 정보: 『대한해부학회지』제36권 제6호, 527~535쪽, 전체 9쪽
• 주제분류: 의약학 > 의학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2003.12.31

국문 초록

bisphosphonate는 뼈 흡수 억제제로써 hydroxyapatite와 친화력이 높으며 뼈파괴세포의 뼈 흡수작용에 직접적인 영향을 미치는 것으로 알려져 왔다. 그러나 배양세포에서 시행한 여러 실험에서의 bisphosphonate 작용과 생체에서의 효과의 정도가 일치하지 않기 때문에 뼈파괴세포에 대한 직접 작용 외에 다른 기전이 있을 것으로 추측되어 왔다. 본 연구는 뼈파괴세포의 뼈 흡수작용은 뼈모세포의 작용에 의하여 조절되며 따라서 이러한 조절 과정에 bisphosphonate가 작용한다는 가정 하에, MC3T3-E1 뼈모세포주와 흰쥐에서 뼈모세포에 의한 뼈파괴세포의 뼈 흡수기능 조절에 미치는 영향과 그 작용 기전을 구명하여 다음과 같은 결론을 얻었다. in vitro : alendronate 처리 1일 후 10-10~10-4 M 농도에서, 처리 3일 이후 10-5 M 농도 이하에서 대조군에 비하여 MTS에서 흡광도가 유의하게 증가하였다(p⁄0.05). alendronate 10-5 M과 10-6 M 농도에서 뼈모세포의 ALP와 collagen I (α)1, OPG 유전자 발현은 큰 변화를 보이지 않았으나, MCP-1 및 M-CSF의 발현은 감소하였다. in vivo : M-CSF는 대조군에서 3일, 1주, 2주로 갈수록 발현이 증가되었다. 3일 대조군과 실험군에서 M-CSF 발현은 미약하였으며, 1주에서는 대조군에 비하여 실험군에서 발현이 감소하였고, 2주에서는 실험군에서 대조군에 비하여 발현이 훨씬 미약하였다. 발생기 흰쥐 뼈끝연골판 하부 해면뼈조직에 출현한 뼈파괴세포는 크기의 차이는 없었으나 그 수에 있어서는 alendronate 투여군에서 유의하게 감소하였다(p⁄0.01). 또한 뼈끝연골판 하부 해면뼈의 길이는 alendronate 투여군에서 유의하게 증가되어 있었다(p⁄0.01). 상기 결과는 alendronate는 뼈파괴세포에 대한 직접 작용 외에 적정 농도에서 뼈모세포 증식을 유발하고, 뼈모세포 유전자 발현을 조절함으로써 부분적으로 뼈파괴세포 기능을 조절함을 시사하였다.

영문 초록

Bisphosphonates have been used for the prevention of pathological bone resorption and its related disease for their high affinity to hydroxyapatite and direct effects on osteoclasts. Several studies have shown that in vitro the potency of bisphosphonates for osteoclasts is not coincident with in vivo results, which proposes other mechanisms may be involved in their inhibition of bone resorption. Osteoblasts have paracrine regulation for osteoclast activities and formation. Thus, it is hypothesized that bisphosphonates may have indirect effects on osteoblasts to regulate osteoclastic bone resorption. This study was carried out to investigate molecular mechanism that alendronate, a nitrogen containing bisphosphponate, acts on osteoblasts to regulate osteoclastic bone resorption in vivo and in vitro system. In vitro MTS system using MC3T3-E1 osteoblastic cell line, absorbance values increased at 10-10 to 10-4 M concentration after a day treatment of alendronate. The values decreased at 3 and 5 days after treatment at 10-5 M higher concentration. Gene expression levels of ALP, OPG and type I collagen were not changed at both 10-5 M and 10-6 M. However, MCP-1 and M-CSF notably decreased in their gene expression by the treatment. In vivo system using the rat pup tibia, M-CSF gene expression decreased a lot by alendronate treatment. The number of osteoclasts significantly decreased from trabeculae of femur and tibia in alendronate treated group (p⁄0.01). Furthermore, trabeculae themselves underneath the epiphyseal plate were longer in the alendronate treated group (p⁄0.01). These results suggested that bisphosphonates can indirectly inhibit osteoclastic bone resorption by affecting osteoblasts to regulate osteoclasts at molecular level.

키워드

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