흰쥐에서 난소절제가 위턱뼈의 뼈밀도와 integrin 발현에 미치는 영향

• 영문명: Effects of Ovariectomy on Bone Mineral Density and Integrin Expression in Maxilla of Rats
• 발행기관: 대한해부학회
• 저자명: 이창국(Chang-Kug Lee) 김규천(Gyoo-Cheon Kim) 문용석(Yong-Suk Moon)
• 간행물 정보: 『대한해부학회지』제38권 제6호, 527~541쪽, 전체 15쪽
• 주제분류: 의약학 > 의학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2005.12.31

국문 초록

폐경 이후의 여성에서 급격히 증가되는 질환인 골다공증(osteoporosis)은 에스트로겐의 결핍이 그 원인으로서 뼈밀도(bone mineral density, BMD)의 감소와 뼈의 약화를 초래하게 된다. 최근에는 뼈형성과 뼈흡수의 과정이 뼈모세포나 뼈파괴세포에 의한 integrin의 발현양에 의해 조절되어진다고 보고되었다. 또한 난소절제술(ovariectomy)을 통하여 실험동물에 골다공증을 유발시킨 많은 연구들이 있지만 치아조직을 포함한 위턱뼈에 대한 연구는 매우 드물다. 이에 저자들은 흰쥐의 난소절제를 통하여 위턱뼈의 뼈밀도 변화양상과 이에 따른 integrin의 발현양상을 알아보고자 이 연구를 시행하였다. 생후 12주 된 Sprague-Dawley 계통의 암컷 흰쥐를 실험동물로 사용하였고, 양쪽 난소를 절제한 후 1, 2, 3, 4, 8 및 12주에 희생시키고 위턱뼈를 절단해 내었다. 위턱뼈의 뼈밀도는 dual-energy X-ray absorptiometry (DEXA)로 측정하였고, 위턱뼈와 치아주위조직에 대한 병리조직학적 변화를 관찰한 후 CD44와 α2, α5, α6, αv 및 β3 integrin을 이용한 면역조직화학을 시행하였다. 위턱뼈의 이틀뼈에 대한 뼈밀도는 난소절제 4주군부터 유의한 감소를 보였고 12주군에서는 대조군에 비하여 18.15%의 감소를 나타내었다. 위턱뼈의 치아주위조직에서는 난소절제 4주군부터 대조군에 비해 치아인대공간의 두께가 감소된 반면 뼈파괴세포의 수는 증가되어있었고, 난소절제 12주군에서는 이틀뼈의 골수공간 크기가 대조군에 비하여 86.42% 증가되어있었다. 대조군에서 CD44는 상아질모세포, 시멘트질모세포, 치수, 치아인대, 뼈세포, 뼈파괴세포 및 혈관주위조직에서 광범위하게 발현되었고, 난소절제 후 상아질모세포, 뼈모세포 및 뼈파괴세포에서 그 반응성이 증가되었다. α2 integrin은 대조군에서 상아질모세포와 뼈모세포에 발현되었으나 난소절제 12주군부터 뼈모세포의 반응성이 감소되어졌다. 대조군에서 α5 integrin의 발현은 시멘트질모세포, 뼈모세포 및 뼈파괴 세포에서 양성반응을 보였지만, 난소절제 4주군부터 뼈모세포는 그 반응성이 감소된 반면 뼈파괴세포는 반응성이 증가됨을 관찰할 수 있었다. 대조군에서 α6 integrin은 상아질모세포, 시멘트질모세포, 뼈모세포 및 뼈파괴세포에서 약한 양성반응을 보였으며 난소절제 4주군부터 뼈파괴세포의 반응성이 증가되었다. αv integrin은 대조군에서 상아질모세포와 뼈파괴세포에 발현되었으며 난소절제 4주군부터 뼈파괴세포의 반응성은 강하게 증가하였다. 대조군에서 β3 integrin은 뼈세포와 뼈파괴세포에서 양성반응을 보였으며 뼈파괴세포는 난소절제 4주군부터 그 반응성이 강하게 증가하였다. 이상의 결과들을 요약하면 난소절제는 흰쥐 위턱뼈의 이틀뼈 뼈밀도를 감소시켰고, 뼈모세포에 의한 α2와 α5 integrin의 발현양을 감소시켰지만 뼈파괴세포에 의한 α5, αv 및 β3 integrin은 그 발현양이 더 증가되었음을 확인할 수 있었다. 그러므로 이러한 결과들은 폐경 이후의 여성에 대한 치과 치료시 이틀뼈 뼈기질의 뼈소실을 감안해야 한다는 점에서 중요한 의미를 가진다 할 수 있다.

영문 초록

In postmenopausal osteoporosis, estrogen deficiency leads to unbalance of bone metabolism, decreased bone formation and increased bone resorption, and the result is reduced bone mineral density (BMD) and bone stiffness. The processes of bone formation and resorption involves the expression of integrins in anchoragedependent cells, such as osteoblast and osteoclast. The osteoporosis-induced rats frequently demonstrated the loss of trabecular bone volume in the tibia, vertebra and mandible due to estrogen depletion. However, in maxilla, study has been rare because of its anatomical limits. So the objective of this study was to investigate bony change and property of integrin expression in maxilla of osteoporosis-induced rats. 12-week-old female Sprague-Dawley rats were bilaterally ovariectomized (OVX). At 1, 2, 3, 4, 8 and 12 weeks, control and OVX group rats were sacrificed respectively. BMD of maxilla of the rats was measured using dual-energy X-ray absorptiometry (DEXA). And then the histopathologic observation, histomorphometric analysis and immunohistochemistry with CD44, α2 integrin, α5 integrin, α6 integrin, αv integrin and β3 integrin were done. BMD of alveolar bone in maxilla was decreased with significance statistically after OVX 4 weeks and was decreased 18.15% at OVX 12 weeks group compared to control group. From OVX 4 to 12 weeks, the thickness of periodontal ligament space was decreased, the number of osteoclast and the size of marrow stroma were increased than control group. By histomorphometric analysis, the size of marrow stroma of alveolar bone in maxilla was increased 86.42% at OVX 12 weeks group compared to control group. CD44 was widely expressed throughout the odontoblast, cementoblast, dental pulp, preiodontal ligament, osteocyte, osteoclast and perivascular tissue at control group, and CD44 immunoreactivity was increased the odontoblast, osteoblast and osteoclast at OVX groups. α2 integrin was expressed the odontoblast and osteoblast at control group, but α2 integrin immunoreactivity was decreased the osteoblast at OVX 12 weeks group. α5 integrin was expressed the cementoblast, osteoblast and osteoclast at control group, and α5 integrin immunoreactivity was decreased the osteoblast and was increased the osteoclast from OVX 4 weeks group. α6 integrin was weakly expressed the odontoblast, cementoblast, osteoblast and osteoclast at control group, and α6 integrin immunoreactivity was weakly increased the osteoclast from OVX 4 weeks. αv integrin was expressed the odontoblast and osteoclast at control group, and αv integrin immunoreactivity was strongly increased the osteoclast from OVX 4 weeks. β3 integrin was expressed the osteocyte and osteoclast at control group, and β3 integrin immunoreactivity was strongly increased the osteoclast from OVX 4 weeks. From these results, alveolar bone in maxilla of OVX rats was decreased BMD gradually. Moreover, α2 and α5 integrin expression of osteoblast was decreased, and α5, αv and β3 integrin expression of osteoclast was increased in OVX rats. Thus, this study indicates that consideration of reduced BMD is necessary in dental procedure of postmenopausal women.

키워드

난소절제 위턱뼈 뼈밀도 integrin 면역조직화학 Ovariectomy Maxilla Bone mineral density Integrin immunohistochemistry